0、引言
由于農村產業結構的調整，各地都要求畜牧業產值占GDP的比值必須增加，除了奶牛數量的增加外，很重要一點便是奶牛單產的增加。目前，傳統與粗放的飼養很難實現上述目標，必須走集中飼養之路。當今，世界與此相適應比較先進的飼喂方式為TMR日糧（全日糧飼料）。
奶牛業發達國家對全混合日糧及其加工技術進行的研究已進行了幾十年，產生了許多新理論。在TMR混合機的研究方面，依據不同的理論已開發出了多種型號的TMR混合機。TMR攪拌車產品類型從立式到臥式、從牽引式到自走式、從固定式到移動式、從單攪龍到四攪龍、從5m3到2 5IT13等各種容積規格，且配備準確性非常高的稱重系統，保證飼料精確飼喂。較高端的設備還可以通過計算機對飼料配方進行分析，實現了TMR數量與質量的實時監控，從而全方位實現牛場飼喂管理的自動化。由于國外研究與開發得出的很多詳細試驗數據沒有公開，攪拌機機機理方面的研究資料也很少，國外TMR混合設備針對的飼料現狀及飼喂方式也不同于我國，更重要的是國外的TMR混合設備價格較高，加之我國飼草飼料的質量與國外奶牛業發達國家有很大差距，因此國外設備在我國推廣應用面臨很多難題。
為了應對我國畜牧業日益發展的新形勢，國家有關部門對TMR設備越來越重視，研究適合我國國情的TMR混合機成為一項十分緊迫的任務。其不但能夠促進整個TMR飼養技術的發展，還能體現出規模效益，把我國畜牧業的總體發展水平提升到一個新的高度。我國對動物全混合日糧的研究還處于起步狀態，許多方面還屬空白，沒有成熟的理論和配料工藝，嚴重地影響了我國TMR混合機的設計進程。在我國開展對TMR混合機及其機理方面的研究，開發適合我國國情的TMR混合設備，推廣和應用TMR飼養技術，從而提升畜牧業整體水平，對于畜牧業的發展具有非同尋常的意義。
1、機理研究
1.1攪拌機理
攪拌裝置的作用是為了使飼料混合均勻。在攪拌過程中，必須設法使各組份物料產生運動，并使其運動軌跡交叉。交叉運動越激烈，次數越多，越易混合均勻。被攪拌物料有著復雜的運動形式。一方面是葉片對被攪拌物料不斷進行的剪切作用，即攪拌軸帶動物料由底部向上運動，當葉片把物料帶到一定高度時，物料在自重作用下克服摩擦力與內聚力而自由落下，或沿攪拌室內壁向下滑移，由于其只受重力作用無其它阻擋，混合料從由擠緊狀態松脫出來產生分散拋落，如同自落攪拌過程，到下部后又與底部物料流混合，這一過程為重力攪拌。隨著物料被葉片推移到底部，其以一定的動能撞擊底面，同時又被反推回來，做軸向翻滾并與其余物料穿插混合，這一過程的攪拌主要是物料間的對流和擠壓。當攪拌軸推動物料向上運動時，由于攪拌室內壁和附近物料的阻力，使混合料受到擠壓力與摩擦力作用，既有大范圍流動又有小范圍混合，既有自落攪拌又有剪切力作用，兩根反向旋轉的攪拌軸帶動連續的螺旋葉片所產生的螺旋運動，使物料獲得既有切向又有軸向的復合運動，形成強大的對流運動，使物料在任一時刻都受到不同外力的作用，從而使攪拌機充分發揮出相應的功能。
1.2攪拌過程的基本運動
1.2.1對流運動
對流運動指混合料各組分在宏觀范圍內循環流動、趨于混合均勻的現象。在攪拌過程中，混合料各組分在外力作用下，具有不同的運動速度和軌跡，使混合料各組分不斷相互混合。因此，對流運動在攪拌過程中是最基本的，也是最主要的。其使混合料宏觀上達到均勻，能滿足飼料使用的基本要求。
1.2.2 剪切運動
剪切運動指混合料各組分沿滑動面相對滑動，逐漸混合均勻的現象。在攪拌過程中，各組分除相互間的碰撞外，還要克服物料的慣性、摩擦力和粘滯性，使物料不斷重新混合，進一步保證其混合的均勻性。
1.2.3 揉搓運動
揉搓運動指混合料為了滿足動物適口性要求，必須將物料揉切成柔軟的絲狀物。該運動通過在攪龍葉片上安裝一定數量的揉搓刀具來實現。
在實際的攪拌過程中，要實現物料的均勻混合，物料在攪拌機內必須是各種運動方式同時作用，借助于攪龍與刀具對物料進行剪切、擠壓、翻動和揉搓等強制攪拌作用，使物料在劇烈的相對運動中得到均勻的攪拌。以對物料的剪切、對流及揉搓為主，以物料間沖擊為輔，當攪拌軸轉動時，攪龍一方面帶動混合料在攪拌室內輪番地做圓周運動，上下翻滾；另一方面，推動混合料沿著攪拌軸方向不斷從一個旋轉平面向另一個旋轉平面運動。攪龍在旋轉過程中使物料產生許多切割面，使物料更好地剪切及揉搓。因此，只有使混合料產生強烈的流動和較復雜的運動軌跡，在混合料之間產生較大相對運動速度、碰撞和擠壓力，才能引起較大的摩擦剪力，從而使混合料最大限度地攪拌混合。
2、工作裝置的設計
2.1結構設計
筆者根據我國動物飼養及粗飼料的現狀，研制出了具有我國特點的全混合日糧加工設備，并對其進行了詳細的試驗研究。該三軸臥式TMR混合機具有裝料高度低、加工效率高、適合我國的粗飼料結構以及價格低等優點，適于在我國農村推廣應用，從而促進我國養牛業的飼養水平的提高。筆者開發的三軸臥式TMR混合機集剪切、揉搓及混合加工于一體，主機上部雙軸上完成混合作業，下部布置刀具的單軸差速運轉，分別完成剪切與揉搓作業，使該TMR混合機具有鮮明的特色。其雙軸設計既考慮了我國粗飼料以作物秸稈為主的現實情況（為節省動力，混合時需用鍘草機鍘切），又考慮了我國反芻動物飼養仍以廣大農村為主的具體應用情況（本機高度較低，不需像國外那樣配備專用裝載機械），填補了國內外的空白。
攪拌機工作裝置主要由動力及傳動機構、攪拌機構和輔助機構組成。拌機構作為攪拌機的核心．包括攪拌軸和攪龍葉片，攪其工作參數對主機的性能和攪拌質量起到至關重要的作用。
2.2主要參數確定
2.2主軸轉速
主軸轉速作為攪拌機的主要技術參數，不僅影響物料的攪拌質量和工作過程中的能耗，而且還制約著整套設備的生產能力。確定合理的主軸轉速對于充分發揮攪拌機作用具有主要意義。
3、結束語
以攪拌機工作裝置為原型，通過對全混合日糧設備攪拌機機理的分析及試驗研究，確定了全混合日糧攪拌機主要設計參數和結構方案。設計的攪拌機結構簡單，成本低廉，攪拌效果良好。同時，對物料在攪拌機內的運動規律進行了初步研究，為進一步研究攪拌機工作過程中各部件運動參數之間相互關系提供了一條有效途徑，并為此類機器設計和系列化生產提供了一定依據。
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