作者：XXX指导教师：XXX
（机械电子系机械设计制造及其自动化专业饲料
加工工艺
0503） 摘要：我国是一个农业大国。长期以来，畜牧业发展主要是依靠粮食和牧草，这已成为广大农民根深蒂固的传 统认识，特别是近几年来，以粮食为主要饲料的猪禽养殖业迅速发展，人畜争粮的矛盾日益尖锐，难以协调。 进入九十年代，国务院提出了利用秸秆养畜，这是发展我国畜牧业的重大举措。我国每年生产约 5.7亿吨作物 秸秆。这是一项巨大的饲料资源，而如何开发利用好农作物桔秆，这必然给秸秆伺料加工机械提出了新要求， 我国秸秆加工机械起步较晚，但发展速度较快。铡草机是较早定型并广泛推广使用的产品之一，该机型主要利 用切割的工作原理来加工秸秆。它具有结构简单、功耗低、生产率较高等特点，铡草机把秸秆切成段状，来满 足喂饲需求。我国把作物秸秆作为牛、羊等大家畜的饲料，加大了秸秆的利用率，在广大农村得到了较好的推 广和应用，为缓解我国粮食供需矛盾作出了较大的贡献。在未来一段时间，铡草机的设计方式是在计算机上
用 利用虚拟设计技术对铡草机进行模型化设计和运动仿真设计，在虚拟的状态下设计、制造、测试和分析产品， 从而大大缩短设计和研发周期，降低了制造成本，提高生产效率，加快产品的生产和更新换代。
关键字：畜牧业；伺料；铡草机
1.引言
我国是一个农业大国，人口多，底子薄。长期以来，畜牧业发展主要是依靠粮食和牧草，这已成为广大农 民根深蒂固的传统认识，特别是近几年来，以粮食为主要饲料的养殖业迅速发展，人畜争粮的矛盾日益尖锐， 难以协调。然而，我国每年生产的6亿多吨农作物秸秆仅有20 %左右被用作草食家畜的饲料，其余大部分被 作为能源燃料或就地焚烧还田，或白白地焚烧掉弃之不用，不仅造成浪费，而且大量焚烧污染环境，甚至带来 其他社会损失。自20世纪50年代以来，我国把作物秸秆作为牛、羊等大家畜的饲料，加大了秸秆的利用率。 尤其是改革开放以来，这项工作越来越受到各级政府和领导的重视，在广大农村得到了较好的推广和应用，为 缓解我国粮食供需矛盾作出了较大的贡献。
随着经济的发展和人们生活水平的逐步提高，对畜产品的需求有了较大的增加，大力加强和发展畜牧业将 是中国农业的主要发展方向。畜牧业近期实行节约粮食型，远期看将依靠饲草料粮。饲草料是发展畜牧业重要 的物质基础，我国虽然是农业大国，但人均占有粮食不足400千克,距世界公认的粮食过关标准500千克相差甚 远，与发达国家相比差距更大。显然对我国而言，仅仅依靠粮食生产饲料来发展畜牧业这条路是行不通的。目 前，减少畜牧用粮的办法有冋:（I）发展配合饲料并改良畜禽品种，以提高饲料转化率；（2）调整畜牧业结构，发 展饲草料转化率高的家禽生产；（3）加强防疫灭病，减少畜禽因死亡造成的饲料损失；（4）饲、粮分流，以一部 分耕地种植优质高产饲草料作物；（5）大量开发利用非常规饲草料资源。其中前四点已经受到注意，第五点对于 减少饲料粮消耗有重要的意义，却一直未被重视。在“非常规饲草料”中，农作物秸秆等数量最大、分布最广， 自然成为发展畜牧业的首选突破口。秸秆作为一种资源，已受到世界各国的关注和开发利用。我国人口众多， 而耕地面积有限，为了减少畜牧业对粮食的依赖，因此，更要充分开发和利用各种饲草料资源。据资料统计[7], 我国每年农业生产中所遗留的各种农作物秸秆大约有6亿多吨，其中约30%为玉米秸秆。如果充分利用秸秆加 工技术，如切碎、揉碎和粉碎以及青贮与氨化等，把秸秆加工成饲草料，可以节约大量的粮食。据报道，从“八 五”到“十一 五”期间，我国的秸秆利用率有了很大提高，其中：青贮饲草料约 6000万吨，氨化秸秆约3500 万吨，每年可节约粮食约2000万吨。近年来，我国每年的农作物秸秆总产量数量可观，并逐年增多。据估测， 可用于粗饲草料的秸秆约为总产量的20% — 40%,相当于欧洲与美国的用量总和。但是，我国农业秸秆资源的 利用率只占世界先进水平的30%。因此，在我国秸秆的开发利用方面还有很大的发展潜力和空间 ⑵。秸秆是一 种粗饲草料资源，尤其在反刍家畜的饲草料来源中，秸秆类粗饲草料占相当重要的地位。但秸秆类粗饲草料普 遍具有质地粗硬、咀嚼费力、适口性差、粗蛋白含量少、消化率低等特点。因此，必须对其进行合理加工或相 应的处理，以提高其利用价值。
近年来，对农作物秸秆这一生物资源的开发利用在国内外引起了高度重视，国内外的许多科研部门和学者 在合理利用和深度开发农作物秸秆产品方面做了大量的科学研究工作，对农作物秸秆的加工特性研究也有了较 大的发展。各式各样的秸秆加工机具、设备、配套工艺和秸秆物料产品应运而生，也为进一步设计与开发新型 机具、新工艺和新技术提供了一定的理论依据和试验基础，开辟农作物秸秆资源充分开发和利用的新途径 [1] [2]。
秸秆加工方式及设备根据施力形式与加工方式的不同而不同，秸秆加工的基本受力原理主
要有弯曲、拉伸、 折断、剪切、冲击和揉搓等破坏形式，以及压缩流变等。研究表明，由于农作物秸秆具有韧性大、易变性等特 点，适宜采用的加工方式一般是切割（砍切、滑切）、揉搓（切）、粉碎与压缩。目前，广泛应用于农业生产中 的秸秆加工机具主要有铡草机、粉碎机、揉碎机和压捆机等 同。
2.国内外草饲料加工机械的发展现状
由于绝大多数可用于粗饲草料的农作物秸秆具有杆节粗大、质地坚硬等特点。导致牲畜采食困难、咀嚼费 力、适口性差、消化率低，其代谢能的利用率也较差。因此，应对其进行合理加工与处理以提高利用价值，这 也就为各种秸秆加工机械和加工工艺提供了良好的应用平台和发展机遇。我国秸秆加工机械起步较晚，但发展 速度较快。铡草机是较早定型并广泛推广使用的产品之一，该机型主要利用切割的工作原理来加工秸秆。它具 有结构简单、功耗低、生产率较高等特点。铡草机把秸秆切成段状，来满足喂饲需求，但是，在加工过程中一 般无法破碎秸秆的茎节，且部分切碎段粗大，从而影响了牲畜的采食和消化吸收，造成较大浪费。秸秆粉碎机 是目前应用比较多的另一类秸秆加工机具，其加工原理主要是冲击粉碎。粉碎机具加工出的秸秆饲草料因粒度 细小而不利于反刍家畜的消化，因此
主要作为秸秆饲草料制粒和压块等工序的前处理。另外，秸秆粉碎机还具 有动力消耗较大，噪声高等缺点。秸秆饲草料揉碎机是我国近年来研制的一种秸秆加工的新机型，包括揉搓机 和揉切机。揉搓机主要采用拉伸、揉搓和粉碎的加工原理，综合利用了剪（砍、滑）切、揉搓和粉碎的加工方 式，使秸秆在加工过程中既能受到多次打击，又能受到不断的揉搓和粉碎，处理过的秸秆较好地满足了加工质 量的要求，可将秸秆加工成具有一定长度和粗细度的丝状段，大大提高了加工物料的采食率和消化率，深受广 大用户的好评和欢迎。但这种机具也存在一定不足，如生产率低，功耗较大，用于加工多汁和韧性较大与纤维 较多的物料时，容易出现阻塞机具等问题。秸秆打捆机采用压缩的加工方式，将松散、密度低的秸秆压缩成高 密度草捆，解决了贮存和运输的问题。我国草饲料加工设备已有一定的发展，某些已经达到国外九十年中期的 先进水平晒。
目前，我国北方市场上普遍应用秸秆加工机械，欧美以及一些畜牧业比较发达国家在秸秆加工机械应用方 面起步较早，相继研制生产出许多技术性能优良、工艺性和配套性先进的秸秆加工机具和设备。多年来，国外 一直以发展自动化程度高、通用性好的大型秸秆和饲草料加工机具为主，大幅度提高了生产效率和秸秆与饲草 料的加工质量[6]。英国在20世纪80年代初在收获机上对秸秆进行粉碎。丹麦皮里士登有限公司生产的皮里士 登100型锤片
式饲草粉碎机，配套动力为100〜150 hp,生产率可达4〜5t/h。在以大功率、多功能为主的粗饲 草料粉碎机占主导的前提下，意大利的塞科公司又研制和生产了小型粗饲草料揉碎粉碎机，该机的工作刀片沿 螺旋线分布，机具振动小，物料加工均匀。英国艾里温公司生产的38MKG型草捆粉碎机，粉碎转子只有六个铰 链锤片，粉碎室的结构类似于一般的揉碎机，结构简单，生产率达 2t/h。美国万国公司于上世纪60年代初首 次在联合收割机上采用切碎机对秸秆进行切碎，其后研制了与 90KV拖拉机配套的60型秸秆切碎揉碎机。西欧 一些公司还相当重视生产小型粗饲料粉碎机型。其特点是体积小、质量轻、动力消耗少。1.22国内外铡草机的 发展现状。
铡草机也称切碎机，主要用来切断茎秆，如谷草、稻草、麦秸、玉米秸秆等。适用于作物乳熟期的青贮。 铡草机按机型可分为小型、中型和大型；按切割方式不同可分为滚筒式和圆盘式；按固定方式可分为固定式和 移动式。大中型铡草机为了便于抛送青贮饲料，一般都采用圆盘式，而小型铡草机以滚筒式为多 ⑺。
铡草机是我国使用最早和生产量较多、应用比较广泛的饲草料加工机械之一。早在上世纪三十年代，我国 广大农村开始应用手压铡刀，来实现长草短喂的饲养方法。中华人民共和国成立以来，先在农村推广了手摇铡 草机。
铡草机按机型大小分，可分为小、中、大三种型号。小型铡草机在农村应用较广。主要用来铡切谷草、麦 秸和铡切青饲料及干草，也称作秸秆切碎讥，大型铡草机常用在养牛场，主要用作铡切青贮料，因此，又称作 青贮切碎机（简称青切机）;中型铡草机又称作青干切碎机。铡草机按切瓢型式分，可分为滚刀式和轮刀式（也称 园盘式）两种。大型铡草机便于抛送青贮料，多为轮刀式，而小型铡草机多为滚刀式。铡草机按固定方式分，又 分为固定式和移动式。为便于青贮作业，大型铡草机常为移动式，小型铡草机为固定式。铡刀是流行于我国广 大农村最常用的一种传统式铡草工具。其特点是构造简单使用方使，价格低，生产效率低，劳动强度大 【"。目 前，这种铡草工具，基本被新式铡草机所代替。滚刀式铡草机，主要由上、下喂入辊、定刀、切碎滚筒、动刀 片等组成，有的还设有风扇。滚刀式铡草机，由于滚筒轴和喂入辊相互平行，所以具有传动机构简单，结构紧 凑等优点。轮刀式铡草机，主要由链板式输送器、上、下喂入辊、定刀、刀盘、刀片、抛送叶板等组成。目前 国内铡草机的生产厂家及产品型号都很多，基本已能足不同生产的需要。但节省能耗、标准化、通用化水平、 高新技术的应用、使用方便性和舒适性、检测、检查力度等，和国外（先进机型）相比仍存在很大差距。
3.结论
进入九十年代，国务院提出了利用秸秆养畜，这是发展我国畜牧业的重大举措。我国每年生产约 5.7亿吨 作物秸秆。这是一项巨大的饲料资源，而如何开发利用好农作物桔秆，这必然给饲草伺料加工机械提出了新要 求。饲草料加工工业的迅速发展对饲草料加工机械的设计和制造提出了更高、更新的要求，要求饲草料加工机 械工业迅速提高制造装备能力和工艺水平。近20多年来，我国饲草料加工机械和加工技术取得了非常显著的进 步，机具的品种规格不断增加，产品质量不断提高，一些特殊工艺要求的机械设备也迅速发展起来了，特别是 通过引进技术和关键加工设备，与外商合资合作生产等方法，使国产草饲料加工设备的技术水平已接近国际90 年代初的水平。但是，要适应经济全球化的发展和国际饲草料集团进入中国市场参与竞争的挑战，饲草料加工 机械依然面临着改进工艺、降低能耗、降低成本、优选材质、提高精度、成套供应和售后服务的国际竞争，与 发达国家的先进科学水平相比［10］，仍然存在一定的差距。随着节粮型畜牧业的发展，为此应加快研制各种类型 和规格的饲草料加工机具，重点解决提高生产率，降低能耗，改善加工质量，以适应不同用户需求。为了适应 快速发展的市场要求，企业必须要有高度柔性，对市场的变化作出快速敏捷的反应，并及时对自身的生产做出 合理的调整与重新规划。将促进我国饲草料加工机械产品质量进一步提高；另一方面，有利于我国草饲料加工 机械进入国际市
场竞争，提高竞争力。目前我国在秸秆加工机械设备设计和制造中存在一些问题：饲草料加工 机械多属中小型厂家，自主研发能力、科技创新能力和系列化、通用化、标准化生产水平较低，专业化生产厂 家较少，生产出的机具型号杂乱。目前，秸秆切碎是秸秆加工处理的主要工艺之一 ［9］。铡草机（含青贮切碎机、 青饲料切碎机、多功能铡草机）是畜牧生产中重要的饲草料加工机械。随着我国畜牧业由“耗粮型”向“节粮效 益型”的战略转移及农区畜牧业“秸秆还田”工程的推进,饲草料加工机械得到了长足的发展和广泛的应用。铡 草机以其结构简单、操作方便深受广大养畜用户的欢迎。而切碎器又是其主要工作部件，切碎器性能的优良程 度决定了铡草机的性能的好坏。改善切碎器的性能，提高切碎质量和工作效率，降低功率消耗一直是农（牧） 机械行业所重视的问题。目前铡草机的切碎器的形式有轮刀式（盘刀式）和滚筒式两种。其中滚筒式切碎器多 用于青饲料收获机上，轮刀式多为铡草机所用。轮刀式切碎器动刀片刀刃的类型主要有凹曲线型、凸曲线型和 直线型。大中型铡草机多采用曲线型，小型铡草机多用直线型 【⑷。那么如何设计、选择动刀片的形状与结构， 是铡草机生产中的一个非常重要的问题，它直接影响着铡草机的工作质量和效率。就现代机械设备设计生产而 言，解决这个问题有效的方法之一就是在计算机上利用虚拟设计技术对铡草机进行模型化设计和运动仿真设计， 它是利用计算机模拟技术比较真
实地模拟机械的工作状态，能够在虚拟的状态下设计、制造、测试和分析产品； 有效的解决那些在结构参数、制造技术、生产质量等方面存在的问题，从而大大缩短设计和研发周期，降低了 制造成本，提高生产效率，加快产品的生产和更新换代。
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