大型單層振動去石機(jī)的篩面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及影響去石效率的關(guān)鍵要素分析

曾曉鋼 胡柏生 吳衡 馬峰

摘要：大型單層振動去石機(jī)通常是在TQSX型吸式比重去石機(jī)基礎(chǔ)上擴(kuò)寬去石篩面的有效篩選寬度來實(shí)現(xiàn)的，但是隨著篩面的擴(kuò)寬，整個(gè)設(shè)備機(jī)械穩(wěn)定性變差，去石工藝中所需的風(fēng)壓風(fēng)量隨之增大，能耗顯著增加，去石工藝效果的不確性也變得更大。文章分析總結(jié)了大型單層振動去石機(jī)篩面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所要處理好的4個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)分析了大型單層振動去石機(jī)設(shè)備在現(xiàn)代碾米工藝中剔除并肩石雜質(zhì)的關(guān)鍵要素。

關(guān)鍵詞：大型單層振動去石機(jī)；篩面結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；關(guān)鍵要素

中圖分類號：TS212.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230325

Key points in screen surface structure designation of the large single-layer vibrating stone removal machine and analysis of the key factors affecting the efficiency of stone removal

Zeng Xiaogang， Hu Baisheng， Wu Heng， Ma Feng

（Hunan Chenzhou Grain and oil Machinery Co.， LTD， Chenzhou， Hunan 423000）

Abstract： The large single-layer vibration de-stoner is usually achieved by widening the effective screening width of the stoner screen surface on the TQSX type suction specific gravity de-stoner product， but with the widening of the screen surface， the mechanical stability of the entire equipment become worse， the wind pressure air volume required in the stoner process increases， the energy consumption increases significantly， and the uncertainty of the stoner process effect become greater. This text introduced and summarized four"design points" which should be dealt with in the design of screen surface of large single-layer vibrating de-stoner， and analyzed the key elements of removing the impurities of side stone in modern rice milling process using large single-layer vibration stone removal equipment.

Key words： large single-layer vibrating stone removal machine， screen surface structure， design key points， key elements

為了響應(yīng)國家節(jié)能降耗的政策，追求經(jīng)濟(jì)效益性，市場上逐步涌現(xiàn)出許多日產(chǎn)量高達(dá)500～3 000 t的大型化成套碾米工程項(xiàng)目。伴隨著碾米成套工程的大型化、節(jié)能化以及自動化技術(shù)程度的發(fā)展與推廣，大型化的碾米機(jī)械設(shè)備也受到了廣大用戶越來越多的青睞[1-2]。在現(xiàn)代成套碾米加工過程中，對原糧稻谷中并肩石的有效剔除，仍然是影響整個(gè)大型碾米工程項(xiàng)目出米質(zhì)量的關(guān)鍵工序。

1 大型單層振動去石機(jī)篩面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

近年來，許多大型米廠項(xiàng)目所要求的精米產(chǎn)量愈來愈高，單層振動去石機(jī)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也需要滿足產(chǎn)量越來越大的需求，常見的方法就是增加去石篩面寬度來實(shí)現(xiàn)。市場上常見的去石篩面寬度為2.0、2.5、2.8、3.0 m[3]。下面主要以設(shè)計(jì)2.5 m篩面寬度結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行闡述。

1.1 大型篩面功能區(qū)域與特性

根據(jù)去石機(jī)設(shè)備的工作原理，將去石篩面從出料端到出石口端依次劃分為分離區(qū)域、采石區(qū)域、精選區(qū)域及凈稻谷流出口四部分（如圖1所示），其中分離、采石、精選區(qū)域?yàn)楣δ軈^(qū)域。

相對于傳統(tǒng)的采用單一或兩個(gè)收縮角的小型去石機(jī)產(chǎn)品，大型單層振動去石機(jī)篩面寬度尺寸存在較大增幅，因此出石口精選室分布數(shù)量較多，多的可達(dá)6個(gè)以上。實(shí)踐[4]證明，出石口精選室分布個(gè)數(shù)不僅會影響整臺去石機(jī)的去石效果，也會影響整機(jī)所需配備的風(fēng)機(jī)動力、風(fēng)壓風(fēng)量及能耗。一般情況下，遵循以下4個(gè)要點(diǎn)來完成大型去石篩面出石口精選室的布局形狀設(shè)計(jì)。

（1）寬度方向大于或等于2.0 m的大型去石篩面采用多個(gè)收縮角來設(shè)計(jì)布局，收縮角盡量保持在45o或60o左右。

（2）出石口精選室數(shù)量盡量采用3個(gè)或4個(gè)來布局，不宜過多或過少。

（3）篩面出石端的各采石區(qū)域面積盡量均分一致，以保持各出石口的精選室在去石工作狀態(tài)時(shí)出石量的一致性。

（4）綜合考慮風(fēng)機(jī)動力配置因素，對出石口精選室布局在篩面寬度方向的尺寸取整。

考察國內(nèi)市場上同類型大型單層振動去石機(jī)，如TQSX225型、TQSX250型、TQSX280型去石機(jī)，均采用3個(gè)出石口精選室布局，收縮角為60o左右?，F(xiàn)以TQSX250型去石機(jī)的篩面設(shè)計(jì)布局為例進(jìn)行設(shè)計(jì)、討論，如圖2、圖3所示。

TQSX250型去石機(jī)的篩面布局優(yōu)劣勢：

（1）篩面的3個(gè)采石區(qū)的面積S2幾乎均等，所布局的出石口精選室數(shù)量少，產(chǎn)品使用過程中，3個(gè)出石口的一致性好，易于清理維護(hù)。

（2）篩面的總透風(fēng)區(qū)面積S=3S2+S3，經(jīng)校核S=2 203 956.9 mm2合理，對產(chǎn)品所需搭配風(fēng)機(jī)動力不高，降低風(fēng)機(jī)動力功耗。

（3）篩面采用了60o的收縮角布局，相對45o的收縮角的布局來說，產(chǎn)品在使用一段時(shí)間后3個(gè)采石區(qū)的谷石混合物料層堆積會相對較厚，對物料懸浮程度有一定的影響。

1.2 大型篩面設(shè)計(jì)思路與方法

以TQSX250型去石機(jī)的篩面設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)介紹相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)思路與方法。

通常大型去石機(jī)產(chǎn)品的篩面縱向尺寸即從原糧出料端到出石口端的尺寸通常與傳統(tǒng)去石機(jī)產(chǎn)品相同，這里設(shè)定為1 360 mm。初步設(shè)定收縮角為50o，側(cè)面收縮點(diǎn)離出料端尺寸為700 mm，可推斷出篩面?zhèn)瓤蛐螤钍湛s為155o夾角。TQSX250型去石機(jī)篩面寬度方向尺度初始為2 600 mm，設(shè)定出石口精選室布局個(gè)數(shù)為4個(gè)，出料槽寬度尺寸為140 mm，繪制簡略圖，如圖4所示。

繪制草圖后，可初步算出篩面出石端的前面尺寸為1 984 mm，若布局4個(gè)出石口精選室結(jié)構(gòu)，則需要均分為3段，每段距離D =（1 984-110）÷3=624.7 mm（精選室底板寬度取110 mm；考慮到精選室罩與吸風(fēng)罩部件間留有安裝距離），取整數(shù)，即出石口精選室間距D=625 mm，如圖5所示。

繪制出TQSX250型去石機(jī)篩面上預(yù)先布置的分料板，并評估篩面的趟料板的位置，同時(shí)預(yù)留分料板頂點(diǎn)與原糧流瀑布線的間距（預(yù)設(shè)40～50 mm）即可，繪制吸風(fēng)罩外形示意框，初步測量中間區(qū)域的收縮角度48.6o，兩側(cè)邊上的收縮角度為49.3o，采石區(qū)域的張口大小分別為625 mm與650 mm，收縮角與最初設(shè)定的50o基本一致，考慮到制作工藝參數(shù)及產(chǎn)品所需配置原風(fēng)機(jī)動力，對部分尺寸取整和微調(diào)即可，如圖6所示。

考慮去石機(jī)產(chǎn)品在使用時(shí)所需風(fēng)機(jī)動力，基于節(jié)能角度考慮將收縮角取整為48o，微小調(diào)整篩面寬度方向尺寸，使采石區(qū)域張開程度盡量接近，經(jīng)過調(diào)整后收縮角為48o，邊上采石區(qū)域尺寸640 mm與中間采石區(qū)域尺寸625 mm比較接近，篩面寬度方向尺寸為2 580 mm與設(shè)計(jì)參數(shù)2 500 mm也很接近，均在可接受的范圍內(nèi)，具體參數(shù)如圖7與圖8所示。

1.3 大型篩面設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)

通過TQSX250篩面形狀的設(shè)計(jì)過程，大型篩面設(shè)計(jì)的4個(gè)要點(diǎn)總結(jié)為：① 出石口端到原糧出料端尺寸按傳統(tǒng)的去石機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，基本維持不變；② 根據(jù)出石口端尺寸與出石口精選室布局個(gè)數(shù)均分為對應(yīng)幾段，采石區(qū)域盡量面積均等化；③ 確定好是采用60o收縮角還是45o的收縮角；④ 綜合考慮，微調(diào)并取整相關(guān)參數(shù)。只要掌握好大型篩面設(shè)計(jì)的4個(gè)要點(diǎn)，即可快速完成大型去石機(jī)篩面形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作往往能起到事半功倍的效果。

2 大型去石機(jī)去石效率的關(guān)鍵要素剖析

2.1 影響去石效率的關(guān)鍵要素

根據(jù)大型振動去石機(jī)工作原理以及多年的調(diào)校經(jīng)驗(yàn)，影響去石效率關(guān)鍵要素為篩面傾斜角度、篩孔風(fēng)速、篩面趟料均勻性以及振動電機(jī)的振動角度。從設(shè)計(jì)失效模式影響分析（DFMEA）的角度，各要素對去石效率影響如下：

（1）篩面傾斜角度：單層振動去石機(jī)的篩面傾斜角度大小可根據(jù)產(chǎn)量與去石效率做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。相對老式TQSX去石機(jī)，大型單層振動去石機(jī)篩面較寬，相對分離區(qū)域長度較短，篩面傾斜角度設(shè)定在6.5o～7.5o較為妥當(dāng)。若篩面角度過大，懸浮物料流速快，即篩寬度單位流量大，會出現(xiàn)原料懸浮與分層不充分，并肩石夾在其中出現(xiàn)去石不干凈現(xiàn)象。若篩面角度過小，料層變厚，懸浮與流速變慢，即篩寬度單位流量小，去石效率會稍高些，但也會出現(xiàn)篩面上的采石區(qū)域間的物料偏厚，在篩面吸風(fēng)量一定的情形下，出石口會帶出糙米或原糧，即常說的“石中帶糧”現(xiàn)象，同時(shí)相對單位能耗的產(chǎn)量變小。

（2）篩孔風(fēng)速：通常用吸風(fēng)罩內(nèi)的負(fù)壓值來反映篩孔風(fēng)速的大小（產(chǎn)品配有數(shù)顯式負(fù)壓表，負(fù)壓值讀數(shù)為165～175 Pa較好）。負(fù)壓值大說明懸浮物料層厚，料層中夾有并肩石從而去石不干凈，負(fù)壓值小說明懸浮物料層薄，料層常被穿透，從而降低去石效果。

（3）篩面趟料均勻性：如果篩面寬度方向趟料均勻，則各排石口均勻性良好，不會出現(xiàn)一個(gè)出石多，另一個(gè)出石少的現(xiàn)象；反之，趟料不均勻，則會出現(xiàn)一個(gè)出石多，另一個(gè)出石少的現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)“石中帶糧”的現(xiàn)象。

（4）振動電機(jī)角度：振動電機(jī)里面偏心塊的激震角度反映并肩石在篩面上的拋擲角大小，角度在35o～38o，排石快，角度在39o～42o，排石慢，但原料在篩面上的分層更充分。

實(shí)踐表明，從篩面傾斜角度、篩孔風(fēng)速與篩面寬度方向的趟料均勻性三方面調(diào)整好大型去石機(jī)的參數(shù)，即可使各類原料在清理去石工藝中達(dá)到“斷石”要求。

2.2 試驗(yàn)及分析

由表1可知，在篩內(nèi)負(fù)壓值即篩內(nèi)風(fēng)量風(fēng)壓一定情形下，對同一種原糧來說單位篩寬流量越力、風(fēng)壓風(fēng)量及能耗。通常情況下，寬度方向大于或等于2.0 m的大型去石篩面采用多個(gè)收縮角來設(shè)計(jì)布局，收縮角盡量保持在45o或60o左右，出石口精選室數(shù)量盡量采用3個(gè)或4個(gè)，篩面出石端的各采石區(qū)域面積盡量均分一致。

（2）對篩面傾斜角度、篩孔風(fēng)速及單位篩寬流量等因素進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可以找到大型單層振動去石機(jī)對原糧的最佳工作狀態(tài)，達(dá)到預(yù)期的去石效率。對于谷物類原糧去石，推薦在篩面傾斜角6.5o～7.5o，篩孔風(fēng)速即篩內(nèi)負(fù)壓值165～175 Pa，大，去石效率越低。同一單位篩寬下料流量下，隨篩面傾斜角度增大，加工產(chǎn)量上升，但去石效率下降。試驗(yàn)結(jié)果表明，只有從篩面傾斜角度、篩孔風(fēng)速以及單位篩寬流量的各因素中進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，才可以找到大型單層振動去石機(jī)的最佳工作狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的去石效果。對于谷物類原糧去石，推薦在篩面傾角6.5o～7.5o，篩孔風(fēng)速即篩內(nèi)負(fù)壓值165～175 Pa，單位篩寬流量25.0～35.0 kg /（cm·h）的條件下進(jìn)行。

3 結(jié) 論

（1）出石口精選室分布個(gè)數(shù)不僅會影響整臺去石機(jī)的去石效果，也會影響整機(jī)所需配備的風(fēng)機(jī)動單位篩寬流量25.0～35.0 kg / （cm·h）的條件下進(jìn)行。

參 考 文 獻(xiàn)

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