饲料粉碎机的自动上料与搅拌设计

饲料粉碎机的自动上料与搅拌设计
摘要
本设计是专为农村饲养户、小型饲养场、中小型配合饲料厂设计的小型配合饲料加工设备，集一次性小投资、经济实用、维修方便，不需特殊生产场地等优势。

可生产预混料能提高养殖场自动上料系统的安全方便性，在该上料系统中有配料系统和搅拌系统，改变以往养殖场以手动上料的方式，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化养殖！
本设计主要利用电力拖动控制原理，设计出可靠安全且容易操作和维修方便的搅拌设备。

主要涉及了机械传动对电气控制线路的要求，采用接触器、时间继电器控制方式，实现玉米等饲料的输送与搅拌自动化转换，从而达到简单经济的目的。

关键词：电力拖动；自动上料系统；配料系统；搅拌系统
1 绪论
1.1本课题研究的目的和意义
中国的农业资源日趋减少，而对畜产品的需求却越来越多，解决这一矛盾的方法是实施工厂化养殖，即以工业生产的方式，采用现代的科学技术和设备为畜禽生长、发育提供各种适宜的均匀混合饲料的设备，使畜禽能更好的吸收混合饲料的营养成分发挥，从而达到高效生产畜产品的目的。

中国的工厂化养殖业近年得到很大发展，以养猪为例，较现代化的规模猪场全国已有近3000个，农民养殖专业户的规模也日趋扩大，条件虽比不上规模猪场，但也应算是工厂化养殖的雏形。

为了降低成本，一般猪场都自备饲料加工间，自行生产配合饲料。

从减少投入的角度出发，大部分猪场及养殖专业户选用的都是老式落后设备，粉碎与搅拌工序分开，其方法虽然可省些许钱，却耗时费力。

而本设计能减少劳动力，节约时间，达到省时省力。

1.2设计理念与原则
本设计理念包含以下几个内容，首先是设计理念，包括为养殖场提供良好的生产环境与有利于两客户采用最新的养殖场加料系统。

养殖技术是随着经济条件的变化、养殖水平的提高而不断发展的，因此设计应有前瞻性。

其次是设计原则，其核心是用系统工程的观点考虑小型或农村养殖场的改善工作环境和提高工作效率问题。

具体包括畜牧系统工程原则、整体最优化原则、结构第一原则，配套组装原则和经济薄弱原则。

很多小型养殖场，尤其是新进入这个领域的客户都是从零开始的，因此必须提高起点，才有利于养殖场建设实施系统工程，包括保健工程、营养供应工程、生态工程、环境工程、系统规划工程等。

1.3研究的内容
本设计使用一种塑料搅拌叶片应用于饲料粉碎搅拌机，所述搅拌叶片是满面式螺旋搅拌叶片，因其为满面式，因此更能充分的使粉碎后的主料与辅料均匀混合在一起。

本设计的饲料粉碎搅拌机含有固定架、搅拌装置、粉碎装置和吸料装置，所述满面式塑料搅拌轴套装固定在搅拌仓壳体内，搅拌轴竖向安装在搅拌装置的壳体中央，并且其下端通过传动机构和搅拌电机连接。

本实用新型的搅拌轴为满面式，其制造工艺简单，制作成本较低，其前后相邻的单元螺旋叶片不能通过插接结构连接。

整体结构安装和拆卸十分方便。

在本设计自动上料采用电气化控制，由于电气化控制的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以电气化控制应用在在动上料系统是可行的，且电气化控制的成本下降功能又不断增强，所以，目前电气化控制国内外已被广泛应用于各个行业。

2 设计方案
2.1设计思路
图2.1饲料粉碎机流程图
启动粉碎电机，吸料叶片工作，将主料从地面进料仓吸入粉碎仓进行粉碎。

粉碎后由下料通道进入搅拌仓，在辅料加料口可以加入其它原料，在搅拌仓中进行充分均匀混合搅拌，再由出料口出料。

2.2结构设计分析
由于考虑到所粉碎的主要原料纯净度，本设计中在进料口外侧装磁铁以去除进料时夹杂的磁性物质，防止例如铁削等进入粉碎仓，致使粉碎仓和筛片损坏及加工主料的纯净度。

结构示意图如图2.2
1——进料通道2——粉碎仓3——电气控制箱4——筛片5——粉碎电机7——搅拌仓8——出料口9——辅料加料口10——输料仓11——磁铁
6——搅拌电机12——搅拌轴
图2.2饲料粉碎机结构示意图
2.3电气原理分析
1．主电路分析:
搅拌系统电动机M2采用直接启动方式，由于其功率不大且根据电源容量在180KV A以上，电动机容量在7KW以下的三相异步电动机可直接启动的规定，因此搅拌电动机采用直接启动方式，主要由KM2一个接触器控制其单向运转，由热继电器KH2承担其过载保护，由时间继电器KT2控制其起动时间。

粉碎系统电动机M1采用星--三角形降压启动，由于其功率较大为7.5KW，因此本设计采用降压启动，主要由KM1、KMY、KM△三个接触器控制其正常工作，由热继电器KH1对其进行过载保护，由时间继电器KT1控制其起动时间。

图2.3饲料粉碎机电路控制图
2控制电路分析:
(1)粉碎电动机M1的控制
按下启动按钮SB1：
接触器KM1吸合并自锁，KMY线圈得电，电动机接成星形降压启动，时间继电器KT1线圈得电，KT1常闭点延时断开，KMY线圈失电。

KT1常开点延时闭合，KM△线圈得电，KM△吸合并自锁，电动机接成三角形全压启动。

按下停止按钮SB2： KM1断电释放，M1停止运转。

(2)搅拌电动机M2的控制:
按下启动按钮SB1：
KT1线圈得电，KT1常开点延时吸合，自锁，KT2线圈得电，KT2常开点延时闭合，KM2常开点吸合并自锁，电动机启动正转;
按下暂停按钮SB3：
KM2线圈失电，KM2常开点断电释放,KT2常开点延时吸合，电动机M2停止运转。

3电器元件选择
3.1电动机
在电力拖动系统中，正确选择拖动生产机械的电动机是系统安全、经济、可靠和合理运行的重要保证。

正确合理的选择电动机的功率是很重要的。

因为如果电动机的功率选得过小，电动机将过载运行，使温度超过允许值，缩短电动机的使用寿命，甚至烧坏电动机；如果选得过大，虽然能保证设备正常工作，但由于电动机不在满载下运行，其用电效率和功率因数较低，电动机的容量得不到充分利用，造成电力浪费，并且设备投资大，运行费用高，很不经济。

在该上料与粉碎系统中均由三相异步交流电动机拖动，因此我选用7.5KW笼形的三相交流异步电动机，经查表得其参数设计如下：
型号：Y123M-4
功率：7.5KW
电流；19.7A
转数：1440r／min
效率：0.87
功率因数：0.9
适用电压：380V
该搅拌系统中，所选电机为三相异步电动机，由于该设计中对其功率要求不大，故选用3KW电动机；其参数设计如下：
型号：Y100L2-4
功率:3KW
电流:5A
转数:1440r／min
效率:0.88
功率因数：0.9
适用电压：380
3.2熔断器
（1）低压熔断器简介：
低压熔断器的作用是在线路中作短路保护，通常简称为熔断器。

短路是由于电气设备或导线的绝缘损坏而导致的一种电气故障。

使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。

正常情况下，熔断器的熔体相当于一段导线；当电路发生短路故障时，熔体能迅速熔断分断电路，从而起到保护线路和电气设备的作用。

熔断器的结构简单，动作可靠，使用维护方便。

熔断器主要有熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。

熔体是熔断器的核心，常做成丝状、片状或栅状，制作熔体的材料根据受保护电路的要求而定。

熔管是熔体的保护外壳，在熔体熔断时兼有灭弧作用。

熔座是熔断器的底座，用于固定熔管和外接引线。

（2） 熔断器
熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压；熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流；熔断器的分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。

对多台电动机的短路保护，熔体的额定电流应大于或等于其中最大容量电动机的额定电流的1.5～2.5倍，再加上其余电动机额定电流的总和，即：
5.1(≥RN I ～2.5）∑+N N I I max (3.1)
RN I ——熔体额定电流
m ax N I ——最大容量电动机的额定电流
∑N I ——其余电动机额定电流的总和
根据已知粉碎电机参数得所选熔断器额定电流为：
RN I ≥(1.5～2.5)×19.7+5
≧34.55～54.25
查附录2后得所选熔断器型号为RC1-60／60型熔断器,其额定电流为60A 额定电压为380V.
3.3接触器
1）接触器简介
在电力拖动系统中，广泛应用一种自动切换电器——接触器来实现电路的自动控制。

接触器是用于远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器。

其主要控制对象是电动机。

接触器不仅能实现远距离集中控制，而且操作频率高、控制容量大，并具有低电压释放保护、工作家可靠、使用寿命长等优点，是继电器-接触器控制系统中最重要和最常用的元件之一。

交流接触器常用于远距离和分断电压至1140V 、电流至630A 的交流电路，以及频繁控制交流电动机。

其结构主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置、弹簧和支架底座等部分组成。

接触器其原理是 ：利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。

接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。

其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。

当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。

2）接触器的选择
根据接触器所控制的负载性质选择接触器的类型。

本设计明显为交流负载，所以我选用交流接触器。

而根据主触头的额定电压应大于或等于所控制线路的额定电压的原则，所以我采用控制线路的电压（交流380V ）。

接触器主触头的额定电流应大于或等于负载的额定电流。

即：
N
N C KU P I 3
10⨯= （3.2） 式中 K ——经验系数，一般取1～1.4；
N P ——被控制电动机的额定功率，KW ；
N U ——被控制电动机的额定电压，V ；
C I ——接触器主触头电流，A ；
根据电动机参数得
粉碎电机所用接触器主触头电流为:
1C I ≧380
2.1105.73
⨯⨯ （3.3） ≧ 16A
搅拌电机所用接触器主触头电流为:
380
2.110332⨯⨯≥C I ≧6.5A
当控制线路简单、使用电器较少时，可直接选用380V 的电压作为接触器吸引线圈的额定电压。

根据上述计算，查附录3后得，粉碎电机控制接触器型号为CJ10—20 参数为 20A/380V ；搅拌电机控制接触器型号为CJ10-10参数为 10A/380V 。

3.4 继电器
电器是一种根据输入信号（电量或非电量）的变化，来接通或分断小电流电路（如控制电路），实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。

1热继电器的选用:
电动机在实际运行中，短时过载是允许的，但如果长期过载，欠压运行或短相运行等都可能使电动机的电流超过其额定值，这样将引起电动机发热。

绕组温升超过额定温升，将损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会烧毁电动机绕组。

因此必须采取过载保护措施。

最常用的是利用热继电器进行过载保护。

热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的自动保护电器。

所谓反时限动作，是指电器的延时动作时间随通过电路电流的增加而缩短。

热继电器主要与接触器配合使用，用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。

热继电器主要由热元件、传动机构、常闭触头、电流整定装置和复位按钮组成。

其工作原理为在其使用时，需要将热元件串联在电路中，常闭触头串联在控制电路中，当电机过载时，流过电阻丝的电流超过热继电器的整定电流，电阻丝发热增多，温度升高，由于两块金属片的热膨胀程度不同而使主双金属片发生弯曲，通过传动机构推动常闭触头断开，分断控制电路，再通过接触器切断主电路，实现对电动机的过载保护。

电源切除后，主双金属片逐渐冷却恢复原位。

选择热继电器时，主要根据所保护的额定电流来确定热继电器的规格和热元件的电流等级。

一般情况下，应使热继电器的额定电流略大于电动机的额定电流；热元件的整定电流应为电动机额定电流的0.95～1.05倍。

而作三角形连接的电动机应选用三相带断相保护装置的热继电器。

由此查表附录4后得,本设计所选粉碎电机热继电器型号为；JR36-32 其热元件的额定电流选用22A；搅拌电机热继电器型号为；JR36-20 其热元件的额定电流选用7.2A。

2 时间继电器的选择
从得到输入信号起，需经过一定的延时后才能输出信号的继电器称为时间继电器。

它是一种利用电磁原理或机械动作原理来实现触头延时闭合或分断的自动控制电器。

本设计采用空气阻尼式时间继电器。

因为它具有延时范围大、结构简单，价格低，使用寿命长，因而在本设计控制电路中得到应用。

其选用方法是：
1 根据系统延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。

2 根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式。

3 根据控制线路电压选择时间继电器吸引线圈的电压。

查表附录4得本设计选用时间继电器参数均为：JS7-A系列其线圈电压为控制电路电压380V延时范围为（0.4～180s）
3.5低压断路器
（1）低压断路器简介
低压断路器集控制和多种保护功能于一体，在线路工作正常时，它作为电源开关接通和分断电路；当电路发生短路、过载和失压等故障时，它能自动跳闸切断故障电路，从而保护线路和电气设备。

（2）低压短路器选择
低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路、设备的正常工作电压和工作电流。

热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。

电脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的峰值电流。

其公式为；
st Z KI I ≥ （3.4）
式中 K 为安全系数，可取1.5～1.7；st I 为电动机的启动电流。

7.195.1⨯≥Z I =29.55
据此，查附录1后；本设计所选低压断路器型号为DZ5-20/380 参数为：额定电压380V 主触头额定电流为20A 电磁脱扣电流为30A 。

3.6按钮选择
按钮是用人体一部分施力而操作、并具有弹簧储能复位的控制开关。

本设计采用LA10-3K 系列按钮，其额定电压为AC380～DZ220V 有3个常开触头和3个常闭触头，电流为5A 。

3.7元件明细表
表3.1 元件明细表
4 安装、调试及运行
4.1饲料粉碎机的安装
1首先根据图2.3所示电路图，牢固安装各电器元件，并进行正确布线。

根据图2.2和附录5所示结构图和面板图将开关正确安装与指定位置，便于控制电动机和被拖动机械的运行情况。

2 自检:安装完毕的控制线路板，必须经过认真检查后，才允许通电试车，以防止错接、漏接，造成不能正常工作或短路事故。

检验各个元气件等是否完好,导线是否损坏.
3 检查无误后通电试车。

4.2调试(不加料)
1首先先合上低压断路器QS；使得整个电路接通交流电源。

2按下启动按钮SB1，使得电路启动.检验接触器,时间继电器,电动机是否通电,通电正常5秒中后,观察KMY是否断开,KM△是否吸合工作.
3按下暂停按钮SB2观察搅拌电机是否继续工作.松开SB2搅拌电机是否正常运转.
4一切正常后,按下停止按钮SB3,观察粉碎电机与搅拌电机是否停止.
5停止后,关闭低压断路器QS.
调试完成，符合本设计目的。

致谢
时光匆匆如流水，转眼便是毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。

离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。

从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
在本次毕业设计过程中,阮红老师对该论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我对控制电路有了深刻的认识，使我得以最终完成毕业设计，在此表示衷心感谢。

阮老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。

同时，尤其感谢多年来一直给予我鼎力支持和无私奉献的父母以及默默支持和帮助我学业的同学朋友。

没有他们的付出与牺牲，我的课题研究就谈不上顺利完成，再次真心地感谢和祝福他们！
最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！
参考文献
(1)《电机拖动与控制》张勇机械工业出版社
(2)《电工手册》孙克军化学工业出版社
(3)《机械制图基础》吕瑛波化学工业出版社
(4) 《低压电器的选用与维修》夏新民黄威化学工业出版社
(5) 《数字电子技术》孙建平.西安科技大学出版社
(6) 《电机与电器控制》谭维瑜机械工业出版社
(7) 《电路基础》赵辉机械工业出版社
(8) 《电路设计与制作》彭军译科学出版社
附录1
DZ5-20型低压断路器技术数据
附录2
低压熔断器的主要技术参数
附录3
CJ10系列交流接触器的技术数据
附录4
JSA-A系列空气阻尼式时间继电器的技术数据
JR36系列热继电器的主要技术数据
附录
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附录
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