新能源多功能草料投喂車設計*

王林 萬先起 徐一 魏鼎才 李光輝 蔣金巧

四川省農(nóng)業(yè)機械研究設計院，四川成都

本文針對四川養(yǎng)殖現(xiàn)狀，設計了一款可實現(xiàn)室內(nèi)飼料投放、室外物資運輸?shù)榷喙δ艿牟萘贤段管?。該投喂車采用太陽能作為主要動力來源，可在太陽能資源豐富的中小養(yǎng)殖場替代人工投喂草料（青貯飼料），有效解決噪聲、適用范圍窄等問題，能提高工作效率，大大減少人工勞動量和，降低勞動強度。

1 設計原則及組成

1.1 設計原則

1）適用于中小養(yǎng)殖場圈舍養(yǎng)殖，能實現(xiàn)物料運輸、草料投喂等功能。

2）為牛舍提供定量充足飼料，投料流量穩(wěn)定不堵塞，同時，不會因飼料過剩造成飼料堆積發(fā)酵變質(zhì)。

3）投料車噪音小，移動靈活，適用于圈舍養(yǎng)殖。

4）采用太陽能作為主要動力來源，外接充電電源作為輔助動力來源。

5）結(jié)構(gòu)簡單，易于維修保養(yǎng)。

6）功耗低、功能多、性價比高。

1.2 組成

新能源多功能草料投喂車如圖1所示。

圖1 新能源多功能草料投喂車示意圖

1）動力組成。以太陽能電池板加外接充電電源和蓄電池做為動力來源，驅(qū)動行走單元實現(xiàn)行走運輸，投料裝置實現(xiàn)定點定量投料工作。

2）控制器?？刂破鞑捎眯凶?、投料分級控制，太陽能充電自動控制。

3）行走裝置。行走裝置采用后置驅(qū)動，前置手動轉(zhuǎn)向。

4）投料裝置。投料裝置由料斗、輸送絞龍、投料絞龍和料槽組成。投料裝置與機架采用螺栓螺母連接，可快速拆卸安裝與載貨箱交替使用。

5）太陽能充電裝置。太陽能充電裝置主要由左右太陽能電池板及支架、充放電控制器組成。支架用于支撐太陽能電池板、調(diào)節(jié)太陽能電池板角度和收納。

2 設計方案

新能源多功能草料投喂車主要由動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向及行走系統(tǒng)、投料系統(tǒng)組成。

2.1 動力系統(tǒng)

現(xiàn)有可供選擇的動力方案有柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機和蓄電池。

1）柴油發(fā)動機。柴油發(fā)動機作為動力來源適用于高載重、高速、遠距離輸送物料。柴油發(fā)動機用于牛舍投料車，存在動力過剩、資源浪費、增加成本等問題。同時，柴油發(fā)動機在工作時會產(chǎn)生很大的噪音和較多的廢氣，易驚擾牛舍內(nèi)的牛和污染牛舍內(nèi)的空氣，影響牛的生長。

2）汽油發(fā)動機。汽油發(fā)動機作為動力同樣適用于較大載重、中高速、長遠距離運送物料。汽油發(fā)動機在工作中也會產(chǎn)生噪音和廢氣，不利于牛舍內(nèi)牛的生長發(fā)育。

3）蓄電池。蓄電池作為動力源適用于低載重、低速短距離運輸，在運行過程中噪音低，不產(chǎn)生廢氣，同時，又有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、易于維修保養(yǎng)等優(yōu)點。

綜上所述，本投料車為低載重、低速、短距離運輸?shù)妮p型機械，采用蓄電池驅(qū)動可以簡化結(jié)構(gòu)、降低成本、減少能源浪費、不污染牛舍及周邊環(huán)境，具有污染少、噪音小、適合牛舍使用等優(yōu)點。同時，在中小養(yǎng)殖場實用性強，能切實降低勞動強度，提高工作效率。

2.2 控制系統(tǒng)

1）投料車行走單元控制器。行走單元需要實現(xiàn)啟動、停止、前進、倒退等控制，同時，還需要實現(xiàn)調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速、控制行走速度；小車剎車保護在停車時，切斷電源保護電動機；電源電壓檢測、保護提示充電和充電完成自動斷電等功能。

2）投料車投料單元控制器。投料單元主要實現(xiàn)投料絞龍和輸送絞龍同步運行，完成啟動停止、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)低、中、高三速運行，按照操作指令控制運轉(zhuǎn)速度和時間，以實現(xiàn)定量投料；同時，也要保護電動機和電源在停止時及時切斷電源。

3）太陽能充電裝置。太陽能充電裝置主要由支架、太陽能電池板和充放電控制器組成。支架與機架相連實現(xiàn)支撐作用，同時，通過滑軌與太陽能電池板連接，實現(xiàn)支撐太陽能電池板和調(diào)節(jié)太陽能電池板平鋪角度，實現(xiàn)太陽光最大利用。充放電控制器主要實現(xiàn)過充、過放保護作用，保護蓄電池，在蓄電池電壓過低時，自動充電或報警，在完成充電后自動斷開。太陽能電池板作為動力來源，在陽光充足的時候收集太陽能，實現(xiàn)新能源利用。

2.3 轉(zhuǎn)向及行走系統(tǒng)

1）前置轉(zhuǎn)向輪。投料小車采用三輪式設計，應用前置手動獨輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)。前叉與把手連接手動轉(zhuǎn)向，車架與前管配合連接機架，下端與前軸部件配合裝配前輪，組成小車手動轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

2）后置驅(qū)動輪與后橋。后橋采用整體T字型后橋，包含后置驅(qū)動電機、驅(qū)動變速箱、驅(qū)動輪、普通鼓式制動器和板簧減震器。減震器與機架連接，實現(xiàn)承重、驅(qū)動、制動、減震功能。

2.4 投料系統(tǒng)

物料輸送投料機構(gòu)主要由料斗、輸送絞龍、投料絞龍、料槽、輸送絞龍電機、投料絞龍電機組成。

1）輸送絞龍與投料絞龍相連接，將料斗內(nèi)的物料輸送至投料絞龍。

2）投料絞龍將物料提升至一定的高度，然后通過重力作用，將物料從料槽送達指定位置，完成投料。輸送絞龍通過獨立電動機直連驅(qū)動與投料絞龍同步運行，投料絞龍采用等比齒輪傳動與輸送絞龍同步運行。通過控制電動機轉(zhuǎn)速和運轉(zhuǎn)時間，實現(xiàn)投料量控制，并且能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，防止堵塞。

3）貨運料斗主要用于物資裝載，運輸物料時承載重量。貨運料斗通過螺栓螺母與機架連接，可實現(xiàn)快速拆卸與草料投放單元快速交換，實現(xiàn)運輸、投料等多種功能。

3 結(jié)語

本文主要根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件，選擇最適合的模塊單元組合，設計出了一款新能源多功能草料投喂車，采用三輪式設計，人工手動控制行走及投料，提高了工作效率、大大減少了人工勞動量和降低了勞動強度，為草飼家畜牛羊飼養(yǎng)的集成化和標準化，起到了積極的推動和促進作用。