离岸型智能化深水网箱养殖配套装备设计自动投料机

The auxiliary equipment of offshore intelligent fish cage aquaculture -automatic feeding machine学生姓名 学号所在学院 班级所在专业 机械设计制造及其自动化申请学位指导教师 职称副 指 导 教 师 职称答辩时间离岸型智能化深水网箱养殖配套装备设计-自动投料机目 录设计总说明 .4INTRODUCTION.51 绪论 .61.1 自动投料机的发展情况 .61.2 研究目的与意义 .82、课题内容及要求 .82.1 课题主要解决的问题 .92.2 参数要求 .93 深海网箱养殖投饵机的基本原理与结构设计 .103.1 深海网箱养殖投饵机的基本原理 .103.2 下料结构设计 .113.3 冲饵管设计 .133.4 突然扩大机构 .143.5 喷头设计 .163.6 饵料箱设计 .163.7 饵料箱架子的设计 .183.8 投饵机的自动控制系统设计 .193.9 投饵机水泵的选择及水动力学计算 .193.10 不同截面处的流速 .203.11 确定饵料抛洒距离 .203.12 管道的连接 .223.13 喷管连接 .233.14 卡扣连接 .243.15 喷嘴与喷嘴锁紧机构设计 .243.16 网箱支撑架子的设计 .26鸣 谢 .27参考文献 .28I设计总说明水产行业的发展，自动投饵机的设计具有非常大实际意义。其中深海网箱的自动投饵机尤为重要。本毕业设计在参考了池塘用自动投饵机的基础上，对深海网箱自动投饵机进行设计。此次设计要完成以下工作：1. 进行设计前要了解、介绍国内外有关于自动投饵机的研究背景和发展形势，并且解析所设计自动投饵机的设计理念。2. 重点解析不同动力、下料方式、喷料方式等，并且进行详细的介绍及对比选择，在对比后，选取合适的设计方案。3. 根据深海网箱自动投饵机的特点，详细解析自动投饵机的各个结构部件进行了设计与建模。4. 通过对网箱养殖环境的调查与使用要求，在市面上选择深海网箱自动投饵机各个合适的电气部件。5. 根据网箱养殖的实际情况，进行简单的控制系统设计。关键词：网箱养殖；自动投饵机；投饵IIINTRODUCTIONWith the development of the aquaculture industry, the design of the offshore forward automatic feeding machine has great practical significance.The depths of the sea area of offshore forward automatic feeding machine is the most important.This graduation design refered in the pond automatic feeding machine, on the basis of the deep sea cages the offshore forward automatic feeding machine design.This design must be followed:1. Before doing the design, I introduced both at home and abroad about the research background and development situation of automatic the offshore forward automatic feeding machine, and parse the the offshore forward automatic feeding machine for the design of design concept.2. I would introduce the material under different power, the way of spray materials, and detailed introduction and comparison to choose, after the comparison, select the appropriate design.3. According to the characteristics of the deep sea cages automatic the offshore forward automatic feeding machine, i would introduce the automatic parsing the the offshore forward automatic feeding machine design and the structure of various parts of modeling.4. Through the survey of aquaculture environment and use requirements, i ichoose the offshore forward automatic feeding machine for the deep sea cages on the market all the appropriate electrical component.5. According to the actual situation of aquaculture, i would design a simple control system .Keywords: aquaculture;Automatic the offshore forward automatic feeding machine;Bait casting1离岸型智能化深水网箱养殖配套装备-自动投料机1 绪论1.1 自动投料机的发展情况我国有着辽阔的海岸面积，可以被利用海洋资源及其分丰富。由于许多因素，我国的海洋养殖技术处于国际落后水平。随着中国的逐渐富强，海洋资源利用逐渐被重视。这几年，我国渔业产业结构不断被调整和产业结构不断被优化。我国沿海地区海洋养殖业不断发展。深海网箱养殖被视为重点项目被大力发展。深海网箱养殖中，自动投饵机的地位尤为的重要。由于网箱养殖的集约化程度程度高，规模大。在平日的养殖中，投饵，对鱼类的品质影响尤为的巨大，而且，投料需要耗费巨大的劳动力。在大多数沿海的企业的网箱养殖，投饵需要从岸边用饵料船把鱼类饲料运到网箱，然后通过饲养员把饵料投入网箱中。而网箱之多，网箱之大，需要耗费大量的时间与劳动力，且效率低下。因此，导致饵料系数变大，投料不均匀。这样生产成本就大大的被提高。如果能有一部能实现自动与受到的智能化网箱用投饵机，就能大大的加大劳动效率，降低人力成本，降低饲养员的劳动强度。通过查阅大量资料，国外的网箱养殖技术起步比较早，且国外政府与各高校及研究所比较重视。所以网箱养殖的配套设置比较先进与齐全。现在，国外的深海网箱养殖用投饵机主要采用为的是漂浮形式，其结构可以利用太阳能与风能作为动力来源。由于设施昂贵，导致企业前期投入较高。大多数企业负担不起。所以不符合中国的国情。因此，设计一台适合中国国情的自动投饵机无疑对深海网箱养殖业的进程尤为重要。通过对国内大量投料机厂家的了解。投料机投饵饵料形状可以分为：颗粒投饵机、粉状饵料投饵机、糊状投饵机、鲜活饲料投饵机。按能源动力分为：电力、太阳能、柴油机（汽油）机、风力、水力。按应用范围可分为：池塘养殖投饵机、网箱投饵机、工厂化养殖投饵机。深海网箱养殖由以前的小规模、生产量低、分散到现在的大规模，数量多、集约化程度高、低成本的一个养殖行业。深海网箱养殖的发展伴随着科学的发展发展。新型材料的研发成功、各种新产品的研发成功、计算机 PLC 的自动控制、深海网箱养殖使用的配套设施、生物海洋工程的发展及渔业海洋养殖管理等多门学科、专业技术发展来的一门新兴起的新型行业。随着欧美技术的引入与自主研发，慢慢的国内企业的深海网箱养殖已经能够实现离海岸及其的远。离海岸越远，一方面能够给鱼类带来更好的养殖环境，提升养殖鱼类的品质。别外一方面，还能把养殖密度扩大。2我国从七十年代开始发展离岸水产养殖业。通过了 40 多年的发展，全国网箱的数量已经达到了 100 多万以上。由于国家和地方政府的支持与投入，网箱养殖的配套设施取得了一定的发展。但是，与欧美及日本一些国家相比，还是有很大的差距。根据参考文献7。例如，国内的网箱养殖中产生的污染，目前还没有找到一个根本的解决之法。虽然国内的自动投饵机器很多，但大多数是应用与池塘养殖，并不适合于离岸的网箱养殖。适合于深海网箱养殖的投饵机还是太少。现在在很多沿海城市的网箱养殖还是通过人工投饵的方式。最近三十年，世界范围内的大型深水网箱养殖得到了巨大的发展，根据参考文献7，其中挪威尤为突出，再者如苏格兰、希腊、土耳其、澳大利亚、智利也发展较快。据统计，世界范围内的网箱数量突破 2 万只，相应的鱼类产量也突破一百万吨。以挪威为例子，由于大型一体化公司投入，使挪威的网箱养殖业得到了巨大的发展，养殖的企业从十多年前的五百多家已经合并为 100 多家，使每家企业的平均产鱼量由原来的三百二十吨提升到了两千三百多吨，并且百分之八十的产量是由那二十多家的企业产出。在党和政府的长期支持下，根据参考文献18，开展的 863863 计划现代农业技术领域海水设施养殖重点项目。我国首台深水网箱养殖远程多路自动投饵系统研制成功，标志着我国深海网箱养殖迈入国际水平。该系统由自动控制系统、投饵机组、多路饲料配送系统、能源供给系统、饲料喷投系统组成。此投饵系统的养殖成功，意义重大，不仅对我国自动化水产养殖具有积极意义，而且对我国离岸深海水产养殖产生最大的影响。图 1-1 国内池塘用自动投饵机 图 1-2 国内首台远程多路自动投饵系统装备31.2 研究目的与意义但现在，大多数深海网箱养殖户还是依靠人工投饵的方式，而现在人力资源成本越来越高，这就加重了企业的生产成本，而且生产效率也不高。所以要设计一套操作方便，实用性强的只能化投饵机，因此加大企业的生产效率和降低人力成本。所以此次设计的智能化自动投饵机，结合了我国南方海域海况的条件。目前国外如挪威为代表的大型深水网箱，应用了高强度的新材料构建抗风浪的大型、超大型水产养殖网箱。先进的投饵机械、水下监测措施，并且养殖者的专业水平也极为重视，需在专业的渔业学校培训三年以上，方能持证上岗。但是，这并不适用于国内的生产情况，因为建设这样大规模的自动化平台前期投资成本高，且要求从业者的操作水平及专业水平较高。此次智能化化自动投饵机系统设计方案包括投饵机本体结构设计、管道连接机构设计，动力设计、PLC 控制设计四大主要部分。其中投饵本体机构包括吸饵管、引射器、锥形喷头、饵料箱、冲饵装置、水泵。所设计的投饵机固定在船上为船载式智能化自动投饵机，方便装载饵料且适用于我们的实际养殖情况，且结构简单易于操作与维修。2、课题内容及要求图 1-3 国外先进的自动投饵系统42.1 课题主要解决的问题通过对我国深水养殖网箱的实际情况的调查。设计投饵机时，确保所设计的投饵机能满足我南方地区网箱养殖的需要。投饵机需要需求指标，然后所设计的投饵机进行水动力计算。由于现在的投饵机并没有具体的国标、或者行业标准，根据实际需求对所设计的投饵机性能提出以下设计要求：所设计的投饵系统各部件大多数已标准化，可根据实际需求来选取，控制部分采用按键式控制，可靠性强。能在各种恶略环境下正常使用，并且对操作者的水平要求不高，经济实用。可以根据鱼的不同生长期来调整投饵机的投饵料。深水网箱投饵机的结构组成：1)饵料罐：饵料罐提供饵料投饵； 2)下料机构：由电磁阀控制下饵料管阀口开口大小，从而来控制下料的速度；3)动力系统：由柴油发电机发电，蓄电池供电于整个投饵系统；4) 喷 头 ：均匀喷洒饵料5)水 泵：吸引水流，为冲饵提供动力；本课题的设计目标为深海网箱智能化自动投饵机的动力装置，要求所选用的水泵能在各种环境下满足冲料、喷料功能。主要设计内容包括：深海网箱智能化自动投饵机本体的设计、水泵、下料机构所配套的电磁阀门、饵料箱体的设计、冲饵装置阀门的选择、管道流体的设计在设计中需要考虑的问题为：1) 自动投饵机需要采用何种驱动水泵；2) 管道设计的合理性；3) 饵料箱体合适大；4) 总体机构的外观；整个智能化投饵系统由 PLC 控制，由于投饵量受所养殖鱼生长阶段的影响。不同生长阶段投饵料不一。所以投饵前，操作人员可以设置总投饵料，投饵时间等。投饵机构设置于专用投饵船，喷头固定于网箱的一侧，投饵机与喷头之间用软管连接，两端为快速接头。控制方式为手动、自动。2.2 参数要求1) 投饵箱容积能满足多个网箱投饵；2) 颗粒饲料破碎率3%；53) 投饵距离6m8m；4) 箱周边 02 m 处投饲量1；5) 投饵面积10m；6) 投饵区内饵料应分布均匀；根据实际考察及参考文献7，可以得出以上实际要求。3 深海网箱养殖投饵机的基本原理与结构设计3.1 深海网箱养殖投饵机的基本原理因为养殖环境的不同。因此，采用的投饵方式和池塘养殖的投料方式有很大的不同。所以在设计自动投饵机的时候要考虑的因素有：（1）自动投饵机投料的区域面积。因为网箱养殖中，投料的区域必须投料到网箱中。此次所用的网箱为沿海网箱养殖中最常见的周长为 40 的网箱。而且，网箱所处的环境离岸较远，受海流，海风影响较大，所以投饵的面积不宜过大，避免饵料被海流冲出网箱。（2）自动投饵机的动力来源。因为网箱往往离岸边较远，所以不能像池塘养殖那样，利用岸电。因此投饵机的动力来源可以选择蓄电池或者