牛羊饲料搅拌机构的设计

王 帅

（辽宁省农业机械化研究所，沈阳 110161）

随着畜牧业的发展，对饲料数量和质量的要求逐渐趋于严格。搅拌机构是饲料加工中的关键设备，对饲料的质量及经济性有重要影响。综合运用机械工程材料、机械制造工艺和机械制图等方面的知识，针对牛羊饲喂车设计双螺旋饲料搅拌机构，依靠三螺旋搅拌机构的转动混合饲料，旨在为牛羊饲料加工提供适用机具。

1 饲料搅拌机构的总体设计

牛羊饲喂车用于畜牧业和育肥业，主体由喂料机构和搅拌机构组成。其主要依靠三螺旋搅拌机构的转动，使饲料混合均匀。

按混合室结构，饲料搅拌机构分为卧式和立式两大类。经过反复研究和讨论，选用立式双螺搅拌机构，其具有成本低、结构简单、操作简便、清洁方便的特点。搅拌机构主要由混料室、传动部分、动力部分、双螺旋搅拌机构等组成，详见图1。

图1 饲料搅拌机构示意图Figure 1 Diagram of feed mixing mechanism

打开上罩盖，人工将不同类型的原料倒入混室，饲料在螺旋轴的搅拌下充分混合。螺旋轴位于混料室中央，轴上装有内、外两层环带型的螺旋，旋向彼此相反。物料和预混合料分别从机盖上口进入混料室。螺旋轴由电机带动，并携带物料翻动，同时右旋叶片将物料沿内圈推向一端，左旋叶片则使物料沿外圈推向另一端。通过不断地翻动、对流和剪切，实现物料的均匀混合。

2 饲料搅拌机构的主要技术参数

饲料搅拌机构的主要技术参数见表1。

表1 饲料搅拌机构主要的技术参数Table 1 Main technical parameters of feed mixing mechanism

3 饲料搅拌机构关键部件设计

3.1 料箱

料箱是馒头搅拌机构的重要附件之一，主要特点为结构简单、紧凑，可满足圈舍内牛羊数量变动的需求。料箱无死角，箱内饲料残留率较少。

3.1.1 容积 规模化羊舍的长度为60～80 m， 宽度为2.30～2.75 m，肉羊口粮所需混合饲料容重为 180 kg，每批次混合物料体积为2.67 m3。由于饲料一般只占混合搅拌机体积的60%～70%，所以料箱体积为3.81～4.45 L，设计的料箱容积为 3～5 m3。

3.1.2 壳体 根据物料特性试验可知，混合物料摩擦角为42°，体止角为58°。为使物料沿料箱壁面顺利下滑，将料箱箱体壁面与水平面夹角设计为75°。料箱两侧壁钢板与箱体底面焊合处钢板折为“∪”形状，以保证箱体刚度。从横断面看，料箱整体呈“W”双槽形。

3.1.3 结构尺寸 饲料混合搅拌机为双搅龙螺旋叶片对中设计，因此料箱整体形状为“w”双槽形，料厢无死角。肉羊圈舍一般宽度为2.5 m，为使饲料搅拌车自由出入羊舍，料箱尺寸设计为：长度2 600 mm，上边宽度1 400 mm，高度1 350 mm，底边宽度940 mm，竖直边高度300 mm，底部半圆半径320 mm。

3.1.4 出料门 出料门由液压油缸、支座、滑动挡板等构成。出料滑动挡板随液压油缸作往复运动。通过液压控制阀控制料口大小，实现饲料出料量的控制。出料挡板外侧安装高强度磁板，用来去除饲料中的杂质。出料门的结构设计如图2所示。

图2 出料口示意图Figure 2 Diagram of discharge hole

3.2 螺旋搅龙

螺旋搅龙是饲料混合的关键部件。螺旋式搅拌器应具有结构简单、混合效果好、能耗低、混合速度快、功耗低、摩擦热少和操作维护方便等特点。

3.2.1 螺旋体 螺旋体是实现物料输送的主要构件，由螺旋叶片和螺旋轴构成。按叶片在轴上的盘绕方向，可分为右旋和左旋两种（逆时针盘绕为左旋，顺时针盘绕为右旋）。同一螺旋体上如有2种旋向的叶片，可实现2个不同方向物料的输送。螺旋轴采用直径30～70 mm的空心钢管制成。

螺旋叶片由厚4～8 mm的薄钢板冲压而成，互相焊接或铆接到轴上。带式螺旋利用径向杆柱把螺旋带固定在轴上。

3.2.2 螺旋机壳 机壳由3～8 mm厚的薄钢板制成。水平慢速螺旋输送机的机壳用2～4 mm厚的薄钢板制成。横断面两侧壁垂直，底部为半圆形。机壳的内直径要稍大于螺旋直径，使两者之间有一间隙。

3.2.3 搅龙转速 根据物料的物理特性和螺旋搅龙的极限转速，搅龙转速取 n＝35～41 r/min

3.3 出料口

3.3.1 尺寸 进料口、出料口根据用户需求开设，一般应从尾部进料、头部出料，也可以从头部进料尾部出料。牛羊饲喂车没有进料口。由于搅拌机构的一次加工量为5 m3，加工量很大，所以需要设计自动出料口。根据立式搅拌机的结构特点，只需要在料仓底部开一个自动出料口，物料就可以在搅龙的带动下由出料口飞出。料仓底部出料口的设计如图3所示。

图3 料仓门结构示意图Figure 3 Structural diagram of warehouse door

3.3.2 横截面 输送量为 8.8 t/h， 物料容重为 0.8 t/m3，输送量转换为11 m3/h。根据计算，出料口横截面要大于 0.033 m2。

3.4 电动机

按照给定的机械系统要求，对动力传动机构和执行机构进行选择。对比几种常用电动机的功能，鉴于立式混合机的特点，最终确定采用小型三相异步电动机（封闭式）。查阅《机械设计手册》，选取Y132S-8型电动机，其额定功率4 kW，额定电压380 V，频率50 Hz，满载转速720 r/min。根据设计功率Pd和电动机转速，查《机械设计》确定选用A型带。

4 结论

针对牛羊饲喂车设计一种搅拌机构，采用2个方向相反的螺旋结构使饲料充分搅拌，选用小型三相异步电动机提供动力，传动比为1，螺旋叶片转速35 r/min。搅拌机设计合理，具有结构简单、能耗低、维护方便的优点。