电驱动饲料自动混合搅拌机设计

1、 1 引言目前，随着奶牛养殖业生产集约化、现代化水平的不断提高，饲养规模不断扩大，奶牛业对饲料加工设备的需求越来越高。然而，现阶段在我国大部分地区中小企业仍然使用传统的搅拌机，这种搅拌机设备陈旧，工艺落后，生产水平很低，显然是不能够满足现代社会市场的竞争要求1。1.1 课题综述1.1.1 搅拌机类型及特点（1）卧式搅拌机结构原理及特点TMR卧式搅拌机核心部件一般由2 根或3根水平且平行布置的搅龙和搅龙仓构成，根据需要还可以配备自动取料装置。卧式搅龙饲料搅拌仓如图1-1，主搅龙转叶上配置有特殊圆刀和长圆刀如图1-2，主搅龙设有3段不同形状的搅拌叶片。第一段是送料段，第二段是混合段，多个叶片按螺旋

2、线间隔排列，第三段为物料出口段，叶片较宽。另外，在主搅龙混合段叶片上装有动力刀片，转动中与箱体侧面定刀片对物料产生剪切和揉搓作用。 图1-1 搅龙仓结构图 图1-2 主搅龙 物料按配方称质，从底部或上部进入箱内，靠重力落入箱底。启动主搅龙旋转，搅龙的第一段将物料向前推进到第二段，速度有所减缓，增加了横向搅拌混合作用，在动、定刀片的共同作用下，切割粉碎物料。物料继续向前进入第三段，物料向前、向上堆积进入副搅龙工作区，副搅龙为左旋，由物料由前向后输送，在重力作用下，物料再次进入主搅龙工作区，进行再次推进、粉碎、并逐渐向后移动至混合均匀。其优点是搅拌时间短，尤其适合比重差异较大、较松散、含水率相对较

3、低的物料混合；另外，卧式TMR 混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易于装料。其缺点是在处理、切割大草捆时不如立式搅拌机快速，且搅龙容易磨损；容积相同的情况下，卧式搅拌机的配套动力一般大于立式搅拌机1。（2）立式搅拌机结构原理及特点立式TMR饲料搅拌机核心部件主要由料箱、底板、螺旋套筒、锥形螺旋叶片和刀片组成。螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。其结构如图1-3示。 图1-3 TMR饲料搅拌机外部结构混合时饲料以先粗后精的加料顺序，按照干草、青贮、糟渣类、精料顺序加入，边加料边混合，其混合过程包含多种混合形式。立式TMR搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由2 3片螺旋叶片

4、焊接在螺旋套筒上组成，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等。搅龙推动饲料转动23圈，可将饲料从底部推至顶部，由于搅龙的锥形结构，物料在上升过程中，叶片承载面积逐渐减小，而料箱顶部的空间很宽大，使得一部分物料被推至顶部下落到料箱底部，而另一部分在上升过程中就向周围抛洒，落至料箱底部。随着搅龙的旋转，物料不断被翻运，形成强烈的对流混合。由于搅龙周围也填满了物料，所以物料在随搅龙旋转和上升的过程中，与周围物料摩擦形成剪切面，物料在升运过程中与周围物料发生剪切混合。物料在随搅龙旋转的过程中，当到达某一转速时，由于离心力的作用使物料沿螺旋套筒径向方向具有一分速度，受周围物料的阻碍，而与周围物料发生扩散混合。

5、以上三种混合方式是立式TMR搅拌机物料混合的主要形式。为了在混合时能够处理长草，通常在螺旋搅龙上安装有动刀片，为了提高切割作用，还可在料箱上装有长度可调的定刀。饲料在搅龙、切刀的综合作用下不断的被剪切、揉搓、搅拌作用下快速混合均匀。其优点是可以迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长(一般20min/批左右)，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料时排料干净，不留余料1。1.2 立式和卧式搅拌机性能比较下面我们分别从价格、搅拌效果、搅拌时间、结构特点等方面对卧式和立式搅拌机进行比较 ，见表1.1。表1.1 卧式、立式搅拌机性能比较

6、机型性能指标卧式搅拌机立式搅拌机相同容积的TMR搅拌机价格较高较低搅拌均匀程度相同相同每批次搅拌时间约为1215分钟约为1520分钟饲料处理能力整捆草料或大块青贮甚至会堆积在绞龙上方能够处理整捆草料饲料装载相对容易相对较难结构特点卧式机型需要链条传动，加工过程中负荷很大，链条寿命短，需要不断更换立式机型的每根绞龙只有一个驱动齿轮箱，结构简单，可靠性高相同容积搅拌机消耗动力大小可靠性卧式机型因其绞龙过长，饲料横压在绞龙上，绞龙和绞龙轴承容易变形或开焊，加大了维护成本立式机型因其结构简单，故而故障率低，可靠性高损耗性容易损耗不易损耗卸料困难方便目前在欧美市场销售的搅拌机中，有7080是立式机型。立

7、式绞龙呈锥形，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等，绞龙推动饲料转动2至3圈，就可将饲料从底部推至顶部，而料箱顶部的空间很宽大，被推至顶部的饲料落回底部，从而不断循环切割、搅拌。它不仅能处理大草捆，而且可以胜任所有饲料配方，容积可以达到很大，最大可达45m³。1.2 设计任务分析及方案选择1.1.1 机械设计的基本原则强度准则 要求机械零件的工作应力不超过许用应力，即。刚度准则 要求机械零件在载荷作用下的弹性变形y在允许的极限值y以内，即yy。振动稳定性准则 对于高速运动的机械零件，就避免发生振动。要求其激振源的频率与零件的固有频率错开。可靠性准则 对于重要的机械零件要求计算其可靠度，作

8、为可靠性的性能指标。此外，还有寿命准则、耐热性准则等2。1.1.2 任务要求本课题设计的是电机驱动饲料自动混合搅拌机，饲料自动混合搅拌机制备动物饲料的机器，它的功能包括切割、混合各类饲料原料，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现切割、混合各类饲料原料，通过液压系统与机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。对所要设计的搅拌机的要求：混合容量：5m³；计量精度：95%最大负荷（25km/h）：5000kg额定电压：380V；额定功率：42KW1.1.3 机型的选择依据文献综述中卧式和立式搅拌机的性能比较，此次毕业设计选择立式饲料搅拌机为原型。2 结构设计2.1 搅拌机总体结构设计饲

9、料自动混合搅拌机是制备动物饲料的机器，它的功能包括饲料原料切割、混合及卸料。该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动，实现各类饲料切割、混合一次完成，通过液压系统与机械传动的结合，实现混料的出料,通体设计原理图如图2-1所示。图2-1 总体设计图1-电动机 2-料仓 3-螺旋套筒 4-锥形螺旋叶片 5-液压缸 2.2 搅拌机主要结构详细设计2.2.1 料箱结构的确定物料的特性主要包括容重、摩擦系数、休止角都将影响到混合的过程，因此，参数的确定首先要确定研究的物料。饲料主要由粗料和精料组成。粗料：包括青干草、青绿饲料，农作物秸杆等。精料：包括能量饲料、蛋白质饲料、以及糟渣类饲料。根据毕设要求确定容

10、积为5 m³，物料休止角为55°，物料与螺旋叶片间摩擦系数为04，为使合物料沿壁面顺利下滑的要求，料仓壁与料仓底夹角不应大于105°- 120°之间3。假定料仓为底角为100°椎体，相应的体积半径为r，高度为h，体积为V，如图2-2所示。 图2-2 锥形图计算公式如下： =h/rV =1/3 h S底= 1/3 r= 1/3 取V=9 m³, r1 =1.1486m 取r1 =1.15m h1 =6.51m 取V=4 m³, r2 =0.8766m 取r2 =0.85m h2 =4.97m H=h1 - h2 =1.55m最终确定料仓体积为两个椎体的实体差，上底半径为r1 =1.15m，下底半径为r2 =0.85m，体积近似5 m³。选料仓材料为35号钢，料仓壁厚为25mm，底厚为80mm。结构如图2-3所示。图2-3 料仓2.2.2套筒参数的确定 图2-4 套筒螺旋套筒用于焊接叶片，并能适于刚度的要求及螺旋叶片内径的安装要求。据此，设计下部螺旋套简直径400mm，长度500mm，上部螺旋套简直径250mm，长度850mm，材料选65Mn4。形式如图2-4所示。2.2.3搅龙螺旋叶片参数的确定 根据纤维饲