精粗饲料混合搅拌机的设计

前言随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。

饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，己成为中国国民经济的重要基础产业之一。

为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。

饲料混合搅拌机的发展至今已在饲料机械行业占有重要位置，对其所开展的理论分析和实验研究也更加深入。

对混合搅拌技术的研究主要围绕着两个方面展开：一方面是开发新型、高效的混合设备，另一方面是合理地选择混合设备。

为了提高饲料混合搅拌机的混合质量，本课题对市场上现有的精粗饲料混合搅拌机的进行改进研究，并设计了立式电机驱动精粗饲料混合搅拌机。

关键词：养殖业；饲料；混合搅拌机；立式目录1 概述 (1)1.1课题综述 (1)1.2 设计任务分析及方案选择 (3)2 结构设计 (4)2.1 搅拌机总体结构设计 (4)2.2 搅拌机主要结构详细设计 (4)3 传动系统总体设计 (8)3.1 传动方案的拟定 (8)3.2 搅龙转速的确定 (8)3.3 电机的选择 (9)3.4传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 (11)3.5传动装置运动和动力参数的计算 (11)4 传动零件的设计计算 (13)4.1 带轮传动设计 (13)4.2 减速器传动设计 (14)4.3 齿轮传动设计 (16)4.4 主轴的设计与校核 (20)4.5 轴承的选定及校核 (25)5 其他结构设计、密封及润滑 (28)5.1 料仓门设计 (28)5.2 刀片的选择 (28)5.3 润滑和密封 (29)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)工程概况本文首先分析了养殖业的发展状况及当今饲料混合搅拌机的发展，根据设计要求，本课题设计的是电机驱动立式饲料混合搅拌机，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、混合搅拌各类饲料原料，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，通过机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。

本次设计的精粗饲料混合搅拌机与传统混合搅拌机相比，其叶片是锥形螺旋叶片，在混合搅拌的过程可以实现径向及周向双向混合搅拌，以达到快速混合搅拌均匀的目的。

塔里木大学毕业设计1概述目前，随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。

饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。

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 课题综述1.1.1饲料混合搅拌机的类型及特点饲料混合搅拌机根据搅龙的特点分为立式和卧式，根据动力源的不同又分牵引式，自走式和固定式。

（1）立式混合搅拌机[1]。

立式混合搅拌机的加工部件由1～2根垂直布置的搅龙构成，其优点是可迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长（一般20/min批左右），适合含水率相对高，粘附性较好的物料混合。

立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料干净，不留余料。

（2）自走式混合搅拌机。

自走式混合搅拌机能完成除精料加工外的所有工作，即自动取料、自动称质计量、混合搅拌、运输和饲喂等，具有自动化程度高，效率高，视野开阔和驾驶舒适等优点，是混合搅拌机中的理想产品，适合现代化畜牧业使用，但缺点是制造成本高。

这种搅拌机由于可移动，因此又被称为搅拌车。

（3）卧式混合搅拌机[2]。

卧式混合搅拌机由2～3根水平且平行布置的搅龙构成，优点是搅拌时间短（一般6～10min/批），适合体积质量比差异大，松散和含水率相对较低的物料混合。

另外，卧式混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易于装料。

缺点是在处理，切割大草捆时不如立式搅拌机效率高，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。

（4）固定式混合搅拌机。

固定式混合搅拌机一般以三相电动机为动力，常见机型为卧式结构，通常放置在各种饲料储存相对集中，取运方便的地点，将各种精粗饲料加工搅拌后，用手推车或小型机动车运至养殖场进行饲喂。

该机型适合饲料加工配送中心和养殖地通道狭窄的养牛小区使用。

（5）牵引式混合搅拌机。

牵引式混合搅拌机由拖拉机牵引作业，物料混合及运送的动力来自拖拉机动力输出轴和液压控制系统。

送料时，边行走边进行物料混合，行至养殖地时，即可饲喂。

该机可使搅拌和饲喂连续完成，并根据需要可加装取料系统。

牵引式混合喂料机适合通道较宽的饲料厂（宽度大于2.5m）饲喂作业。

1.1.2 立式混合搅拌机结构原理及特点立式混合饲料搅拌机核心部件主要由料桶、箱体、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1-1 饲料搅混合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。

立式混合搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由2～3片螺旋叶片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2～3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。

以上三种混合方式是立式混合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。

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。

其优点是可以快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，圆锥型料桶无死角，卸料时排料干净，不留余料。

1.2 设计任务分析及方案选择1.2.1 机械设计的基本原则强度准则要求机械零件的工作应力σ不超过许用应力[σ]，即σ≤[σ]。

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y≤[y]。

可靠性准则对于重要的机械零件要求计算其可靠度，作为可靠性的性能指标。

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。

此外，还有耐热性准则、寿命准则等。

1.2.2任务要求本课题设计的是电机驱动立式饲料混合搅拌机，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、混合搅拌各类饲料原料，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，通过机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。

2结构设计2.1 搅拌机总体结构设计立式饲料混合搅拌机主要由料桶和一个垂直的锥形螺旋搅龙组成，其结构如图2-1所示。

其搅龙的螺旋叶片焊接在螺旋套筒上，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。

螺旋叶片上安装有刀片，从而实现对干草的剪切加工，因此，这种混合机几乎能够直接加工所有粗饲料皆为长草的全混合日粮。

图2-1 精粗饲料混合搅拌机2.2 搅拌机主要结构详细设计2.2.1 料桶材料尺寸的设计计算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。

根据物料特性，确定物料的休止角为55°，物料与螺旋叶片间摩擦角为35°(系数为0.4）。

为使合物料沿壁面顺利下滑的要求，搅拌机的料仓壁与料仓底夹角取100°(根据物料的结拱因素，料仓壁与料仓底夹角应在105°～120°之间），螺旋叶片锥角α取60°。

料箱结构尺寸如图2-2所示，根据料箱容积计算公式： )4r r 4r 4r (1/3V 212221++⋅=π （2-1） 其中：h ——装料高度；r1——料箱底部半径；r2——装料高度h 处半径。

根据料仓壁与料仓底夹角100°，可推出80tan 2h 21⨯-=r r （2-2） 即 ）（21r r 84.2h -=若取 ,921.0r ,230.1r 21== 则 825.0=h , v=1.6 。

综合计算方便，加工容易和外形等因素，取825.0,925.0r ,25.1r 21===h ，这样装料高度小于料箱高度，饲料不会从箱顶飞出。

选料箱材料为35号钢，料桶壁厚为10mm ，底厚为80mm 。

尺寸结构如图2-3所示图2-2 料箱结构尺寸图图2-3 料桶结构尺寸2.2.2搅龙螺旋叶片参数的确定立式混合搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由2～3片螺旋叶片（图2-4）焊接在螺旋套筒上组成。

而螺旋叶片的直径、锥角、螺距是立式混合搅拌机核心部件——搅龙的关键结构参数。

根据对饲料中纤维饲料尺寸（4～10cm)的要求，一般取底部螺旋叶片最大直径与料箱壁面间隙为15mm左右，以避免对干草等纤维饲料过度切割，所以取叶片最大直径850。

根据搅龙推动饲料转动2～3圈，可将饲料从底部推至顶部的要求和螺旋锥角α=60°及搅龙总体高度790mm的参数，取螺旋叶片1、2螺距300mm，扫料用螺旋叶片3螺距400mm，据此设计螺旋叶片样图，与套筒焊接效果如图2-5所示。

图2-4 搅龙螺旋叶片图2-5 搅龙2.2.3套筒参数的确定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。

为了节省材料和减少功耗，把套筒设计成由直径不同的两部分组成。

据此，设计下部螺旋套简直径400mm，长度550mm，上部螺旋套简直径250mm，长度790mm，材料选60钢。

形式如图2-6所示。

图2-6 套筒结构尺寸3传动系统总体设计3.1 传动方案的拟定搅拌机的传动系统与整机的技术经济指标有密切关系，它影响搅拌机的结构、布局、包装精度、传动效率、制造以及制造成本、操作与调整是否方便等，因此，设计传动系统时必须注意满足下列要求：（1）电机输出轴和全部传动机构需能满足足够的功率和扭矩，并且具有较高的传动效率。