大型羊场自走式羊粪清理机的设计

雷福祥等

摘要：养羊业是新疆兵团畜牧业的主体，羊场清粪主要采用人工方式，效率低，且清理效果不理想。针对羊场人工粪便清理中存在的问题，利用SolidWorks软件建立羊场粪便清理机三维模型，为今后羊粪清理机的仿真优化及实体验证提供理论依据。

关键词：羊粪清理机；三维建模；设计；SolidWorks

中图分类号：S220 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）01-0030-03

养羊业是兵团畜牧业的主体，其生产水平影响着兵团畜牧业的整体水平。目前，兵团大力发展圈养与传统养羊相结合的养羊模式，羊场粪便清理基本采用人工，清理效率低、清理效果不理想、羊粪回收率不高，资源浪费现象严重。然而，国内关于大型羊圈粪便清理机械的研制基本处于空白阶段。为此，研究一种羊粪的清理机械，其清扫装置动力由小型内燃机提供，以便后续羊粪的储存、转运及有机肥料生产。利用Solidworks三维实体软件对羊粪清理机进行设计。

1 羊粪清理机零部件设计

1.1 板式运输机设计

板式输送机的链板为牵引链条（单链式、双链式）与承载构件（即底板）的总成。牵引链条是链式输送机的关键部件，选用国家标准规定的通用输送链及有关构件。底板是板式输送机的承载构件，有平板和鳞板（一般由带挡边的鳞状槽体组成）两种，底板与牵引构件大多采用螺栓和焊接联接。

工作原理：输入动力后，链轮开始转动，鳞板绕图示轨迹围绕轮轮运动，将物料由低端运送到顶端。

羊粪颗粒密度为50 kg/m2，刮板叶片长0.4 m，车运行速度3～4 km/h，则羊粪堆积量经计算确定为80 kg。

1.3 传动系统设计

动力由小型内燃机提供，内燃机装在整车机架上，一部分动力通过皮带传到水箱清洗装置，另一部分传到输送带上。传动系统结构见图4。

2 整机三维实体建模

清除机基本工作过程为：将清除机运送到工作场地，启动刷子组刮板开关，刷子组由液压升降系统控制，待运动到指定位置后锁定；开启板式运输机机构开关，待板式机运行机构运行平稳（约5 min），推动整机按照指定的路线前行，开始工作。

清除机工作时，通过旋转叶片将羊粪颗粒拨到板式运输机底端，通过板式运输机将粪便送到装料槽里；颗粒状羊粪由输送机构输送到装料槽，粉末状和粘在地面的羊粪经喷水系统冲洗后，随水顺着羊圈的排水沟排出；最后一道工序是喷药，作用是防御动物传染疾病。

清除机的刷子由小型电动机带动，将羊粪刮到运输带上。清除机的升降机构为液压缸，通过伸缩来控制刷子机架的上升与下降。工作时刷子机架下降至地面清除废弃物，不工作时机架上升。

清除机的总动力由燃油机提供，通过皮带轮带动运输带的传输与水箱的喷洒，车轮轴为齿轮轴，齿轮与齿轮轴啮合，而齿轮连接小型在电动机上，从而实现清除机的自走运动。

清除机的机架模型及整机模型分别见图5和图6。

3 结论

利用SolidWorks三维实体软件对大型羊场羊粪清理机械进行设计，提出羊粪清理的措施。清理机自备动力源，运动灵活，单人操作，能边运动边将羊粪收集起来。收集起来的羊粪可以做肥料，也可以做发酵原料，或者经过处理做成动物肥料。

目前，国内对清粪机的研究基本上集中于刮板清粪机的设计，清理出的羊粪大多堆积在圈舍中央，最终由人工清理运输。例如上海市农机研究所设计的钩形链牵引机构的清粪机、广西农学院研究的适用于鸡舍的往复式全行程式刮粪车清粪机、上海市农机所针对清粪过程净度下降和运行不稳定现象做的关于可调式清粪机探讨等。国外如欧美国家人力成本较高，因此一般采用自动化较高的清粪工艺，包括水冲工艺、漏粪工艺、刮板工艺、机器人清粪工艺。国内清粪工艺还处于人工清粪、人工与机械清粪相结合阶段，如人工清粪工艺、铲车清粪工艺等。

总体来看，国内外的研究机构都致力于清粪机运行过程稳定、清粪净度等纯机械改良研究，均未涉及自走式清粪领域，导致相关设计处于空白阶段。因此，该设计有良好发展和应用前景。利用该机进行实体验证，可为以后的整机优化设计、功能改进提供参考。

参考文献

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[4] 唐兴华. 圆形料场取料行走机构设计分析[J]. 机械设计与制造，2012（11）：195-197.

Abstract： Sheep industry is the main body of animal husbandry in Xinjiang corps. Sheep dung cleaning is mainly manually handled， the efficiency is low and the effect is not good. In the article， it considered the existing problems in manual dung cleaning in sheep field， used SolidWorks software to set up 3D model of sheep dung cleaning machine， provided theoretical basis for simulation optimization of sheep dung cleaning machine and entity verification.

Key words： sheep dung cleaning machine； 3D model； design； SolidWorks