小型液压舔块机的研制

张昌吉，刘 哲，王欣荣，吴建平

(甘肃农业大学动物科技学院，甘肃 兰州 730070)

舔块是根据牛羊实际需要，将所缺乏的营养物质经科学配方和一定方式加工成型后，供其自由舔食的一种块状饲料。大量试验证明，补饲舔块对奶牛产奶量，牦牛、肉牛及肉羊日增重及经济效益均有明显提高[1-6]。我国舔块饲料未能在牛羊饲养中大面积应用，主要原因是舔块生产未能实现产业化，且易出现开裂、吸潮、膨胀及质地松软等质量问题[7-9]。

20世纪90年代起，诸多科研院所及科研工作者先后自制、改造及自行设计了舔块加工器具和设备，但只生产出课题研究所需的舔块[10-15]。且各地试制出的舔块加工设备，因无相关标准作参考，其工作原理、结构组成、工作参数、生产效率及配套功率均无法统一，舔块的规格、质量、有效成分、舔食量及转化效率等指标也无法用统一标准衡量，只能根据人们的感觉来判断其优劣。鉴于上述原因，本研究在参考大量研究结果的基础上，根据长期积累的经验，自行设计制造小型液压舔块加工设备，以期为舔块加工设备制造及舔块饲料生产提供一种简便易行的方法。

1 小型舔块机总体方案设计及液压系统工作原理

1.1总体方案 拟通过液压机械完成舔块的生产，舔块质量为3～5 kg·块-1，圆形，直径20 cm，厚度5～7 cm，中心有2 cm的圆孔，便于悬挂或支撑。

研究表明，潮湿的舔块原料受到7 kg·cm-2压力即可成型且有一定硬度[11]，9.66 kg·cm-2压力下有较高硬度[12]，50 kg·cm-2压力下硬度很高[15]。压力通常与能耗、舔块的硬度成正比，但过大的硬度不利于牛羊舔食，也增加能耗，所以生产中除通过压力控制舔块的硬度外，还应通过配方进行调整。

1.2舔块机液压系统工作原理 以泵系统的电动机作为原动力带动油泵旋转，液压油作为执行动力，油缸作为执行元件，通过换向阀、溢流阀对液压油进行方向、压力及流量的调节和控制，驱动油缸上下往复运动，完成各种设定的动作(图1)。

2 小型液压舔块机的结构组成及技术参数

2.1小型液压舔块机结构 小型液压舔块机由机架、模具、成形油缸、推料油缸、液压泵站和控制系统组成(图2)。

2.1.1机架 机架由两根槽钢作立柱，立柱上、中、下部焊接钢板，分别作为上台面、操作台面和下台面。上台面安装成型油缸，下台面安装推料油缸，操作台面安装成型模具。

2.1.2模具 模具是舔块成型的重要部件，由上模、下模、成型模和模孔芯组成，尺寸与舔块的面积、厚度及质量相匹配。上模与成型油缸活塞连杆相连，下模与推料油缸活塞连杆相连，成型模固定在操作台面，模孔芯只起舔块上留孔之用。

图1 舔块机液压系统工作原理图Fig.1 Hydraulic system diagram of lick block machine

根据本机总体方案要求，上模直径20 cm，厚5 cm，下模直径20 cm，厚3 cm；成型模内径20 cm，高30 cm，壁厚2 cm；模孔芯直径2 cm，长度30 cm。考虑到需要压制出不同形状的舔块，模具设计成可拆卸式，便于更换其它规格模具。

2.1.3成型油缸和推料油缸 成型油缸根据舔块表面积及成型时的适宜压力而定，具体计算如下：

1)舔块受压面积s=πd2/4；

式中，d为模具内径，d=20 cm，则s=3.14×(20 cm)2/4=314 cm2。

2)舔块成型所需压力

根据50 kg·cm-2压力下，能生产出较硬的舔块，则314 cm2面积上需要50 kg·cm-2×314 cm2=15.7 t，取整为15 t。

3)油缸选择

根据1 MPa≈10 kg·cm-2，则总压力达15 t时，可选择内径为10 cm，压强为15 MPa的油缸。

4)推料油缸是将成型后的舔块推出模具，应根据舔块与凹模内表面磨擦力的大小而定，选择5 MPa的油缸即可将物料推起。

图2 小型液压舔块机结构图Fig.2 Structure diagram of lick block machine

2.1.4液压泵站 液压泵站由油箱、油管、泵装置和阀组合构成，用于控制液压油的流向、压力和流量，将动力传递到成型油缸和推料油缸上。油箱为钢板焊接的封闭容器，容积140 L。油管将液压油按预设的方向、压力和流量引向成型油缸和推料油缸。泵装置由齿轮泵和电动机组成，选择转速为2 000 r·min-1，流速为10 mL·r-1，压力为16 MPa的齿轮泵，功率为5.5 kW的三相异步电机。阀组合包括电磁阀和溢流阀，安装在油箱立板上，通过油管与成型油缸和推料油缸相连，对液压油实行方向、压力和流量调节。

2.1.5控制系统 通过操作按钮，控制电机的启动、停止和各电磁阀得电失电。通过调整、设定电接点压力表的压力来决定系统工作压力，并检测是否达到工作压力并调整开关的位置，控制各缸的工作行程(图3)。

2.2小型液压舔块机的技术参数 机器外形尺寸(高×宽×厚)为1 600 mm×800 mm×300 mm，成型油缸压强范围为5～15 MPa，可调，推料油缸压强范围为5 MPa，保压时间为0～120 s，可调，配套功率为5.5 kW，工作电压为380 V，控制电压为220 V，整机质量为600 kg，生产效率为200～300 kg·h-1。

图3 控制系统原理图Fig.3 Diagram of control system

3 小型液压舔块机操作过程及特点

3.1小型液压舔块机操作过程 舔块生产时，开启电机，空载运行3～5 min预热液压油。预热后检验成型油缸、推料油缸和电磁阀的工作状态并进行压力设定(压力调节范围为0～15 MPa)，将上模置于上限位，下模托盘置于下限位。操作过程按如下步骤：

1)根据配方要求，另外配置搅拌混合机，人工配料和混合；

2)人工称重、加料，每块舔块的质量根据需要控制在3～5 kg；

3)将称重后的物料加入模具内，启动成型油缸下压按纽，达到最大设定压力时保压，然后启动成型油缸上升按纽，上模回升到上限位置时启动推料油缸上升按纽，下模托盘上升，顶起已成型舔块，人工取出并启动推料油缸下行按纽，使托盘回到下限位置。按此步骤，周而复始进行舔块生产；

4)压制成型的舔块，置于阴凉通风处干燥，48 h后即可硬化。

3.2小型液压舔块机特点

3.2.1配套动力小，适用范围大 本机电动机配套功率仅5.5 kW，一般乡、镇电力负荷均能满足这一要求。该设备针对性强，可根据当地饲料、营养缺乏状况及草食家畜饲养方式灵活设计配方，生产出相应舔块，达到平衡饲料养分、提高养殖效益的目的。

3.2.2生产效率适中，舔块品质高 该设备生产效率为200～300 kg·h-1，质量3～5 kg·块-1。舔块外观平整，无裂纹，成型率100%，干燥后浸水无松软现象。经对多块牛羊复合矿物质舔砖检测，总压强为15 MPa(48.74 kg·cm-2压力)下压制的奶牛复合矿物质舔块，直径20 cm，厚度7 cm，质量4.5 kg·块-1，密度2 047 kg·m-3，舔食量80～100 g·头-1·d-1；经11 MPa(35.74 kg·cm-2)总压强压制的羊复合矿物质舔块，直径20 cm，厚度5 cm，质量3 kg·块-1，密度1 910 kg·m-3，舔食量30～50 g·头-1·d-1。

3.2.3模具可更换，舔块种类多 该机可通过更换模具，生产出方形、长方形和椭圆形等不同形状及不同质量和进度的舔块；通过配方调整，可生产高蛋白质、尿素-糖蜜、矿物质等不同营养价值补饲舔块。

[1] 贾志海,李德发,赵连仲.不同剂型尿素复合添加剂舔块对绵羊生产性能的影响[J].中国饲料,1995(22):9-11.

[2] 杨立彬,张敏,李褈乐,等.尿素玉米糖矿物质饲料砖选择及其在延边黄牛上的应用研究[J].延边农学院报,1996,18(3):143-149.

[3] 杨玉福,蒋勇,文健.绵羊复合微量元素舔食砖研制与饲用效果[J].饲料博览,1996,8(3):7-8.

[4] 张德罡.尿素糖蜜多营养舔砖补饲牦牛效果的研究[J].草业学报,1998,7(3):65.

[5] 穆晓峰,张银田.糖-尿素饲料舔块对西杂牛的育肥效果[J].中国畜牧杂志,2007,43(3):40-41.

[6] 张彬,张亚东.加酶营养调控舔块对奶牛乳中体细胞数和生产性能的影响[J].中国奶牛,2008(8):13-14.

[7] 马衍忠,提向红,甄如林,等.糖蜜尿素舔块的制作及评价[J].天津农业科学,1992(1):25-26.

[8] 张鸣实,何彦春,严天元,等.块状饲料添加剂开发试验研究[J].中国草食动物,2002,22(3):18-20.

[9] 韩晓玲,赵桂芝,王娟,等.我国舔块的应用现状及发展前景[J].农机化研究,2009(5):241-243.

[10] 张洪荣,周志宇,潘斌.绵羊矿物质营养补饲块制作工艺研究[J].草业科学,1991,8(6):40-43.

[11] 夏建平,谢明,韩鲁佳,等.小型舔块加工成套设备[J]中国饲料,1994,(4):27-28.

[12] 张力,张文远,常城,等.绵羊尿素糖蜜型饲料舔砖加工工艺的研究[J].中国草食动物,2000,20(1):10-11.

[13] 常玉宏.螺旋挤压法生产牛羊补饲舔块的初步探索[J].饲料博览,1997,9(4):38-39.

[14] 张国范.羊用营养舔砖的研制及应用[J].现代化农业,2000(10):24-25.

[15] 参木有,孟庆翔.压强、固化时间与赋形剂对舔块饲料质量参数和舔食量的影响[J]中国畜牧杂志,2005(5):11-14.