韓葆穎

（山西省農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院，山西太原030031）

檸條顆粒飼料專用壓制設(shè)備現(xiàn)狀及其設(shè)計路線研究

韓葆穎

（山西省農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院，山西太原030031）

檸條在我國分布面積廣大，是一種來源廣泛、營養(yǎng)價值高、發(fā)展?jié)摿Υ蟮娘暡萘?。根?jù)檸條的特性，針對國內(nèi)一般加工設(shè)備存在主機配件易變形、抗磨損能力差、機械性能不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低、加工成本高、安全可靠性較差等問題，在顆粒飼料生產(chǎn)線成套設(shè)備的基礎(chǔ)上研制出新型檸條顆粒飼料壓制機，優(yōu)化了環(huán)模內(nèi)徑、壓輥直徑、調(diào)質(zhì)器功率、環(huán)模孔徑等設(shè)計及關(guān)鍵零部件的設(shè)計，為檸條的合理開發(fā)和利用提供了設(shè)備技術(shù)支撐，為檸條產(chǎn)業(yè)化開發(fā)打下良好基礎(chǔ)。

檸條；顆粒飼料；壓制設(shè)備；設(shè)計；研究

0 引言

隨著人們對檸條營養(yǎng)價值研究的不斷深入，對檸條顆粒飼料產(chǎn)品的不斷認(rèn)識及檸條顆粒飼料加工工藝不斷創(chuàng)新，檸條飼料加工中的新概念、新工藝、新設(shè)備不斷被提出和應(yīng)用。檸條顆粒飼料加工技術(shù)是指檸條平茬后，采用檸條粉碎機進(jìn)行粉碎，再經(jīng)配料后壓制成顆粒狀，最后將加工好的檸條顆粒飼料裝袋于陰暗干燥的地方貯藏。檸條飼料顆粒壓制技術(shù)主要涉及機械加工，特別是所用設(shè)備的效率、耐磨性和成本等問題。本文主要探究檸條顆粒飼料專用壓制設(shè)備的研制，在多年與山西信成源飼料裝備科技有限公司聯(lián)合研究顆粒飼料生產(chǎn)線成套設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)了新型檸條顆粒飼料壓制機。

1 檸條的自然特性及其飼料化利用

檸條是多年生豆科灌木，是我國“三北”地區(qū)防風(fēng)固沙的先鋒樹種，能林草兼用，具有抗旱、抗寒、耐貧瘠、生物量高、生長旺盛、營養(yǎng)豐富等特性。檸條鮮枝營養(yǎng)豐富，粗蛋白含量16%～19%，在冬季平茬3年生檸條粗蛋白含量可達(dá)8.4%，相當(dāng)于玉米的粗蛋白含量，是優(yōu)質(zhì)豆科飼料[1]。

常見的4種飼草營養(yǎng)成分對比見表1。

表1常見的4種飼草營養(yǎng)成分對比/%

隨著畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，顆粒飼料以其具有貯運便利、浪費少、營養(yǎng)全面科學(xué)、促進(jìn)動物快速生長、經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點，為廣大養(yǎng)殖戶所青睞。檸條主要成分有粗蛋白、纖維素、木質(zhì)素、粗灰分等，檸條經(jīng)過機械粉碎混合添加反芻動物所需的礦物質(zhì)及VA，VD，VE等其他原料制成顆粒后，其粗蛋白含量提高了6%～10%，其生物利用率提高了12%～20%，可以作為反芻動物的基礎(chǔ)飼喂食糧，被形象地稱為“牛餅干”。檸條所含氨基酸種類超過19種，達(dá)125.3 g/kg，是苜蓿的11倍左右，其中家畜日糧中所必需的10種氨基酸占氨基酸總量的44%～53%。檸條作為一種非競爭性飼料來源，利用檸條加工技術(shù)制成飼料，不僅能實現(xiàn)飼草料的工廠化生產(chǎn)、商品化流通，還能緩解草場壓力、促進(jìn)節(jié)糧型畜牧業(yè)的發(fā)展及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，逐步實現(xiàn)現(xiàn)代化畜牧業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。

2 檸條顆粒飼料壓制設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，檸條顆粒飼料加工技術(shù)主要采用農(nóng)作物秸稈顆粒飼料加工成套技術(shù)原理，運用機械將檸條粉碎、高壓熟化，進(jìn)而加工成顆粒飼料的機械化技術(shù)。主要設(shè)備有粉碎機、攪拌機、顆粒壓制機、裝袋機及輸送裝置等，其中顆粒壓制機是檸條加工的核心設(shè)備，制粒時需要先把飼料配方將各組成成分按規(guī)定的配比與檸條粉草混合，再把攪拌好的物料擠壓成一定直徑大小的顆粒料，最后冷卻至室溫，使其達(dá)到安全貯藏水分的要求。

顆粒壓制機按照模盤形狀的不同可分為平模顆粒機和環(huán)模顆粒機，按照擠壓原理的不同可分為干壓式和蒸汽調(diào)質(zhì)式，一般平模顆粒機和產(chǎn)量800 kg以下的環(huán)模顆粒機為干壓式，產(chǎn)量超過1 t的環(huán)模顆粒機都是蒸汽調(diào)質(zhì)式。顆粒壓制機工作時，其生產(chǎn)顆粒品質(zhì)的提高主要與環(huán)模內(nèi)徑、壓輥直徑、調(diào)質(zhì)器功率、環(huán)模孔徑等設(shè)計及關(guān)鍵零部件的優(yōu)化有關(guān)。

同時，在檸條顆粒飼料的壓制過程中，經(jīng)常有異常外觀的顆粒產(chǎn)生，如表面出現(xiàn)各種裂紋、凹凸不平、花料、腮須狀等顆粒。分析其產(chǎn)生原因，除了飼料混合不均勻、原料中各組分配比、檸條含水量等方面的影響外，主要與加工顆粒飼料時蒸汽壓力的調(diào)節(jié)、環(huán)模的壓縮比、?？椎挠行чL度等因素有關(guān)，因此有必要進(jìn)一步研制自動化程度較高、生產(chǎn)效率高、能耗較低、顆粒飼料品質(zhì)較高的顆粒飼料壓制設(shè)備，以促進(jìn)檸條的合理開發(fā)及科學(xué)利用。

39 KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機的工作部件、工藝流程及主要技術(shù)參數(shù)

3.1 工作部件及工藝流程

9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機主要工作部件由喂料器、調(diào)質(zhì)器、顆粒機主機、潤滑系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成[2]。以20%檸條草粉顆粒飼料的加工為例，首先根據(jù)飼料的配方要求，將含水率為15%～18%的檸條草粉，含水率為5%～13%的玉米和葵花秸稈草粉及精料補充料，依次按照20%，70%和10%的添加量進(jìn)行配比；經(jīng)過全日糧混合機充分混合后，進(jìn)入待制粒倉備用；最后將成品粉料通過喂料機送入調(diào)質(zhì)器，使之與蒸汽充分混合后，經(jīng)調(diào)質(zhì)的物料溫度在65～90℃，濕度可達(dá)到14%～18%，送入制粒機壓制成合格的檸條顆粒飼料。制粒時，要注意調(diào)控檸條草粉的含水率不應(yīng)超過18%，以免堵塞?？祝粍偝尚偷念w粒含水率一般不超過11%～13%，此時較適合貯藏。

檸條草粉見圖1。

圖1 檸條草粉

3.2 主要技術(shù)參數(shù)

9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機的主要技術(shù)參數(shù)：①主電機功率55 kW；②加工效率1 t/h（環(huán)?？讖?0 mm純檸條顆粒）；③環(huán)模內(nèi)徑350 mm，工作寬度100 mm；④壓輥直徑171 mm，工作寬度100 mm；⑤喂料器功率1.1 kW；⑥調(diào)質(zhì)器功率4 kW；⑦環(huán)?？讖?，大小可調(diào)，3～20 mm；⑧環(huán)模工作溫度≤90℃；⑨蒸汽壓力0.3～0.6 MPa。

9KLH-55型檸條顆粒飼料專用壓制機結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 9KLH-55型檸條顆粒飼料專用壓制機結(jié)構(gòu)

3.3 主要工作部件設(shè)計

3.3.1 喂料器

顆粒壓制機喂料器調(diào)質(zhì)器見圖3。

圖3 顆粒壓制機喂料器調(diào)質(zhì)器

9KLH-55型檸條顆粒飼料專用壓制機喂料器由電磁調(diào)速減速電機、皮帶傳動裝置、喂料攪龍組成。工作時，在調(diào)速器作用下調(diào)整減速電機轉(zhuǎn)速，喂料攪龍以最大轉(zhuǎn)速140 r/min進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而得到較理想的物料流，并通過皮帶傳動裝置勻速地將物料送入調(diào)質(zhì)器。

3.3.2 調(diào)質(zhì)器

調(diào)質(zhì)器攪拌器槳葉結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 調(diào)質(zhì)器攪拌器槳葉結(jié)構(gòu)

調(diào)質(zhì)器主要由減速電機及以不銹鋼材料制作成的主軸、槳葉、殼體、蒸汽入口等組成，其主要目的是使物料與蒸汽等添加物充分進(jìn)行混合，將物料調(diào)質(zhì)到一定溫度、濕度，以達(dá)到制粒工藝的要求。9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機應(yīng)保證蒸汽壓力達(dá)到0.2～0.4 MPa，且需配置1 t以上的蒸汽鍋爐；進(jìn)入調(diào)質(zhì)器的蒸汽應(yīng)干燥，冷凝水應(yīng)由蒸汽系統(tǒng)管路排出，不得留在調(diào)質(zhì)器內(nèi)。

3.3.3 顆粒機主機

顆粒機主機主要由機架、55 kW主電機、主軸、環(huán)模系、壓輥系、機門系、潤滑系、導(dǎo)流刮刀、切斷刀等組成。

工作時，將含水率≤18%的配合飼料，均勻地從調(diào)質(zhì)器機門系導(dǎo)料口進(jìn)入制粒室，在刮刀推動下進(jìn)入環(huán)模與壓輥間的壓制區(qū)，高速運轉(zhuǎn)的環(huán)模、壓輥抓取物料并不斷地擠壓至環(huán)?？變?nèi)，物料在環(huán)?？變?nèi)經(jīng)擠壓成型，在切斷刀的作用下形成同樣長度的圓柱體形顆粒，完成制粒過程[3]。

3.3.4 環(huán)模與壓輥

檸條顆粒專用壓制機環(huán)模壓輥結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 檸條顆粒專用壓制機環(huán)模壓輥結(jié)構(gòu)

環(huán)模采用高鉻合金鋼鍛制，經(jīng)機加工后真空熱處理，小孔尺寸精度高、光潔度高，使用壽命長；環(huán)模厚度尺寸、環(huán)?？讖娇筛鶕?jù)用戶要求制作。

3.3.5 電器及自動控制系統(tǒng)

為了使制粒機長時間穩(wěn)定地工作，避免堵料等不正常停機情況的發(fā)生，調(diào)試制粒系統(tǒng)時，檸條顆粒專用壓制機的電器及自動控制系統(tǒng)應(yīng)適度調(diào)整，即當(dāng)制粒機過負(fù)荷或是皮帶打滑過量時，能迅速切斷喂料器調(diào)質(zhì)器的物料以及蒸汽的供給，并及時將環(huán)模上多余的物料排出機外；當(dāng)電流恢復(fù)到額定值后，再以原來設(shè)定的參數(shù)給顆粒機供料和蒸汽[4]。

4 樣機性能試驗

根據(jù)“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題“檸條飼料智能收獲、制粒裝備開發(fā)/2012AA10A 509-03”的要求，山西省農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院委托山西省農(nóng)機試驗鑒定站對檸條顆粒飼料專用壓制設(shè)備進(jìn)行試驗鑒定。

4.1 試驗儀器及準(zhǔn)備工作

試驗所用儀器儀表由山西省農(nóng)機試驗鑒定站提供，包括電子秤、秒表、取樣器、噪聲測定儀、粉塵測定儀，以及水分測定儀、化學(xué)分析儀器和電工工具、檢測儀表。山西省農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院提供三相電度表，并按設(shè)計要求將AC380V動力線接入電控柜。試驗前，先啟動空壓機，使空氣壓力達(dá)到設(shè)計要求以備生產(chǎn)之需；清理車間生產(chǎn)場地，保證生產(chǎn)時通道暢通；按試驗要求，準(zhǔn)備連續(xù)生產(chǎn)48 h的檸條草粉，并要求其品質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)出廠要求，完成對生產(chǎn)各系統(tǒng)操作人員、生產(chǎn)班、組長的崗前培訓(xùn)，獨立操作。

4.2 性能測試

顆粒飼料專用壓制機試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2顆粒飼料專用壓制機試驗數(shù)據(jù)

由表2可知，此次測試是在冬季進(jìn)行，試驗中檸條的含水率較低，但是檸條飼料顆粒的品質(zhì)較好，且能耗較低、生產(chǎn)效率較高。

5 結(jié)論

檸條顆粒飼料專用壓制機設(shè)計見圖6。

通過以上研究，現(xiàn)對檸條顆粒飼料專用壓制機的研究得出以下結(jié)論。

（1）喂料系統(tǒng)設(shè)計了主動破拱裝置，解決了檸條草粉在輸送過程中的堵塞問題，同時還注重了調(diào)

圖6 檸條顆粒飼料專用壓制機設(shè)計

質(zhì)、制粒等加工工藝過程中各工作部件最佳技術(shù)參數(shù)，使制得的檸條顆粒飼料達(dá)到較理想的狀態(tài)。

（2）利用吸風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)循環(huán)在制粒倉形成負(fù)壓，使原料輸送和制粒速度得以匹配，保證了檸條飼料顆粒的順利成型，提高了生產(chǎn)效率。

[1]溫學(xué)飛，王峰，黎玉瓊，等.檸條顆粒飼料開發(fā)利用技術(shù)研究[J].草業(yè)科學(xué)，2005，22（3）：26-29.

[2]郝秋菊.9KLH-55型檸條顆粒飼料壓制機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程，2017，7（1）：86-89.

[3]張小剛.檸條制粒機械研制技術(shù)路線及方案探討[J].農(nóng)業(yè)機械，2015（23）：100-102.

[4]劉全明，李樹青.反芻動物舔磚加工技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備研究[J].農(nóng)業(yè)機械，2010（18）：87-90.◇

Study on the Design Route of Special Equipment for Caragana Pellet Feed

HAN Baoying
（Shanxi Academy of Agricultural Mechanization，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

In China，the distribution area of Caragana korshinskii is wide.It is a kind of forage with high nutrition value and great development potential.According to the characteristics of Caragana，aiming at the problems of domestic general processing equipment are host accessories ability，easy deformation，unstable mechanical properties and wear resistance of low production efficiency,high processing cost，safety and reliability is poor.At pellet production line based on the equipment to develop a new type of Caragana pellet mill，improved design ring die diameter，roller diameter，power conditioner，ring die aperture and key parts，for the rational development and utilization of Caragana provides technical support，lay a solid foundation for the industrialization development of Caragana.

Caragana korshinskii；pellet feed；pressing equipment；design；research

S817.12

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.05.014

1671-9646（2017）05a-0046-03

2017-04-15

韓葆穎（1974—），女，本科，工程師，研究方向為農(nóng)業(yè)機械化及其自動化。