半自动行走式羊场羊粪清理机的设计

工作原理，使人一目了然。整个机械由动力传动系统、执行机构、车体及收集箱组成。

动力系统由汽油机、涡轮蜗杆减速器、齿轮、皮带等构成。执行机构由旋转刷、传输带构成。车体由车体两侧钢板、底板、前后轮、推拉杆和前侧两边的支撑板等构成。收集箱由两侧箱子，后侧箱子构成。如图1至图3所示。

3 动力系统及主要技术指标

动力系统由7.5kW的汽油机，速度比为10：1的汽油机蜗轮蜗杆减速机，速度比为1：2的一对齿轮，皮带与带轮组成。其中汽油机以汽油为燃料提供动力，蜗轮蜗杆把横向动力转为纵向动力，并实现减速；齿轮把逆时针的转向变为顺时针的转向，并实现加速，皮带和带轮用于动力的传递。

整个动力的传递过程是汽油机提供最高7.5kW的逆时针方向的动力，通过平带把动力传递到涡轮蜗杆减速机输入轴，然后动力在输出轴上分为两部分，一部分通过皮带经一次中转传递到传输带，带动传输带运动；另一部分通过一对齿轮换向，动力一部分传递到后轮，驱动后轮往前走，另一部分通过皮带经一次中转传递给旋转刷，带动旋转刷旋转。汽油机和减速机图如图4、图5所示。

4 羊粪清理机械工作过程

机械从汽油机获得动力后，一部分供给后轮，驱动后轮前进，当机械往前走时，另一部分动力带动旋转刷和传输带旋转。旋转刷将羊粪扫入传输带中，传输带把羊粪送到车体上部的隔板上，堆在隔板上的羊粪在汽油机的振动下，向两边和后边甩出，进入到三个收集箱中，以便用作它用。当车体要转弯或换向时，由于前轮是万向轮，人掌控推杆即可换向。当有一个收集箱装满时，关停汽油机以让机械停下，把收集箱中的羊粪倒掉，再把收集箱装上继续工作。传送带和旋转刷图如图6、图7所示。

5 羊粪清理机零部件设计

5.1 齿轮设计

根据旋转刷与传送带的速度对比确定齿轮速比，也即齿数比，经计算，旋转刷与传送带的速度比为2：1，确定模数为2，齿型角20度，计算出了大齿轮齿数为40，宽20，小齿轮齿数为20，宽25，d1=80，d2=40，滚齿加工，两个都需轮齿面调质处理，以增加表面硬度和耐磨性，材料为45#钢，中间需加工直径20mm的孔和宽5mm的键槽。其二维图如图8、图9所示。

5.2 后轮轴

后轮是个动力轮，驱动机械往前走，因此，后轮各个部件是非常重要的，轴又是重中之重，需要完美的设计。后轮轴材料为45#钢，最大直径为30mm，两边装轮子的直径为20mm，装带轮处的直径为25mm，开键槽，最两边各开一个直径为5mm的销孔，轴的表面需调质处理，以增加硬度与耐磨性。如图10所示。

5.3 顶盖

顶盖即机械的最上面那个盖，位于隔板上方，起作用是挡住羊粪不让往外洒，使羊粪在隔板和顶盖之间的空间里，并往收集箱里流。顶盖由灰铁制造，减少成本，增加硬度和耐磨性，厚度为3mm，两侧开一个直径8mm的空，以便用螺栓固定于车架上。如图11所示。

5.4 传送带盖

传送带盖是放在传送带和旋转刷上方的盖，其作用是使扫进去的羊粪完全进入传送带，输送带上的羊粪完全进入到隔板上，不让羊粪外溅，形状是先一段水平，再一段倾斜的折弯板状，倾斜板与水平的夹角为48度，厚度为3mm，材料为灰铸铁，降低成本，增加硬度与耐磨性，两边各开两个直径6mm孔以固定用。如图12所示。

5.5 带轮

由于整个机械不在带传动上设置传动比，因此，所有带轮都是一个样的，这样便于带轮的设计与制造，减少成本，带轮由灰铸铁制造，硬度和耐磨性大，适合B型带，中间开一个直径20mm的轴孔和宽为6mm的键槽。如图13所示。

6 结束语

文章结合实际，着眼市场，设计出了半自动式羊粪清理机械，此机械能快速地清理羊粪，且清理的非常干净，尺寸大小设计合理，可灵活作业，适合各种羊场养粪的清理，此外，此机械能把羊粪收集起来用作他用，为企业取得良好效益；制造简单，成本不高，销量大；操作简单，省力。

羊粪清理机采用汽油机为动力，动力大，机械可灵活作业，传动机构由涡轮蜗杆减速机、齿轮、皮带和带轮组成，合理分配与布置，传动灵活，效率大，功率损失小，实现了很好的动力传动。

此机械在动力、功能等方面设计合理、可靠，不足之处在于需要人来掌控方向，不能自动识别与换向，没有实现完全自动化，今后要在现在设计的基础上，进一步实现机械的完全自动化。

参考文献

[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]中华人民共和国环境保护部.第一次全国污染源普查公报[R]. 中华人民共和国国家统计局， 2010.

[3]冯淑怡，罗小娟，张丽军，等.养殖企业畜禽粪尿处理方式选择、影响因素与适用政策工具分析——以太湖流域上游为例[J].华中农业大学学报（社会科学版），2013（1）.

[4]何如海，江激宇，张士云，等.规模化养殖下的污染清洁处理技术采纳意愿研究——基于安徽省3市奶牛养殖场的调研数据[J].南京农业大学学报（社会科学版），2013（3）.

[5]姜维文.浅谈鸡场清粪机械的利用[J].养禽与禽病防治， 2005（8）：33.

[6]曹凯军，田真，高继伟，等.奶牛场的粪污处理[J].中国奶牛，2009（4）：47-49.

作者简介：雷福祥（1983，12-），男，汉族，籍贯：山西，研究生学历，实验师，研究方向：CAD/CAM及先进制造技术。

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