機(jī)械振動在我國糧食制粉設(shè)備中應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

摘 要：文章通過對機(jī)械振動在糧食制粉設(shè)備中應(yīng)用的具體分析，以及對其現(xiàn)狀和存在的問題的深入探討，提出進(jìn)一步研究的緊迫性和必要性。文章從機(jī)械振動的工作原理開始探究，并通過對其設(shè)備的比較總結(jié)出現(xiàn)狀，希望具備一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械振動；糧食制粉設(shè)備；現(xiàn)狀分析

1 概述

振動設(shè)備在糧食制粉加工成套設(shè)備中占很大的比例，諸如往復(fù)振動的清粉機(jī)、振動篩、去石機(jī)等，回轉(zhuǎn)振動的高方平篩、平面回轉(zhuǎn)篩等，機(jī)械振動應(yīng)用非常廣泛，受簡諧激勵進(jìn)行往復(fù)直線振動的設(shè)備是其中一大類別。

我國在1986～1992年間完成了糧食制粉成套設(shè)備的消化吸收工作，所得的設(shè)備在面粉制粉生產(chǎn)中普遍使用[1]。隨著制粉工藝的不斷進(jìn)步，對糧食加工設(shè)備提出更高的要求，而且隨著科技的進(jìn)步，計算機(jī)輔助設(shè)計、仿真設(shè)計等新的設(shè)計理念逐步應(yīng)用在糧食加工設(shè)備的設(shè)計中，設(shè)備的改進(jìn)改型和新型設(shè)備設(shè)計都需要理論研究的支持。作為糧食加工設(shè)備中占很大比例的振動設(shè)備，針對其糧食加工設(shè)備的振動研究的滯后，已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要。所以應(yīng)該通過對糧食加工設(shè)備中機(jī)械振動的進(jìn)一步研究，使糧食加工中該類設(shè)備能夠更快、更好發(fā)展。

2 機(jī)械振動在我國糧食制粉設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 機(jī)械振動的工作原理

糧食制粉系統(tǒng)成套設(shè)備中，機(jī)械振動的應(yīng)用非常廣泛。通過機(jī)械振動使設(shè)備工作面上每一物料顆粒產(chǎn)生不同程度的振動、翻滾，達(dá)到松散狀態(tài)，并且物料連續(xù)的振動可以導(dǎo)致自動分級作用，即物料顆粒在料層中重的下沉，輕的上浮，顆粒小而重的在最下層，顆粒大而輕的在最上層，同時使物料相對于設(shè)備工作面產(chǎn)生滑移、跳動、拋擲運(yùn)動，形成物料流，進(jìn)行持續(xù)工作[1]。

2.2 機(jī)械振動應(yīng)用的分類

根據(jù)振動不同的功能，產(chǎn)生按物料粒度和形狀的不同進(jìn)行篩分的篩選用途和按物料比重不同進(jìn)行分級的分級用途兩種用途。制粉系統(tǒng)中的各型清粉機(jī)設(shè)備、前清理系統(tǒng)中的各型重力去石機(jī)、振動篩等設(shè)備均為利用簡諧激勵下的強(qiáng)迫振動原理的機(jī)械振動設(shè)備。

2.3 應(yīng)用機(jī)械振動原理工作的主要設(shè)備

振動篩是應(yīng)用于小麥清理最廣泛的一種篩選與風(fēng)選相結(jié)合的清理設(shè)備，其主要作用是通過篩選清除混入小麥粒中的大、小、輕雜質(zhì)[2]。使用該設(shè)備時還可以配用垂直吸風(fēng)道對物料進(jìn)行風(fēng)選，以清除其中的輕雜、灰塵。振動篩篩體通常由鋼板用螺栓連接而成，通過中空橡膠墊支撐在固定的機(jī)架上，篩體內(nèi)裝有兩層抽屜式篩格，振動電機(jī)安裝在篩體兩側(cè)，通常與篩體質(zhì)心在同一平面內(nèi)，篩體傾角能在0°～12°、振動角能在0°～45°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；振動頻率920～960r/min；振幅2.5～5.5mm[2～3]。

重力去石機(jī)是糧食加工中前期清理的常用設(shè)備，主要用于清除谷物、小麥中所含的并肩石等雜質(zhì)[2]。通常由進(jìn)料裝置、去石裝置、彈性支撐機(jī)構(gòu)、吸風(fēng)裝置和振動電機(jī)等部分組成。去石裝置內(nèi)為傾斜篩面，篩面傾角在7°左右。在去石裝置前端下部安裝一對相向運(yùn)轉(zhuǎn)的振動電機(jī)提供激振力，驅(qū)動去石裝置作往復(fù)運(yùn)動，振動角30°（可調(diào)）；振動頻率1000r/min；振幅3.5～5mm[4～5]。

清粉機(jī)是小麥制粉加工中的重要設(shè)備，被稱為面粉加工中的三大主機(jī)之一。小麥制粉工藝的目的是盡可能多出灰分含量低的優(yōu)質(zhì)粉，清粉機(jī)就是用來進(jìn)行提純和分級工作的。主要用于面粉廠在小麥皮磨或渣磨后，進(jìn)入心磨研磨之前，利用風(fēng)選、篩選的聯(lián)合作用將碎麩皮，連粉麩皮與純凈的粉粒進(jìn)行分離，以達(dá)到降低灰分，提純面粉，提高面粉質(zhì)量目的。主要分為喂料系統(tǒng)、吸風(fēng)系統(tǒng)、振動篩理系統(tǒng)、篩上物分料系統(tǒng)、篩下物分料系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等部分組成。其振動篩理系統(tǒng)由一組橡膠彈簧墊支撐的篩船組成，篩船內(nèi)裝傾斜的兩層或三層篩格形成的篩面，在一端安裝的一對振動電機(jī)激振力作用下往復(fù)運(yùn)動。篩面傾角1.2°；激振力與水平面夾角7°～7.5°；振動角篩體前端拋角10°～15°，篩體后端拋角5°～10°；振動頻率560r/min；振幅4.25～4.5mm[6～11]。

2.4 機(jī)械振動設(shè)備的比較分析

2.4.1 相同之處

由上述介紹可知，振動篩、重力去石機(jī)、清粉機(jī)均為在激勵下的受迫振動，通過對激勵源的分析，一對相向運(yùn)動的振動電機(jī)提供的激勵為簡諧激勵，所以其振動情況為在簡諧激勵下的受迫振動。雖然振動頻率、振幅、振動角等振動參數(shù)由于功能要求和所處理的物料的不同有所差別，但其工作原理是相同的。

2.4.2 不相同之處

在相同的工作原理下，仔細(xì)分析振動體的運(yùn)動狀態(tài)，也有著一些不同。從激勵作用位置的不同可將這三種設(shè)備分為兩類，振動篩的激勵源——振動電機(jī)安裝在振動體的質(zhì)心位置，激振力直接作用在質(zhì)心上，振動體在激振力的作用下做簡諧振動，振動體各處的運(yùn)動狀態(tài)與質(zhì)心的運(yùn)動保持一致；重力去石機(jī)、清粉機(jī)與振動篩相比則不同，其激勵源——振動電機(jī)安裝振動體的一端，激振力偏離振動體質(zhì)心，激振力對振動體質(zhì)心產(chǎn)生一個往復(fù)的轉(zhuǎn)矩，這使得振動體在激振力的作用下除了做簡諧振動外，還有一個圍繞質(zhì)心的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。

3 機(jī)械振動在我國糧食制粉設(shè)備應(yīng)用中存在的問題

國內(nèi)在設(shè)備使用領(lǐng)域方面的研究發(fā)展較快，但更多的研究努力在設(shè)備的性能效果分析和參數(shù)設(shè)計上，如物料在振動篩面上的運(yùn)動情況研究、不同性質(zhì)物料振動篩理的參數(shù)設(shè)計等研究較為深入，明確提出了各類糧食加工振動設(shè)備性能參數(shù)，但在振動設(shè)備預(yù)定參數(shù)下設(shè)備本身運(yùn)動性能分析方面的研究還比較欠缺。清粉機(jī)、重力去石機(jī)、振動篩等設(shè)備，均采用振動電機(jī)提供激振力，橡膠彈簧墊阻尼、隔振等工作原理基本一致，國內(nèi)的一些研究雖然提出了一些關(guān)于振動電機(jī)激振力、阻尼力、振動體質(zhì)量等參數(shù)與振動狀態(tài)的關(guān)系，但其實(shí)際可操作性不強(qiáng)，并不能滿足糧機(jī)加工廠家實(shí)際的設(shè)計計算的需要。

4 結(jié)語與展望

文章介紹了機(jī)械振動在我國糧食制粉設(shè)備中應(yīng)用的現(xiàn)狀，分析了機(jī)械振動在糧食制粉設(shè)備應(yīng)用中存在的主要問題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會的發(fā)展，機(jī)械振動在我國糧食制粉設(shè)備中應(yīng)用的合理性和可操作性會得到進(jìn)一步的完善和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]顧堯臣.糧食加工設(shè)備工作原理、設(shè)計和應(yīng)用[M].湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

[2]郭禎祥.小麥加工技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]李智.基于粒子群算法的往復(fù)振動篩運(yùn)動參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].糧食與飼料工業(yè)，2004（4）.

[4]張或定.振動電機(jī)驅(qū)動型比重去石機(jī)和比重分級去石機(jī)的分析與計算[J].糧食與飼料工業(yè)，1990（4）.

[5]王俊發(fā)，魏天路，王叢祥，等.比重去石機(jī)的原理及工作參數(shù)分析[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報，2001（3）.

[6]陳純賓，茍海平，溫采涌.FQFD46×2×3清粉機(jī)的研制[J].糧食與飼料工業(yè)，2001（10）.

[7]薛維華.國產(chǎn)清粉機(jī)篩理的振動設(shè)計[J].面粉通訊，2008（3）.

[8]周惠明，陳正行.小麥制粉與綜合利用[M].中國輕工業(yè)出版社，2001.

[9]制粉設(shè)備消化吸收組.商業(yè)部制粉設(shè)備消化吸收成果總結(jié)（一）[J].面粉通訊，1991（1）.

[10]制粉設(shè)備消化吸收組.商業(yè)部制粉設(shè)備消化吸收成果總結(jié)（二）[J].面粉通訊，1991（2）.

[11]英國和愛爾蘭國家制粉工作者聯(lián)合匯編（全國糧倉機(jī)械情報中心站譯）.實(shí)用制粉學(xué)[Z].1984：384-385.

作者簡介：李倩（1975，12-），女，講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向：機(jī)械設(shè)計及理論。