飼料混合機(jī)的混合機(jī)理及工作性能的評(píng)定

飼料混合機(jī)的混合機(jī)理及工作性能的評(píng)定何延?xùn)|;王宇;高連興【摘要】混合是生產(chǎn)配合飼料和混合飼料的關(guān)鍵工序,其目的是將配合后的各種物料在外力作用下相互摻合，使各種飼料能夠均勻分布.飼料混合機(jī)作為混合工序的主導(dǎo)設(shè)備，其工作性能顯得尤其重要.為此，介紹了我國(guó)典型飼料混合機(jī)的混合機(jī)理以及混合性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，討論了混合均勻度的表示方法和測(cè)定方法，分析了飼料混合機(jī)的發(fā)展前景.【期刊名稱】《農(nóng)機(jī)化研究》【年(卷)，期】2006(000)002【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P64-66)【關(guān)鍵詞】畜牧學(xué);飼料混合機(jī);評(píng)述;混合機(jī)理;混合均勻度【作者】何延?xùn)|;王宇;高連興【作者單位】沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),工程學(xué)院，沈陽(yáng),110161;沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),工程學(xué)院，沈陽(yáng)110161;沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),工程學(xué)院，沈陽(yáng),110161【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】S817.12+4物料在混合機(jī)中的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的，以攪拌混合最為常見(jiàn)。其混合作用主要有剪切混合、對(duì)流混合、擴(kuò)散混合、沖擊混合和粉碎混合5種。5種混合方式在每一個(gè)混合過(guò)程中都同時(shí)存在，但起主導(dǎo)作用的是剪切混合、對(duì)流混合及擴(kuò)散混合方式。雙軸槳葉式混合機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)內(nèi)并排裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸和多組槳葉組成，每組槳葉有兩葉片。大部分槳葉呈45°安裝在軸上，只有一根軸最左端的槳葉和另一根軸最右端的槳葉與軸線的夾角小于其它槳葉，其目的是讓物料在此處獲得更大的拋幅而較快地進(jìn)入另一個(gè)轉(zhuǎn)子的作用區(qū)。兩軸上的槳葉組相互錯(cuò)開，其軸距小于兩槳葉長(zhǎng)度之和。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩根軸上的對(duì)應(yīng)槳葉端部在機(jī)體中央部分形成交叉重疊，但不會(huì)相互碰撞?；旌蠙C(jī)工作時(shí)，機(jī)內(nèi)物料呈現(xiàn)多方位的復(fù)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：一是沿轉(zhuǎn)子軸方向的對(duì)流混合；二是剪切混合，即由于物料內(nèi)有速度梯度分布，在物料中彼此形成剪切面，使物料之間產(chǎn)生相互碰撞和滑動(dòng)，從而形成剪切混合；三是特殊的擴(kuò)散混合，在其機(jī)體中部一線區(qū)域，即兩轉(zhuǎn)子反方向旋轉(zhuǎn)所形成的運(yùn)動(dòng)重疊區(qū)，由于兩轉(zhuǎn)子的相向運(yùn)動(dòng)使該區(qū)域物料受旋轉(zhuǎn)槳葉作用比在其他區(qū)域強(qiáng)兩倍以上。此外，被一側(cè)槳葉提起的物料，在散落過(guò)程中，物料相互摩擦滲透，在混合機(jī)中央部位形成了一個(gè)流態(tài)化的失重區(qū)，使該區(qū)域的固體物料的混合運(yùn)動(dòng)像液體中的分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)一樣，形成一種無(wú)規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)，充分進(jìn)行擴(kuò)散混合?；旌献饔幂p而平和，摩擦力小，混合物無(wú)離析現(xiàn)象，不會(huì)破壞物料的原始物理狀態(tài)。圓錐形行星混合機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)曲柄與齒輪的傳動(dòng)，使螺旋軸在圍繞圓錐形筒體公轉(zhuǎn)的同時(shí)又進(jìn)行自轉(zhuǎn)，致使物料不僅上下翻動(dòng)，而且還繞著筒體四周不斷轉(zhuǎn)動(dòng)并在水平方向混合。由于外殼為錐形，因此上下部的運(yùn)動(dòng)速度不同，同一高度層的運(yùn)動(dòng)速度也不一樣，使得物料之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到混合的目的。因此，該混合機(jī)工作時(shí)主要是擴(kuò)散混合，而且混合作用強(qiáng)，混合時(shí)間短，最終的混合質(zhì)量較好。此外，混合料的粒徑、密度、散落性及物料在混合筒內(nèi)的充滿系數(shù)都不會(huì)對(duì)混合機(jī)的正常工作產(chǎn)生明顯影響。臥式環(huán)帶式混合機(jī)主要由機(jī)體、螺旋軸、傳動(dòng)部分和控制部分組成，如圖3所示。機(jī)體為槽形，其截面有O型、U型和W型3種。其中，U型混合機(jī)應(yīng)用最普遍。在U型混合機(jī)中，又以單軸雙螺旋最為常見(jiàn)（如圖3所示）。該機(jī)的內(nèi)夕卜螺旋分別為左、右螺旋，使物料在混合機(jī)內(nèi)按逆流原理進(jìn)行充分混合。夕卜圈螺旋葉片使物料沿螺旋軸向一個(gè)方向流動(dòng)，內(nèi)圈螺旋則使物料向相反方向流動(dòng)，使物料成團(tuán)地從料堆的一處移到另一處，很快地達(dá)到粗略的團(tuán)塊狀的混合，并在此基礎(chǔ)上有較多的表面進(jìn)行細(xì)致的、顆粒間的混合，從而達(dá)到均勻混合?；旌蠙C(jī)的生產(chǎn)率用每小時(shí)生產(chǎn)量（t/h）來(lái)表示。通過(guò)測(cè)定一個(gè)混合周期的時(shí)間和已知的額定批次，混合質(zhì)量計(jì)算即可。其中，混合周期的時(shí)間由3部分組成，即進(jìn)料時(shí)間、卸料時(shí)間及純混合時(shí)間。在正常生產(chǎn)情況下，用秒表測(cè)定混合機(jī)的混合周期，即時(shí)記錄從混合機(jī)出料門第1次開啟（或關(guān)閉）到第2次開啟（或關(guān)閉）所需要的時(shí)間。計(jì)算混合機(jī)的生產(chǎn)率的公式為式中一混合機(jī)生產(chǎn)率（t/h）；—額定批次混合質(zhì)量（kg）;一混合周期（min）。2.2.1混合均勻度的概念混合均勻度指的是混合物中各種組分均勻分布的程度，即混合物中任意單位容積內(nèi)所含某種組分的粒子數(shù)與平均含量的接近程度。目前公認(rèn)的表達(dá)混合均勻度的方法是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)上的變異系數(shù)，即％值。2.2.2混合均勻度變異系數(shù)的表達(dá)飼料混合均勻度通常以其不均勻率（即其混合均勻率變異系數(shù)%）表示。它是指粒度相同的基本組分和檢測(cè)組分（示蹤劑）經(jīng)攪拌混合后，檢測(cè)組分存在于幾個(gè)混合子空間內(nèi)的顆粒m的離散程度。以（=1,2，…，）表示對(duì)第個(gè)混合子空間的測(cè)量結(jié)果，單位是測(cè)量單位（如顆粒數(shù)目、mg或光密度值等）。飼料混合均勻度的樣本變異系數(shù)為式中一混合物樣本的標(biāo)準(zhǔn)差；一混合物樣本的平均值。變異系數(shù)表示的是樣本的標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)于平均值的偏離程度，是一個(gè)相對(duì)值。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)夕卜通用的規(guī)范是：合格的混合產(chǎn)品＜10%，優(yōu)秀的混合產(chǎn)品＜5%。如果飼科混合產(chǎn)品〉20%，則無(wú)論是產(chǎn)品質(zhì)量還是成本，都無(wú)法接受。2.2.3混合均勻度的測(cè)定方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5918-86)規(guī)定混合均勻度的測(cè)定按甲基紫法進(jìn)行。即以甲基紫色素作為示蹤物，將其預(yù)先混合于飼料中，再用比色法測(cè)定樣品中甲基紫含量，作為反映飼料混合均勻度的依據(jù)。殘留率是混合機(jī)排料后殘留在混合室內(nèi)的物料質(zhì)量與混合機(jī)額定批次混合質(zhì)量的百分比。其計(jì)算公式為式中一殘留率(％)；一混合室內(nèi)殘留物料質(zhì)量(kg);—額定批次混合質(zhì)量(kg)。目前，我國(guó)混合機(jī)均向著混合精度高、速度快、殘留量小、低耗高效、系列化和適用范圍廣等方向發(fā)展。國(guó)夕卜流行的翻轉(zhuǎn)式雙軸槳葉式混合機(jī)是在普通雙軸槳葉式混合機(jī)基礎(chǔ)之上研制而成的，其進(jìn)出料口合二為一，卸料時(shí)機(jī)體翻轉(zhuǎn)180°，實(shí)現(xiàn)了快速無(wú)殘留卸料，它將為國(guó)內(nèi)飼料行業(yè)掀開嶄新的一頁(yè)。由于固體物料混合實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，混合機(jī)理受到動(dòng)量傳遞、能量傳遞和質(zhì)量傳遞等諸多因素影響，混合機(jī)的混合機(jī)理仍帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性。因此，有關(guān)混合機(jī)混合機(jī)理的論述只是一個(gè)定性的探討，有關(guān)定量分析還有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。在用甲基紫法測(cè)定混合均勻度時(shí)，由于出廠的甲基紫甲基化程度不一樣，色調(diào)可能有差別，因此必須混合后才有可比性。同時(shí)，如果飼料中含有苜蓿粉等含葉綠素的組分，則不能用甲基紫法，使用時(shí)要用到分光光度計(jì)，這也在一定程度上限制了甲基紫法的應(yīng)用。盡管現(xiàn)已存在其它的測(cè)定方法，但是都有著某種缺陷。鑒于上述原因，還需要更加深入地研究一種更加簡(jiǎn)便、安全的測(cè)定方法。【相關(guān)文獻(xiàn)】饒應(yīng)昌.飼料加工工藝與設(shè)備[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1996.沈在春.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1993.任廣躍，王紅英，于慶龍，等.臥式混合機(jī)的混合機(jī)理、結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)及發(fā)展前景分析[J].飼料工業(yè),2