规模化羊场粪便提升装置的设计

石河子大学大学生研究训练计划项目结题验收登记表项目名称：规模化羊场粪便提升装置的设计立项人：鲁少英所在院系：机械电气工程学院立项人电话211672232@指导教师：温宝琴导师所在单位：机械电气工程学院填表日期：2022年4月17日石河子大学教务处制

项目成果名称规模化羊场粪便提升装置的设计项目成果类型£论文□调查报告□实践报告□设计（软件）R其它绘制一整套二维图纸、三维模型（注：请在相应成果复选框内打“√”，其它请具体说明）项目完成情况R达到计划预期目标□超过计划预期目标□未达到计划预期目标（原因：）项目成果的主要内容及特色一、主要内容：1.调研现有羊粪清理模式，确定规模化羊场粪便提升装置的总体设计方案；2.规模化羊场粪便提升装置关键部件设计：对集粪装置、提升装置、传动系统及机架进行设计；3.对规模化羊场粪便提升装置进行三维建模及二维图绘制。二、特色：1.该粪便提升装置，综合市面上两种机器的优点，可以对干、湿粪便进行输送。2.该粪便提升装置的螺旋绞龙，采用变螺距的结构，提高了粪便输送效率。3.该装置设有两个轮子，方便移动，且连接轮子的两根杆，一个固定，另一个可动，可以实现整机高度调节。项目成果材料目录设计出了规模化羊场粪便提升装置的三维模型；设计出了规模化羊场粪便提升装置的二维图纸一套；撰写了申请实用新型专利所需要的文件：请求书、摘要，说明书、权利要求书、说明书附图。并已经提交申请，已受理。项目完成情况自我评价一、项目预期目标1.创建规模化羊场粪便提升装置三维模型。2.绘制规模化羊场粪便提升装置二维图纸1套。3.争取参加全国3D大赛并获奖1项。二、项目完成情况1.材料的收集，完成穴播器装配操作研究；2.完成装配方案的总体设计，优化方案的确定；3.装配系统三维模型图纸一套；4.装配系统二维图纸一套；5.撰写了申请实用新型专利，并收到了受理通知书。三、自我评价经过小组成员不懈的努力，基本完成了预期的目标，设计出了装配系统的模型，通过方案必选，确定了规模化羊场粪便提升装置的总体设计方案，对集粪装置、提升装置、传动系统及机架进行设计，并系统的运用Solidworks三维软件，AutoCAD绘图软件绘制装置三维模型，熟悉并巩固了画法几何知识和材料成型工艺等，将课本理论知识切实具体的运用到了一个模型中。到现在，已经过去了将近一年的时间，我们从刚开始的一无所知，到现在的目标明确，方案清晰，渐入佳境，这其中觉得自己科研进步很大，也收获了好多课外知识，提升了独立动手和互帮协作能力，开拓了思维，提高了眼界。回想过去参加研究项目的过程，从开始的寻找课题到申请立项撰写项目申请书，到查阅相关参考文献，确定项目课题、实施方案和寻找创新点；并制定详细的研究方案和步骤；对项目进行相关调查和研究；到最后确定项目的可行性，一步步走来，使我们获得了部分经验和成长。这是一次难得的经历，一次让我们得到锻炼和成长的经历。3D大赛，我们也全力准备了，虽然没有获奖，有点令人遗憾，但是我们撰写了一份专利，并且已经提交，收到了受理通知书。在此次课题中，我们也有些不足和缺点，值得反思并以此提升自己。没有把系统应用到现实中，没有进行实地的考察研究该方案的合理性；在研究过程中我们的计算机制图能力，软件编程能力，及相关知识尤为不足，需要进一步学习。项目成果应用价值及效果评价21世纪以来,我国畜牧业稳步发展,无论是畜禽的饲养量,还是畜牧业产品产量及人均占有量都呈明显的上升趋势。而畜禽粪便的处理需要耗费大量的人力物力，相较于采用人工清理的方式。这套粪便提升装置不仅提高劳动生产率,稳定和提高肉羊的生活环境,改善人工的工作时间和工作环境,降低分辨清理的人工成本,具有显著的经济效益。并且这套粪便提升设备将羊场的粪污收集后，可将粪便通过利用各种微生物的活动来分解粪中的有机成分，同时利用微生物发酵技术将羊粪便经过多重发酵，使其完全熟腐，并彻底杀死有害病菌，使粪便成为无臭、完全腐熟的活性有机肥，从而实现羊粪便的资源化、无害化、减量化的目的，这不仅解决了畜禽场因粪便所产生的环境污染，还可以通过制作有机肥料进一步提高经济收益。该装置立足于通用设计，适合于干、湿粪便的输送，适用性强，具有较高的效率，且成本较低，对于减少粪便污染，促进畜牧业绿色发展，减少人力劳动，改善环境具有良好良好的应用价值。参加项目人员姓名姓名性别年级专业班级所在学院鲁少英男2019级19机制2班机械电气工程学院张照坤男2019级19机制3班机械电气工程学院金方超男2019级19机制4班机械电气工程学院王传旭男2019级19机制2班机械电气工程学院王立军男2020级20农机2班机械电气工程学院项目主持人（签名）：年月日项目经费决算情况1.调研费200元（在试验地进行实地考察）；2.图书及资料费400元(买相关书籍，购买网上资料，查阅文献）；3.实验材料费400元（购买相应的试验用品）；4.复印及打印费100元(复印相关资料费用)；5.测试及分析费100元（分析和测定费）；6.其它300元（计算机辅助设备的购置）。主持人签字：指导教师评价意见该小组成员较好地抓住了目前规模化肉羊养殖存在的主要问题，针对问题设计了一种规模化羊场粪便提升装置。该小组成员查阅了相关文献，制定了详细的工作计划，研究内容合理，研究方法可行。该小组成员设计的机器，有较新颖的创新点，细节方面仍需优化。该小组按照研究进度安排，按时且保质保量地完成了各阶段任务，如期完成了课题。指导教师签字：年月日学院验收意见负责人签字（公章）：年月日学校验收意见负责人签字（盖章）：年月日项目研究总结报告一、项目研究的背景、思路、方法及解决的关键问题1.1研究背景2021年3月，兵团办公厅印发《关于促进兵团畜牧业高质量发展的意见》，提出肉牛增产和肉羊提效行动，进一步加强规模化养殖。2021年2月，中央一号文件《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》正式发布。《意见》指出要推进农业绿色发展，加强畜禽粪污资源化利用。目前，规模化羊场粪便经收集后，大多采用人工方法装车，但随着羊场养殖规模的不断扩大，传统方法的不足之处也明显显现出来。目前，市面上存在的一些粪便提升机，可有效地减少人工投入，但是都有不足之处。如粪污专用绞龙泵，该泵清粪速度快，但仅限于液态糊状粪便的清理，固态粪便会导致机器堵塞。清粪带又仅限于固态粪便的清理，液态粪便则不能在机器上输送。目前研发的粪便提升机械不能很好满足规模化羊场的需求，而设计出一种效率高、适应性广、操作方便的粪便提升装置将有益于新疆畜牧业的发展。为此，我们成立小组拟设计一种规模化羊场粪便提升装置，从而满足规模化羊场对羊粪清理的需求。1.2拟研究问题的国内外现状分析（1）国外研究现状目前欧美、日本等经济发达国家基本上不主张用粪便作饲料，东欧和独联体国家主张粪水分离，固体粪渣用作饲料，液体部分用于生产沼气或灌溉农田。从国外尤其是发达国家的畜禽污染治理状况来看，主要是采取畜牧业和整个大农业高度结合的方式，以充足的土地消化解决畜禽污染，通过技术引导、技术指导、技术规范，结合有关政策、法规和国家法律来进行多层次、多方面的管理，发挥综合技术的效用，在实用技术上不断向独立处理、复合回收、循环共生、远程控制的现代综合利用（处理）技术等方向发展。目前欧美发达国家的羊场主要采用刮板或真空吸粪车（如图3所示）清理羊粪,刮板清粪作业前期投入成本大。真空吸粪车价格昂贵,当遇到干燥的羊粪或结冰的羊粪时作业效果不好。图3加拿大NUHN真空吸粪车（2）国内研究现状国内规模羊养殖场主要的粪污收集方式主要包括:人工清粪、水冲清粪、刮板清粪和铲车清粪等。人工清粪操作简单灵活,但工作条件恶劣、强度大、效率低。水冲清粪方式劳动强度小、效率高,但由于污水处理量比较大,且污水处理系统成本较高。刮板清粪效率较高、工作量小,但前期投入成本比较大,使用率仅为10%左右。铲车清粪是国内大规模养殖场普遍采用的收集方式,使用率高达66.25%。铲车大多数由小型装载机改装而成,但由于未设置专用的输送装置和贮存车厢,工作效率较低。山东翔工机械有限公司研发了一种粪污专用绞龙泵如图4所示，该泵清粪速度快，但仅限于液态糊状粪便的清理，固态粪便会导致机器堵塞。宿州市三军牧业设备有限公司生产了一种清粪带，如图5所示，但又仅限于固态粪便的清理，液态粪便则不能在机器上输送。图4粪污专用绞龙泵图5清粪带1.3主要内容（1）调研现有羊粪清理模式，确定规模化羊场粪便提升装置的总体设计方案；（2）规模化羊场粪便提升装置关键部件设计：对集粪装置、提升装置、传动系统及机架进行设计；（3）对规模化羊场粪便提升装置进行三维建模及二维图绘制。1.4.主要方法与技术路线通过调研和查阅文献深入了解现有羊粪清理关键技术及优缺点，拟定羊粪清理技术方案，对方案论证进行优选，对粪便提升装置结构进行优化设计，利用三维软件进行建模并仿真分析，优化规模化羊场粪便提升装置的结构参数，并绘制二维图纸1套。1.5拟解决的关键问题（1）解决现有清粪机不同作业环境的适应性问题，以及现有清粪机效率较低的问题；（2）解决目前规模化养殖场仍然大量采用人工清粪方式的问题。1.6所涉及的学科领域和科学价值该项目涉及到机械工程领域、畜牧工程领域、养殖工程领域。合理、高效的螺旋式羊粪便清理机能方便、快速地清理羊粪，减少难闻气体的扩散。规模化羊场粪便提升装置的深入研究，能使得粪便的清理效率大幅提高，工人的劳动强度降低，生产环境改善，发掘羊粪的价值，提高经济效益。二、项目的研究结果及取得的成果2.1研究结果针对粪污专用绞龙泵清粪速度快，但仅限于液态糊状粪便的清理，清粪带又仅限于固态粪便的清理等问题。在机以上两种机器的基础上，综合其优点，设计一种更优的装置。（1）结构组成整机的设计示意图如图2-1所示，本机由支座、漏斗、螺旋绞龙、壳体、电机、皮带传送、支撑轮等结构组成。1.支座2.1.支座2.漏斗3.螺旋绞龙4.壳体5.电机6.皮带传送7.支撑轮图2-2整机三维模型（2）工作原理工作时，三相异步电动机通过皮带驱动螺旋绞龙旋转，将落入漏斗的羊粪便收集到漏斗底部位置，转动的螺旋绞龙将粪便提升至上面的出口，然后落入收集粪便的车内。2.2取得成果立足于通用设计，适合于干、湿粪便的输送，适用性强，具有较高的效率，且成本较低，对于减少粪便污染，促进畜牧业绿色发展，减少人力劳动，改善环境具有良好良好的应用价值。（1）设计出了规模化羊场粪便提升装置的三维模型；（2）设计出了规模化羊场粪便提升装置的二维图纸一套；（3）撰写了申请实用新型专利所需要的文件：请求书、摘要，说明书、权利要求书、说明书附图。并已经提交申请，收到了受理通知书。2.3项目创新点（1）该粪便提升装置，综合市面上两种机器的优点，可以对干、湿粪便进行输送。（2）该粪便提升装置的螺旋绞龙，采用变螺距的结构，提高了粪便输送效率。（3）该装置设有两个轮子，方便移动，且连接轮子的两根杆，一个固定，另一个可动，可以实现整机高度调节。三、项目完成情况的自我评价3.1项目预期目标（1）创建规模化羊场粪便提升装置三维模型。（2）绘制规模化羊场粪便提升装置二维图纸1套。（3）争取参加全国3D大赛并获奖1项。3.2项目完成情况（1）装配系统三维模型图纸一套；（2）装配系统二维图纸一套；（3）撰写了申请实用新型专利，并收到了受理通知书。3.3自我评价经过小组成员不懈的努力，基本完成了预期的目标，设计出了装配系统的模型，并挑选出最优的装配系统方案。确定了规模化羊场粪便提升装置的总体设计方案，对集粪装置、提升装置、传动系统及机架进行设计，并系统的运用Solidworks三维软件，AutoCAD绘图软件绘制装置三维模型，熟悉并巩固了画法几何知识和材料成型工艺等，将课本理论知识切实具体的运用到了一个模型中。到现在，已经过去了将近一年的时间，我们从刚开始的一无所知和一筹莫展，到现在的目标明确，方案清晰，渐入佳境，这其中觉得自己科研进步很大，也收获了好多课外知识，提升了独立动手和互帮协作能力，开拓了思维，提高了眼界。回想过去参加研究项目的过程，从开始的寻找课题到申请立项撰写项目申请书，到查阅相关参考文献，确定项目课题、实施方案和寻找创新点；并制定详细的研究方案和步骤；对项目进行相关调查和研究；到最后确定项目的可行性，一步步走来，使我们获得了部分经验和成长。这是一次难得的经历，一次让我们得到锻炼和成长的经历。在此次课题中，我们也有些不足和缺点，值得反思并以此提升自己。没有把系统应用到现实中，没有进行实地的考察研究该方案的合理性，在研究过程中我们的计算机制图能力，软件编程能力，及相关知识尤为不足，需要进一步学习。四、应用前景改革开放以来,我国畜牧业稳步发展,无论是畜禽的饲养量,还是畜牧业产品产量及人均占有量都呈明显的上升趋势。而畜禽粪便的处理需要耗费大量的人力物力，相较于采用人工清理的方式。这套粪便提升装置不仅提高劳动生产率,稳定和提高肉羊的生活环境,改善人工的工作时间和工作环境,降低分辨清理的人工成本,具有显著的经济效益。该装置立足于通用设计，适合于干、湿粪便的输送，适用性强，具有较高的效率，且成本较低，对于减少粪便污染，促进畜牧业绿色发展，减少人力劳动，改善环境具有良好良好的应用价值。并且这套粪便提升设备将羊场的粪污收集后，可将粪便通过利用各种微生物的活动来分解粪中的有机成分，同时利用微生物发酵技术将羊粪便经过多重发酵，使其完全熟腐，并彻底杀死有害病菌，使粪便成为无臭、完全腐熟的活性有机肥，从而实现羊粪便的资源化、无害化、减量化的目的，这不仅解决了畜禽场因粪便所产生的环境污染，还可以通过制作有机肥料进一步提高经济收益。附件（专利：摘要、说明书、权利要求书、说明书附图、受理通知书）附件1：摘要本实用新型公开了一种规模化羊场粪便提升装置，包括进料漏斗、输送直管、长绞龙、电机、传动机构和轮架。所述输送直管一端侧壁开有入口，与进料漏斗焊接，另一端侧壁开有出口，且出口上固连有排出管，输送直管上半部分的下侧设有五个挡块。于所述输送直管内的中心轴线位置设有长绞龙，长绞龙由空心轴杆和固定于空心轴杆上的双螺旋绞叶组成。所述输送直管两端设有轴承座，轴承座上装有用于支撑轴杆旋转的轴承，并于输送直管的出口端所述轴杆穿出轴承，通过传动机构与设置在输送直管外壁上的电机配合连接。所述轮架由梯形架和调节杆组成，梯形架与输送直管通过销轴连接，调节杆的上端与输送直管的挡块配合，以达到可调节高度的目的。本实用新型提供的羊粪便抽取装置可适应不同深度的羊粪池，高效抽取羊粪。

附件2：一种规模化羊场粪便提升装置技术领域[0001]本实用新型涉及粪便处理技术领域，具体涉及一种规模化羊场粪便提升装置。背景技术[0002]羊粪便抽取装置，通过机械力把粪便从粪池中抽取出来，是排污的一种有效设备。目前收集粪污一般采用真空泵或输送带进行抽取，而传统的真空泵一般用于抽取杂质较少的液体，而粪水杂质物中固液分离不佳，真空泵经常容易发生堵塞，需要及时清理维修，十分不便，而输送带仅适合固体粪便，尤其是在大型羊养殖场中，问题显得尤为棘手。随着养殖业的发展,高效羊粪便抽取装置在养殖场粪料抽取中得到广泛的应用，可有效处理固液共存粪便、处理难度大等问题。实用新型内容[0003](一)解决的技术问题本实用新型提供了一种规模化羊场粪便提升装置，提供一种节能便捷、抽粪效率高的羊粪便抽取装置。[0004](二)技术方案为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种规模化羊场粪便提升装置，包括输送直管、长绞龙、电机、传动机构，长绞龙装于输送直管中，长绞龙与传动机构连接，传动机构与电机的连接，输送直管的一端侧壁设有入口，另一端侧壁设有出口，长绞龙由空心轴杆和固定于空心轴杆上的螺旋绞叶构成，螺旋绞叶位于出口的一端螺纹逐渐消失，输送直管两端设有轴承，长绞龙可转动连接在轴承上，通过传动机构与设置在输送直管外壁上的电机配合连接。[0005]作为对上述技术方案的进一步限定，传动机构包括与电机连接的传动轴、通过传动轴带动旋转的小皮带轮和固定于空心轴杆端头的大皮带轮，大皮带轮与小皮带轮之间安装有皮带。[0006]作为对上述技术方案的进一步限定，螺旋绞叶为双线螺旋，同等转速下，螺旋绞叶输送粪便的量更多。[0007]为对上述技术方案的进一步限定，输送直管和长绞龙的表面进行喷漆处理，能防止被粪水腐蚀生锈。[0008]作为对上述技术方案的进一步限定，输送直管的外壁上焊接有加强筋，确保输送直管不会因为重力作用而导致中间弯曲