畜牧地區(qū)肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車設(shè)計(jì)

于仁杰

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 102249）

1 概論

1.1 研究肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車的目的和意義

隨著人們生活水平的提高，國(guó)內(nèi)肉羊養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，但由于缺乏與之相配套的喂料機(jī)械，均采用人工喂料，費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，且喂料不均，浪費(fèi)嚴(yán)重。為克服上述不足，喂料機(jī)械有了幾次大的飛躍但是它們只適合于小規(guī)模的養(yǎng)殖，在養(yǎng)雞和養(yǎng)豬等畜禽的相關(guān)配套設(shè)施相對(duì)完善，但是肉羊特別是針對(duì)大牧區(qū)和飼養(yǎng)量大等特點(diǎn)還沒有很完善的相關(guān)機(jī)械。

1.2 國(guó)內(nèi)肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)畜牧機(jī)械經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，無論是進(jìn)口還是仿制，到現(xiàn)在的獨(dú)立生產(chǎn)創(chuàng)新已經(jīng)走過了漫長(zhǎng)的歲月。對(duì)于喂料車來說，用為飼養(yǎng)肉羊的喂料設(shè)備相對(duì)落后，這主要取決于大牧區(qū)的放牧式飼養(yǎng)有關(guān)，在新疆等大型放牧草原養(yǎng)殖肉羊都是主要以放養(yǎng)為主的飼養(yǎng)方式。

1.3 國(guó)外肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車的研究現(xiàn)狀

國(guó)外的畜牧機(jī)械化是從飼草收獲、飼料加工、喂飼等工序開始，逐步擴(kuò)大到各個(gè)工序。近年來，配合飼料工業(yè)在近幾年來也有很快的發(fā)展，通過不斷的發(fā)展和施行機(jī)械化的畜牧喂養(yǎng)設(shè)備的發(fā)展，畜牧業(yè)的發(fā)展速度也獲得大力提升。

1.4 本次肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車研究方向

（1）飼喂機(jī)械的自動(dòng)化調(diào)控水平有待提高。目前飼喂設(shè)備大多是作業(yè)時(shí)還停留在人工控制階段。

（2）主要易損部件消耗大，使用壽命有待進(jìn)一步提高。目前飼喂機(jī)械使用的攪拌桿、喂料器易損件在性能、使用壽命上還有待提高，進(jìn)一步研究如何提質(zhì)量。

（3）畜牧飼喂作業(yè)工作量大，生產(chǎn)能力與飼喂效率相互制約。飼喂的各種搭配飼料拋灑不均勻，提高喂料機(jī)加工精度與裝配精度，從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化。

（4）喂料機(jī)的可靠性及整機(jī)質(zhì)量需要進(jìn)一步提高。

2 總體設(shè)計(jì)方案制定

2.1 基本設(shè)計(jì)步驟

（1）根據(jù)肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車的使用及其設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）減速器、螺旋喂料器、攪拌桿、料倉(cāng)設(shè)計(jì)及各零部件的校核。

（3）各個(gè)輸入及輸出軸的分析、負(fù)載載荷、功率的計(jì)算。

（4）在總裝配圖中各個(gè)零部件的裝配位置，零部件的尺寸及其定位和配合公差設(shè)定。

2.2 肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車的工作原理

首先由長(zhǎng)安神騏小卡2012款1.3L汽油單排SC1025DF4提供動(dòng)力方面，滿足要求以外并且轉(zhuǎn)速在480~3600r/min都可以滿足喂料車的正常使用。進(jìn)行肉羊飼喂時(shí)，通過減速器將汽車主軸的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)配比和扭矩傳遞進(jìn)入料倉(cāng)，并帶動(dòng)螺旋喂料器輸送喂飼飼料，由攪拌桿均勻進(jìn)給飼料并且防止飼料在料倉(cāng)內(nèi)堆積不均勻或者因?yàn)槭艹被蚺钏傻娘暳蠈?dǎo)致喂料效率降低，之后通過出料口，均勻的將飼料輸送出至所需位置。

3 喂料車車體的選型確定

車體直徑和裝載艙體寬度的分析。

本次設(shè)計(jì)的肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車對(duì)于動(dòng)力來源有著充分的考慮，考慮到牧區(qū)的工作環(huán)境，在設(shè)計(jì)時(shí)將料倉(cāng)、螺旋喂料器以及減速器設(shè)計(jì)在一起可以整體式的吊裝和拆除。所以在選擇動(dòng)力來源時(shí)有較寬的對(duì)接選擇。考慮到牧區(qū)冬天大多都是圈養(yǎng)而且冬季氣溫低，所以選擇長(zhǎng)安神騏小卡2012款1.3L汽油單排SC1025DF4，最大馬力99ps，最大扭矩 118n·m， 長(zhǎng) × 寬 × 高 (mm)：4950×1800×1980， 貨箱尺寸 (mm)：3000×1650×370。

4 料倉(cāng)選擇及計(jì)算

本次設(shè)計(jì)中料倉(cāng)作用主要是為了承擔(dān)肉羊飼料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸作用，肉羊可利用的飼料有青綠鮮嫩飼料、青貯飼料、干粗飼料、精飼料、多汁飼料、動(dòng)物性飼料、無機(jī)鹽等。料倉(cāng)設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。

5 減速器的設(shè)計(jì)及計(jì)算

5.1 減速器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)用于螺旋喂料器上的二級(jí)圓柱齒輪減速器，工作有輕微震動(dòng)、滿載啟動(dòng)、單向運(yùn)轉(zhuǎn)，每年工作300天，使用壽命10年，螺旋喂料器轉(zhuǎn)速誤差±5%。原始數(shù)據(jù)：主軸轉(zhuǎn)速，n=1200r/min；減速器輸出轉(zhuǎn)速，n=60r/min。

5.2 減速器的功率輸出

5.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)

計(jì)算出各軸的轉(zhuǎn)速：

5.4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

5.5 齒輪設(shè)計(jì)匯總及其疲勞強(qiáng)度校核

低速齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：

用插入法得：

則：

所以低速級(jí)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。

5.6 高低速減速器設(shè)計(jì)匯總

在低速級(jí)的大齒輪和小齒輪的Z齒數(shù)為86和27，D分度圓直徑的參數(shù)為344和108。

5.7 減速器附件的選擇

通氣器：由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾）采用M16×1.5；

油面指示器：選用游標(biāo)尺M(jìn)20；

起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳；

放油螺塞：選用外0六角螺塞及墊片M20×1.5。

5.8 減速器的潤(rùn)滑與密封

齒輪的潤(rùn)滑：

所以采用將大齒輪的齒輪浸入油中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑，浸油深度為由下齒頂向上10mm。

6 肉羊機(jī)動(dòng)式喂料車中各軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算

6.1 軸的結(jié)構(gòu)制定及優(yōu)化設(shè)計(jì)（表1）

據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。

表1 結(jié)構(gòu)制定

7 螺旋喂料器的設(shè)計(jì)及計(jì)算

螺旋喂料器的參數(shù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和功率計(jì)算。

螺旋輸送機(jī)是一種簡(jiǎn)單的連續(xù)式輸送機(jī)，適用于輸送松散狀態(tài)的干燥物品。其由一根裝有螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸和輸送槽組成。螺旋轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在輸送槽兩端軸承座上，螺旋轉(zhuǎn)軸一端的軸頭與驅(qū)動(dòng)裝置相聯(lián)接。輸送槽上開設(shè)有裝料口和卸料口。

8 攪拌桿的設(shè)計(jì)及計(jì)算

在螺旋喂料器的作用下料倉(cāng)內(nèi)的飼料會(huì)逐漸減少。對(duì)于比較干的飼料可以保證都能夠均勻地通過喂料器輸送出去，但是對(duì)于相對(duì)含水量較大的飼料來說，螺旋喂料器不一定能夠均勻地保證飼料的輸出，所以在料倉(cāng)中上部安裝攪拌和送料作用的攪拌桿。