■王利鶴 劉 飛 趙永來(lái) 李海軍* 李 穎

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014109；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

飼料成本占肉羊養(yǎng)殖成本的50%以上[1]，是影響?zhàn)B殖收益的最重要因素之一。而全混合日糧飼養(yǎng)技術(shù)可大幅度降低飼料成本，提高飼料利用率，進(jìn)而提升料肉比[2-11]。顆粒全混合日糧（PTMR）是根據(jù)肉羊生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將精粗飼料混合壓制而成顆粒狀[12-24]。該飼料可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、適口性好，且可以減少中小規(guī)模企業(yè)養(yǎng)殖資金投入，最大限度提升肉羊養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益[25]。李博[26]研究了顆粒全混合日糧對(duì)肉羊生產(chǎn)性能、消化和肉品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)顆粒全混合日糧可以提高肉羊的采食量與日增重，減少挑食現(xiàn)象，縮短采食時(shí)間，促進(jìn)瘤胃發(fā)酵，有利器官發(fā)育與健康，從而提高肉羊的生產(chǎn)性能，同時(shí)對(duì)肉品質(zhì)無(wú)負(fù)面影響；王子玉等[27]將全混合日糧散料與市面上3 種顆粒全混合日糧在3～5 月齡的育肥湖羊上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究表明，顆粒全混合日糧優(yōu)于全混合日糧散料。

農(nóng)區(qū)舍飼機(jī)械化規(guī)模化養(yǎng)殖是未來(lái)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，顆粒全混合日糧飼喂技術(shù)因其飼喂優(yōu)勢(shì)使得推廣應(yīng)用前景較好[28-29]。但目前還沒(méi)有專門的顆粒全混合日糧飼喂設(shè)備，而是依靠飼草料設(shè)備來(lái)完成飼喂工作，且在飼喂過(guò)程中存在比能產(chǎn)量低、送料均勻度低、破碎率高等問(wèn)題，導(dǎo)致養(yǎng)殖成本較高。

為解決PTMR飼喂機(jī)械的問(wèn)題，筆者進(jìn)行了肉羊PTMR 飼喂機(jī)性能試驗(yàn)研究。以提升肉羊飼喂機(jī)械化水平，降低飼料成本和減少人工費(fèi)用，進(jìn)而獲得養(yǎng)殖最大收益[30-36]。

1 試驗(yàn)裝置及工作原理

1.1 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)裝置由料斗、帶式輸送器、平帶傳動(dòng)裝置、螺旋推運(yùn)器、調(diào)速電機(jī)、扭矩傳感器等組成，工作時(shí)應(yīng)滿足：進(jìn)入飼喂槽的飼料量=平帶傳動(dòng)裝置的生產(chǎn)率=螺旋推運(yùn)器的生產(chǎn)率。其中，料斗主要用來(lái)儲(chǔ)存顆粒全混合日糧，結(jié)構(gòu)形狀呈“W”型；兩個(gè)螺旋推進(jìn)器置于料斗底部，用于水平輸送顆粒全混合日糧至帶式輸送器上；帶式輸送器橫向置于料斗一側(cè)，用于輸送顆粒全混合日糧；平帶傳動(dòng)裝置縱向置于料斗一側(cè)，模擬羊場(chǎng)飼喂槽及飼喂機(jī)行走投料裝置，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)裝置原理圖

1.2 工作原理

本裝置工作時(shí)，物料通過(guò)提升機(jī)輸送至料斗內(nèi)，在螺旋推進(jìn)器的作用下，不斷被輸送至帶式輸送器皮帶上，螺旋推進(jìn)器頂端的小鋼棍對(duì)皮帶上物料梳理后，經(jīng)帶式輸送器傳至到料斗外，然后通過(guò)平帶傳動(dòng)裝置反向轉(zhuǎn)動(dòng)將物料以PTMR飼喂機(jī)行駛的速度輸送到收集處。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

2021年2月，在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程技術(shù)系實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心完成投料試驗(yàn)裝置搭建，如圖2 所示。投料試驗(yàn)裝置主要由整機(jī)和測(cè)試兩部分組成，其中整機(jī)部分包括輸送機(jī)和投料裝置，測(cè)試部分包括扭矩傳感器、計(jì)算機(jī)等。

圖2 試驗(yàn)裝置

2.2 試驗(yàn)物料

試驗(yàn)物料由東方希望包頭動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)有限責(zé)任公司提供。

2.3 試驗(yàn)設(shè)備

動(dòng)態(tài)扭矩傳感器2個(gè)；電子天平1個(gè)；試驗(yàn)物料收集器5個(gè)；篩子1個(gè)；計(jì)算機(jī)1臺(tái)；數(shù)據(jù)采集卡1個(gè)。

2.4 試驗(yàn)指標(biāo)

試驗(yàn)指標(biāo)包括比能產(chǎn)量、送料均勻度及破損率。

2.4.1 比能產(chǎn)量

比能產(chǎn)量作為衡量輸送效率的重要參數(shù)之一，可以通過(guò)生產(chǎn)率與功率的比值獲得。

2.4.2 送料均勻度

送料均勻度作為評(píng)價(jià)投料量是否穩(wěn)定的重要參數(shù)之一，可以在投料試驗(yàn)裝置穩(wěn)定工作狀態(tài)下，投料過(guò)程中隨機(jī)取1 m 試驗(yàn)物料5 次，分別稱重。具體計(jì)算公式（5）～（6）如下：

2.4.3 破碎率

破碎率作為評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)參數(shù)是否合理的重要參數(shù)之一。用篩子對(duì)試驗(yàn)物料收集器中物料進(jìn)行篩選，用電子天平進(jìn)行破碎試驗(yàn)物料質(zhì)量測(cè)量，按照破碎率公式(7)進(jìn)行計(jì)算：

式中：Ws——破碎試驗(yàn)物料質(zhì)量（kg）；

Wi——收集試驗(yàn)物料的質(zhì)量（kg）；

Zs——破碎率（%）。

2.5 試驗(yàn)方法

①清掃試驗(yàn)場(chǎng)地，在料斗內(nèi)裝滿試驗(yàn)物料；

②用白色膠布在平帶傳動(dòng)裝置上間隔1 m 處做好標(biāo)記；

③依次控制平帶傳動(dòng)裝置、帶式輸送器和螺旋推進(jìn)器開(kāi)始工作；

④試驗(yàn)物料收集器置于平帶傳動(dòng)裝置末端，用于收集散落在平帶傳動(dòng)裝置上間隔1 m上的物料，并稱重記錄，在同一工作條件下，重復(fù)5次收料操作；

⑤按照試驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，記錄結(jié)果。

2.6 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.6.1 試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)應(yīng)用三因素三水平試驗(yàn)方案，選取螺旋推運(yùn)器轉(zhuǎn)速（A）、帶式輸送器轉(zhuǎn)速（B）、平帶傳動(dòng)裝置線速度（C）三個(gè)試驗(yàn)因子對(duì)比能產(chǎn)量（R1）、送料均勻度（R2）及破碎率（R3）的影響。試驗(yàn)因素和水平，如下表1所示。

表1 試驗(yàn)因素和水平

2.6.2 試驗(yàn)方案

正交旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)采用軟件Design-Expert 8.0 設(shè)計(jì)，試驗(yàn)共17 組，每組取樣5 次，計(jì)算每組試驗(yàn)的取樣質(zhì)量。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 試驗(yàn)方案和結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析及驗(yàn)證

3.1 二次多項(xiàng)式回歸模型建立

采用軟件Design-Expert 8.0 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可得到比能產(chǎn)量、送料均勻度和破碎率二次多項(xiàng)式回歸模型。

B——帶式輸送器轉(zhuǎn)速（r/min）；

C——平帶傳動(dòng)裝置線速度（m/s）。

3.2 二次多項(xiàng)式回歸模型方差分析

通過(guò)試驗(yàn)指標(biāo)二次多項(xiàng)式回歸模型及方差分析，如表3～表5所示，3個(gè)回歸模型的P<0.05，回歸模型是顯著的；3個(gè)回歸模型失擬項(xiàng)P>0.05，模型失擬性是不顯著，說(shuō)明3個(gè)回歸模型擬合程度高。試驗(yàn)因素對(duì)比能產(chǎn)量影響由大到小依次為A>B>C；試驗(yàn)因素對(duì)送料均勻度影響由大到小依次為C>A>B；試驗(yàn)因素對(duì)破碎率影響由大到小依次為A>B>C。

表3 比能產(chǎn)量二次多項(xiàng)式模型的方差分析

表4 送料均勻度二次多項(xiàng)式模型的方差分析

表5 破碎率二次多項(xiàng)式模型的方差分析

3.3 試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化及驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)Design-Expert 8.0的Optimization功能對(duì)比能產(chǎn)量、送料均勻度和破碎率二次多項(xiàng)式回歸模型進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化，其中對(duì)比能產(chǎn)量取最大值100 kg/W、送料均勻度取最大值100%、破碎率取最小值0為條件，求解得到試驗(yàn)最優(yōu)參數(shù)為螺旋推運(yùn)器轉(zhuǎn)速（A）57.96 r/min、帶式輸送器轉(zhuǎn)速（B）150.42 r/min、平帶傳動(dòng)裝置線速度（C）0.40 m/s。同時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)條件選擇與預(yù)測(cè)值取值一致，試驗(yàn)進(jìn)行5 次，按照試驗(yàn)指標(biāo)處理方法，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，如表6所示。結(jié)果顯示，比能產(chǎn)量0.15 kg/W>0.14 kg/W，送料均勻度97.34%>96.78%，破損率14.76<16.76滿足要求。

表6 最優(yōu)參數(shù)下預(yù)測(cè)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

①試驗(yàn)選取以螺旋推運(yùn)器轉(zhuǎn)速（A）、帶式輸送器轉(zhuǎn)速（B）、平帶傳送裝置線速度（C）為試驗(yàn)因素，以比能產(chǎn)量（R1）、送料均勻度（R2）及破碎率（R3）的試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)因素對(duì)比能產(chǎn)量影響由大到小依次為A>B>C；試驗(yàn)因素對(duì)送料均勻度影響由大到小依次為C>A>B；試驗(yàn)因素對(duì)破碎率影響由大到小依次為A>B>C。

②驗(yàn)證試驗(yàn)的試驗(yàn)條件選擇與預(yù)測(cè)值取值一致，得到比能產(chǎn)量試驗(yàn)值0.15 kg/W，送料均勻度試驗(yàn)值97.34%，破損率試驗(yàn)值14.76%，與預(yù)測(cè)值的平均誤差率分別為7.1%、0.57%和12.9%，滿足要求。