半自動行走式羊場羊糞清理機的設計

摘 要：畜牧業是新疆的重要產業，占據GDP的比重比較大，而肉羊養殖又是新疆畜牧業的重要支柱，通過多次考察調研，發現了許多養羊企業的環境糟糕，原因是羊糞的清理不干凈，速度緩慢。針對這一情況，設計了一種半自動行走式羊糞清理機，這機械在人控制方向的其前提下，可以快速且干凈地清理羊糞，還可以把羊糞收集起來作它用，企業效益迅速提高了很多，市場前景廣闊。

關鍵詞：羊糞；清理機械輸送帶；旋轉刷；動力系統

1 概述

在市場不太景氣的今天，企業要想立于不敗之地，只有提高效益，改革創新，產業升級，而這些的實現有賴于企業管理者的總體謀劃，有全局意識，從各個環節上下功夫。畜牧業作為新疆的重要產業，各企業也要有這種意識，養羊這個傳統又充滿希望的產業，更應著眼未來，縱觀世界，銳意進取，創新發展，造福于新疆，造福于人民。

發現問題和解決問題是實現創新的方式。通過對新疆總體養羊企業的調研，發現了羊糞的清理是許多企業的頭疼問題，羊糞多，清掃慢，清掃后不知道怎樣處理，更頭疼的是，市場上幾乎沒有相關的清掃機械。許多企業通過人工的方式清掃，少部分通過人力作為動力的機械進行清掃，這一情況嚴重地制約了整個行業的發展。

對于這一問題，文章設計了半自動行走式羊糞清理機，這一機械清理速度快，效益高，節省了大量的人力、物力，能把羊糞收集起來，企業利潤提高了許多。清理機體積具有體積小、適用場地范圍廣、運用靈活、成本低等優點。

2 整機三維實體建模及組成

通過三維軟件solidwork設計出了三維模型，直觀地展示了羊糞清理機械的構造、尺寸大小、及工作原理，使人一目了然。整個機械由動力傳動系統、執行機構、車體及收集箱組成。

動力系統由汽油機、渦輪蝸桿減速器、齒輪、皮帶等構成。執行機構由旋轉刷、傳輸帶構成。車體由車體兩側鋼板、底板、前后輪、推拉桿和前側兩邊的支撐板等構成。收集箱由兩側箱子，后側箱子構成。如圖1至圖3所示。

3 動力系統及主要技術指標

動力系統由7.5kW的汽油機，速度比為10：1的汽油機蝸輪蝸桿減速機，速度比為1：2的一對齒輪，皮帶與帶輪組成。其中汽油機以汽油為燃料提供動力，蝸輪蝸桿把橫向動力轉為縱向動力，并實現減速；齒輪把逆時針的轉向變為順時針的轉向，并實現加速，皮帶和帶輪用于動力的傳遞。

整個動力的傳遞過程是汽油機提供最高7.5kW的逆時針方向的動力，通過平帶把動力傳遞到渦輪蝸桿減速機輸入軸，然后動力在輸出軸上分為兩部分，一部分通過皮帶經一次中轉傳遞到傳輸帶，帶動傳輸帶運動；另一部分通過一對齒輪換向，動力一部分傳遞到后輪，驅動后輪往前走，另一部分通過皮帶經一次中轉傳遞給旋轉刷，帶動旋轉刷旋轉。汽油機和減速機圖如圖4、圖5所示。

4 羊糞清理機械工作過程

機械從汽油機獲得動力后，一部分供給后輪，驅動后輪前進，當機械往前走時，另一部分動力帶動旋轉刷和傳輸帶旋轉。旋轉刷將羊糞掃入傳輸帶中，傳輸帶把羊糞送到車體上部的隔板上，堆在隔板上的羊糞在汽油機的振動下，向兩邊和后邊甩出，進入到三個收集箱中，以便用作它用。當車體要轉彎或換向時，由于前輪是萬向輪，人掌控推桿即可換向。當有一個收集箱裝滿時，關停汽油機以讓機械停下，把收集箱中的羊糞倒掉，再把收集箱裝上繼續工作。傳送帶和旋轉刷圖如圖6、圖7所示。

5 羊糞清理機零部件設計

5.1 齒輪設計

根據旋轉刷與傳送帶的速度對比確定齒輪速比，也即齒數比，經計算，旋轉刷與傳送帶的速度比為2：1，確定模數為2，齒型角20度，計算出了大齒輪齒數為40，寬20，小齒輪齒數為20，寬25，d1=80，d2=40，滾齒加工，兩個都需輪齒面調質處理，以增加表面硬度和耐磨性，材料為45#鋼，中間需加工直徑20mm的孔和寬5mm的鍵槽。其二維圖如圖8、圖9所示。

5.2 后輪軸

后輪是個動力輪，驅動機械往前走，因此，后輪各個部件是非常重要的，軸又是重中之重，需要完美的設計。后輪軸材料為45#鋼，最大直徑為30mm，兩邊裝輪子的直徑為20mm，裝帶輪處的直徑為25mm，開鍵槽，最兩邊各開一個直徑為5mm的銷孔，軸的表面需調質處理，以增加硬度與耐磨性。如圖10所示。

5.3 頂蓋

頂蓋即機械的最上面那個蓋，位于隔板上方，起作用是擋住羊糞不讓往外灑，使羊糞在隔板和頂蓋之間的空間里，并往收集箱里流。頂蓋由灰鐵制造，減少成本，增加硬度和耐磨性，厚度為3mm，兩側開一個直徑8mm的空，以便用螺栓固定于車架上。如圖11所示。

5.4 傳送帶蓋

傳送帶蓋是放在傳送帶和旋轉刷上方的蓋，其作用是使掃進去的羊糞完全進入傳送帶，輸送帶上的羊糞完全進入到隔板上，不讓羊糞外濺，形狀是先一段水平，再一段傾斜的折彎板狀，傾斜板與水平的夾角為48度，厚度為3mm，材料為灰鑄鐵，降低成本，增加硬度與耐磨性，兩邊各開兩個直徑6mm孔以固定用。如圖12所示。

5.5 帶輪

由于整個機械不在帶傳動上設置傳動比，因此，所有帶輪都是一個樣的，這樣便于帶輪的設計與制造，減少成本，帶輪由灰鑄鐵制造，硬度和耐磨性大，適合B型帶，中間開一個直徑20mm的軸孔和寬為6mm的鍵槽。如圖13所示。

6 結束語

文章結合實際，著眼市場，設計出了半自動式羊糞清理機械，此機械能快速地清理羊糞，且清理的非常干凈，尺寸大小設計合理，可靈活作業，適合各種羊場養糞的清理，此外，此機械能把羊糞收集起來用作他用，為企業取得良好效益；制造簡單，成本不高，銷量大；操作簡單，省力。

羊糞清理機采用汽油機為動力，動力大，機械可靈活作業，傳動機構由渦輪蝸桿減速機、齒輪、皮帶和帶輪組成，合理分配與布置，傳動靈活，效率大，功率損失小，實現了很好的動力傳動。

此機械在動力、功能等方面設計合理、可靠，不足之處在于需要人來掌控方向，不能自動識別與換向，沒有實現完全自動化，今后要在現在設計的基礎上，進一步實現機械的完全自動化。

參考文獻

[1] Lu J B， Zhu L， Hu G L， et al. Integrating animal manure-based bioenergy production with invasive species control：A case study at Tongren Pig Farm in China[J]. Biomass and Bioenergy， 2010， 34（6）：821-827.

[2]中華人民共和國環境保護部.第一次全國污染源普查公報[R]. 中華人民共和國國家統計局， 2010.

[3]馮淑怡，羅小娟，張麗軍，等.養殖企業畜禽糞尿處理方式選擇、影響因素與適用政策工具分析——以太湖流域上游為例[J].華中農業大學學報（社會科學版），2013（1）.

[4]何如海，江激宇，張士云，等.規模化養殖下的污染清潔處理技術采納意愿研究——基于安徽省3市奶牛養殖場的調研數據[J].南京農業大學學報（社會科學版），2013（3）.

[5]姜維文.淺談雞場清糞機械的利用[J].養禽與禽病防治， 2005（8）：33.

[6]曹凱軍，田真，高繼偉，等.奶牛場的糞污處理[J].中國奶牛，2009（4）：47-49.

作者簡介：雷福祥（1983，12-），男，漢族，籍貫：山西，研究生學歷，實驗師，研究方向：CAD/CAM及先進制造技術。