本文针对卧式双轴TMR搅拌机工作过程中存在功耗高问题,以甘草茎秆、青贮和精饲料为试验对象,以卧式双轴TMR搅拌机为试验装置开展试验研究。以现有设备开展全混合日粮组分的物料特性、力学特性进行测定试验研究,为后续理论分析提供数据支撑;基于对剪切、输送过程进行理论分析并建立物料单元体物理模型及功耗数学模型,确定影响功耗的关键因素,并开展功耗试验。以期寻找卧式双轴TMR搅拌机工作过程中功耗低、饲料适口性佳的最优参数组合,为后续卧式双轴TMR搅拌机的研发提供理论依据。本文对卧式双轴TMR搅拌机功耗主要研究及最终结论如下:1.甘草茎秆、青贮、玉米面的物料特性测定。利用赛多利斯MA100含水率测定仪,对全混合日粮组分进行含水率测定试验。通过自制斜面仪对全混合日粮组分之间的静摩擦系数、滚动摩擦系数进行测定。使用CFT-I表面综合测试仪,对甘草茎秆木栓层加载力170 N,往复速度350 r/min,运行时间120 min,往复长度5 mm,摩擦系数为0.23;对甘草茎秆木质层加载力30 N,往复速度350r/min,运行时间120 min,往复长度5 mm,摩擦系数为0.78。使用Design Expert试验设计软件设计试验方案,以加载速度、茎秆不同部位、不同刀刃的不同刃部为试验因素,以最大剪切力、最大剪切强度为试验指标,在英斯特朗8801万能试验机上开展剪切试验。2.对卧式双轴TMR搅拌机关键部件设计并进行理论分析。根据现有试验条件及理论分析对螺旋搅龙进行设计。借鉴莫尔-库伦强度、俞茂宏双剪统一理论对剪切甘草茎秆过程进行理论分析,并探究试验样品的断裂形式。借鉴Darnell-Mol固体输送理论、非塞流固体输送理论、新挤出理论对卧式双轴TMR搅拌机螺旋槽内的物料单元体进行受力分析及物料单元体速度分析,加速度分析等运动分析,构建了物料的连续性方程和运动学方程并对其进行无量纲化线性处理,并以此为基础建立了卧式双轴TMR搅拌机的功耗模型。分析讨论了物料所受结构参数、运动参数及物料特性参数的影响规律,确定后续试验影响因素。3.卧式双轴TMR搅拌机揉切功耗试验研究。以螺旋搅龙转速、加工时间与刀片种类为试验因素,以标准草长率、揉切功耗为试验评价指标,开展三因素三水平Box-Behnken揉切功耗试验。通过对试验结果进行方差分析及交互因素影响分析,可以得出各试验因素对标准草长率影响显著性由大到小顺序为加工时间、刀片种类、搅龙转速;对揉切功耗影响显著性由大到小顺序为为搅龙转速、加工时间、刀片种类。对交互影响因素进行响应曲面分析并进行参数优化,优化结果为:搅龙转速20r/min、加工时间29min、刀片种类为梅花刀片;此时标准草长率82.634%;揉切功耗4525.815 k J,进行验证试验,试验值与模型优化值误差低于4%,可满足实际作业要求。4.卧式双轴TMR搅拌机混合功耗试验研究,以螺旋搅龙转速、加工时间与刀片种类为试验因素,以混合均匀度、混合功耗为试验评价指标,开展三因素三水平Box-Behnken混合功耗试验,对试验结果进行方差分析及交互因素影响分析,可以得出各因素对混合均匀度影响显著性由大到小顺序为加工时间、搅龙转速、刀片种类;对混合功耗影响显著性由大到小顺序为搅龙转速、加工时间、刀片种类。对交互影响因素进行响应曲面分析并进行参数优,优化结果为:当搅龙转速20r/min、加工时间8min、刀片种类选取梅花刀片;此时混合均匀度为80.308%;混合功耗1166.185k J,卧式双轴TMR搅拌机性能到达最佳。进行验证试验,试验值与模型优化值误差低于7%,可满足实际作业要求。研究结果可为后续卧式双轴TMR搅拌机的研发提供理论依据。