0、引言
由于农村产业结构的调整，各地都要求畜牧业产值占GDP的比值必须增加，除了奶牛数量的增加外，很重要一点便是奶牛单产的增加。目前，传统与粗放的饲养很难实现上述目标，必须走集中饲养之路。当今，世界与此相适应比较先进的饲喂方式为TMR日粮（全日粮饲料）。
奶牛业发达国家对全混合日粮及其加工技术进行的研究已进行了几十年，产生了许多新理论。在TMR混合机的研究方面，依据不同的理论已开发出了多种型号的TMR混合机。TMR搅拌车产品类型从立式到卧式、从牵引式到自走式、从固定式到移动式、从单搅龙到四搅龙、从5m3到2 5IT13等各种容积规格，且配备准确性非常高的称重系统，保证饲料精确饲喂。较高端的设备还可以通过计算机对饲料配方进行分析，实现了TMR数量与质量的实时监控，从而全方位实现牛场饲喂管理的自动化。由于国外研究与开发得出的很多详细试验数据没有公开，搅拌机机机理方面的研究资料也很少，国外TMR混合设备针对的饲料现状及饲喂方式也不同于我国，更重要的是国外的TMR混合设备价格较高，加之我国饲草饲料的质量与国外奶牛业发达国家有很大差距，因此国外设备在我国推广应用面临很多难题。
为了应对我国畜牧业日益发展的新形势，国家有关部门对TMR设备越来越重视，研究适合我国国情的TMR混合机成为一项十分紧迫的任务。其不但能够促进整个TMR饲养技术的发展，还能体现出规模效益，把我国畜牧业的总体发展水平提升到一个新的高度。我国对动物全混合日粮的研究还处于起步状态，许多方面还属空白，没有成熟的理论和配料工艺，严重地影响了我国TMR混合机的设计进程。在我国开展对TMR混合机及其机理方面的研究，开发适合我国国情的TMR混合设备，推广和应用TMR饲养技术，从而提升畜牧业整体水平，对于畜牧业的发展具有非同寻常的意义。
1、机理研究
1.1搅拌机理
搅拌装置的作用是为了使饲料混合均匀。在搅拌过程中，必须设法使各组份物料产生运动，并使其运动轨迹交叉。交叉运动越激烈，次数越多，越易混合均匀。被搅拌物料有着复杂的运动形式。一方面是叶片对被搅拌物料不断进行的剪切作用，即搅拌轴带动物料由底部向上运动，当叶片把物料带到一定高度时，物料在自重作用下克服摩擦力与内聚力而自由落下，或沿搅拌室内壁向下滑移，由于其只受重力作用无其它阻挡，混合料从由挤紧状态松脱出来产生分散抛落，如同自落搅拌过程，到下部后又与底部物料流混合，这一过程为重力搅拌。随着物料被叶片推移到底部，其以一定的动能撞击底面，同时又被反推回来，做轴向翻滚并与其余物料穿插混合，这一过程的搅拌主要是物料间的对流和挤压。当搅拌轴推动物料向上运动时，由于搅拌室内壁和附近物料的阻力，使混合料受到挤压力与摩擦力作用，既有大范围流动又有小范围混合，既有自落搅拌又有剪切力作用，两根反向旋转的搅拌轴带动连续的螺旋叶片所产生的螺旋运动，使物料获得既有切向又有轴向的复合运动，形成强大的对流运动，使物料在任一时刻都受到不同外力的作用，从而使搅拌机充分发挥出相应的功能。
1.2搅拌过程的基本运动
1.2.1对流运动
对流运动指混合料各组分在宏观范围内循环流动、趋于混合均匀的现象。在搅拌过程中，混合料各组分在外力作用下，具有不同的运动速度和轨迹，使混合料各组分不断相互混合。因此，对流运动在搅拌过程中是最基本的，也是最主要的。其使混合料宏观上达到均匀，能满足饲料使用的基本要求。
1.2.2 剪切运动
剪切运动指混合料各组分沿滑动面相对滑动，逐渐混合均匀的现象。在搅拌过程中，各组分除相互间的碰撞外，还要克服物料的惯性、摩擦力和粘滞性，使物料不断重新混合，进一步保证其混合的均匀性。
1.2.3 揉搓运动
揉搓运动指混合料为了满足动物适口性要求，必须将物料揉切成柔软的丝状物。该运动通过在搅龙叶片上安装一定数量的揉搓刀具来实现。
在实际的搅拌过程中，要实现物料的均匀混合，物料在搅拌机内必须是各种运动方式同时作用，借助于搅龙与刀具对物料进行剪切、挤压、翻动和揉搓等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到均匀的搅拌。以对物料的剪切、对流及揉搓为主，以物料间冲击为辅，当搅拌轴转动时，搅龙一方面带动混合料在搅拌室内轮番地做圆周运动，上下翻滚；另一方面，推动混合料沿着搅拌轴方向不断从一个旋转平面向另一个旋转平面运动。搅龙在旋转过程中使物料产生许多切割面，使物料更好地剪切及揉搓。因此，只有使混合料产生强烈的流动和较复杂的运动轨迹，在混合料之间产生较大相对运动速度、碰撞和挤压力，才能引起较大的摩擦剪力，从而使混合料最大限度地搅拌混合。
2、工作装置的设计
2.1结构设计
笔者根据我国动物饲养及粗饲料的现状，研制出了具有我国特点的全混合日粮加工设备，并对其进行了详细的试验研究。该三轴卧式TMR混合机具有装料高度低、加工效率高、适合我国的粗饲料结构以及价格低等优点，适于在我国农村推广应用，从而促进我国养牛业的饲养水平的提高。笔者开发的三轴卧式TMR混合机集剪切、揉搓及混合加工于一体，主机上部双轴上完成混合作业，下部布置刀具的单轴差速运转，分别完成剪切与揉搓作业，使该TMR混合机具有鲜明的特色。其双轴设计既考虑了我国粗饲料以作物秸秆为主的现实情况（为节省动力，混合时需用铡草机铡切），又考虑了我国反刍动物饲养仍以广大农村为主的具体应用情况（本机高度较低，不需像国外那样配备专用装载机械），填补了国内外的空白。
搅拌机工作装置主要由动力及传动机构、搅拌机构和辅助机构组成。拌机构作为搅拌机的核心．包括搅拌轴和搅龙叶片，搅其工作参数对主机的性能和搅拌质量起到至关重要的作用。
2.2主要参数确定
2.2主轴转速
主轴转速作为搅拌机的主要技术参数，不仅影响物料的搅拌质量和工作过程中的能耗，而且还制约着整套设备的生产能力。确定合理的主轴转速对于充分发挥搅拌机作用具有主要意义。
3、结束语
以搅拌机工作装置为原型，通过对全混合日粮设备搅拌机机理的分析及试验研究，确定了全混合日粮搅拌机主要设计参数和结构方案。设计的搅拌机结构简单，成本低廉，搅拌效果良好。同时，对物料在搅拌机内的运动规律进行了初步研究，为进一步研究搅拌机工作过程中各部件运动参数之间相互关系提供了一条有效途径，并为此类机器设计和系列化生产提供了一定依据。
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