機械脈動式除石機故障的改進措施及應(yīng)用

關(guān)立平，李慶東，孫恩慶

摘要：機械脈動玉米除石機以水作為篩分介質(zhì)，按密度分層的位能與動能學(xué)說，實現(xiàn)了玉米與砂石的篩分。本文闡述了脈動除石機結(jié)構(gòu)原理，重點分析了故障原因及改進的方法措施，解決了在使用中存在的問題。

關(guān)鍵詞：除石機；故障率；改進措施；應(yīng)用

中圖分類號： TH45 文獻標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.14.013

近年來，玉米深加工行業(yè)在東北迅猛發(fā)展，對玉米的需求日漸增長，同時國家政策及市場多方面的不確定因素等導(dǎo)致玉米價格持續(xù)上漲，同時玉米加工后的下游產(chǎn)品市場競爭激烈，生產(chǎn)企業(yè)的邊際貢獻逐漸縮小。因此相當(dāng)一部分加工企業(yè)為了降低成本，不得不選擇低等玉米，以維持利潤空間。這導(dǎo)致低等玉米里經(jīng)常含有砂石等雜質(zhì)。所以在深加工工序中玉米除石機顯得尤為重要，既能降低磨盤磨損，又能為后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。黃龍食品工業(yè)有限公司于1990年建廠，是國內(nèi)大型玉米加工廠，自2015年開始與某流體設(shè)備廠合作研制玉米除石機，率先用于濕法淀粉工藝生產(chǎn)除石。自動控制機械脈動式玉米除石機，能耗極低，磨損小，分離除石效果好，運行安全可靠，減少噪聲環(huán)境污染，社會與經(jīng)濟效益十分顯著。

1 除石原理及技術(shù)特征

機械脈動式玉米除石機采用了水流脈動原理，達到玉米和石頭等雜質(zhì)的有效分離，使物料中的石頭等雜質(zhì)含量大大降低。首先通過電動減速機帶動端面的輪板機構(gòu)產(chǎn)生凸輪運動，帶動下側(cè)連桿機構(gòu)運動，在連桿的兩側(cè)同時帶動兩個錐斗進行上下往復(fù)運動，錐斗在上升和下降的過程中通過與錐斗連接的U型隔膜也產(chǎn)生上下運動，使除石機中的水介質(zhì)形成上下脈動水流運動。

玉米從入料端均勻的給入，在篩板上形成床層。在脈動水流的上升水流作用下，床層逐漸松散、懸浮，這時床層中的顆粒按照其本身比重的特性彼此作相對運動形成分層。上升水流結(jié)束后，在下降水流的作用下，床層逐漸緊密，密度大的石子下沉至底層，密度小的玉米分布在上層，最終實現(xiàn)玉米與沙石的分層。同時錐斗與錐斗連接的隔膜上下運動產(chǎn)生的脈動水流運動也使玉米和石頭向前運動，上層的玉米通過脈動水流運動涌出玉米出料口，進入下道工序中，下層的石頭及雜物達到一定數(shù)量，傳感器給PLC發(fā)送信號從而控制電磁閥，自動進行排料，沙石經(jīng)管路脫水后排出，最終實現(xiàn)玉米與石頭分離，達到除石的目的。主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主殼體安裝在支架上，兩個錐斗用橡膠軟連接U型隔膜連接到主殼體上，連接在支架上的減速機驅(qū)動凸輪連桿機構(gòu)帶動搖臂做往復(fù)運動，脈動頻率在：20～65次/分鐘，從而推動錐斗做往復(fù)運動。

2 改進措施對比分析

在使用過程中橡膠隔膜套和撈砂石斗提機故障偏高，頻繁維修給機修維護帶來極大困擾，本文從以下幾個方面對比闡述改進方法和措施。

2.1支撐軸承形式改進

搖臂錐斗支撐球軸承2310改為滾針軸承，將受力方式由點接觸轉(zhuǎn)化為線接觸，受力形式為線性接觸延長軸承使用壽命，通過比較軸承從每月更換一次延長至1年以上無故障。如圖2與圖3。

2.2 U型隔膜安裝方式改進

隔膜凹面朝上，U型連接橡膠膜內(nèi)積存大量砂石和其它尖銳鐵器等雜物，當(dāng)隔膜在做往復(fù)運動時承受垂直壓力的同時也承受砂石摩擦力等對膠套的綜合應(yīng)力，易造成膠囊磨損和或被尖銳砂石扎漏。通過改進凹面朝下，不存雜物，僅起到彈性軟連接的密封作用，這樣有效的延長了橡膠隔膜的使用壽命，隔膜由原來的1個月出現(xiàn)裂口破損提高到至少6個月以上無損壞。通過改進可大大的降低了維護更換費用，對比見圖4與圖5。

2.3排石輪卡阻的改進

當(dāng)排石輪運轉(zhuǎn)困難，或無法運轉(zhuǎn)時每次都被較大石塊卡塞住不得不拆下排石輪。通過在排石輪軸端部增加加長外六方，當(dāng)排石輪卡住時用扳手將排石輪反轉(zhuǎn)幾下便可清除到卡在輪內(nèi)砂石因。較為方便的因砂石卡住被迫將整個排石輪拆卸抽出，極大地省時省力且較為輕松的解決了卡阻問題，如圖6所示。

2.4排石系統(tǒng)的改進

經(jīng)過從玉米篩選出來的砂石與水的混合物后，需要進行排石，以往采用斗提機撈石分離排出。使用中往往較大砂石流動性差經(jīng)常在斗提底部堆積，因卡住造成斗子變形，傳動鏈條頻繁折斷，導(dǎo)致故障率偏高。砂石積存斗提內(nèi)無法排除，鏈條的頻繁修復(fù)及斗提內(nèi)砂石的清理占用了大量維修精力。

可取消動力轉(zhuǎn)動撈石斗提機改為重力直排篩，排石部分原DN100管線改為垂直向下，改后管線接球閥垂直接到排石篩上方，排石篩上接兩自動刀閘閥，刀閘閥中間加儲砂管。兩刀閘閥通過PLC系統(tǒng)或時間繼電器控制，排石輪間隔時間設(shè)定為30～60分鐘汽缸動作2次，氣缸動作后間隔120秒，上刀閘閥開啟15秒后關(guān)閉，再間隔15秒，下刀閘閥開啟15秒后關(guān)閉。每次排出砂石與少量水，經(jīng)排石篩將砂石與水分離，排出水去地坑，砂石接袋，直排篩的改進可徹底解決砂石篩分排放問題，對比如圖7與圖8所示。

3結(jié)論

通過對改進后階段性測試，機械脈動式玉米除石機技術(shù)已趨于成熟，實際運行中的突出問題已基本解決，故障率已大大降低。特別是在采用直排篩后節(jié)省了3.0KW 減速機的運轉(zhuǎn)，降低維護費用的同時，每年節(jié)約的電費也是極為可觀的。

機械式脈動水流技術(shù)，使得玉米除石分選效率得到大幅度提高的同時，又能做到節(jié)能節(jié)耗。后期對除石機的在種參數(shù)設(shè)置均可實現(xiàn)在線調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的分選原料和突發(fā)的生產(chǎn)狀況，并最終達到預(yù)期的分選除石目的。在經(jīng)逐步生產(chǎn)與實踐摸索中其除石效果還是頗為理想的，砂石的及時有效剔除為后續(xù)玉米加工破碎分離中起到了積極的正向作用，更為降低生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備磨損和產(chǎn)品質(zhì)量提供了強有力的保障。

4應(yīng)用前景

自動控制機械脈動式玉米除石機是一種高效率的現(xiàn)代玉米除石機，是廣泛應(yīng)用于玉米、薯類淀粉行業(yè)中替代水沖溜槽，并利用水利旋流分選理論制成的自裝旋流鋪石除砂器的理想設(shè)備。本套除石系統(tǒng)體積小，重量輕，在土建投資方面節(jié)省一定的資源，并能充分適應(yīng)改造項目的場地條件，靈活的與現(xiàn)有工藝設(shè)施設(shè)備銜接。相信在玉米深加工行業(yè)中，會有更廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]王志奎，等.化工原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]姜培正.過程流體機械[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3]濮良貴.機械設(shè)計教程[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[4]王茁.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[5]陳斌.食品加工機械與設(shè)備[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

作者簡介：關(guān)立平，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：設(shè)備維護。