机械脉动式除石机故障的改进措施及应用

关立平，李庆东，孙恩庆

摘要：机械脉动玉米除石机以水作为筛分介质，按密度分层的位能与动能学说，实现了玉米与砂石的筛分。本文阐述了脉动除石机结构原理，重点分析了故障原因及改进的方法措施，解决了在使用中存在的问题。

关键词：除石机；故障率；改进措施；应用

中图分类号： TH45 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.14.013

近年来，玉米深加工行业在东北迅猛发展，对玉米的需求日渐增长，同时国家政策及市场多方面的不确定因素等导致玉米价格持续上涨，同时玉米加工后的下游产品市场竞争激烈，生产企业的边际贡献逐渐缩小。因此相当一部分加工企业为了降低成本，不得不选择低等玉米，以维持利润空间。这导致低等玉米里经常含有砂石等杂质。所以在深加工工序中玉米除石机显得尤为重要，既能降低磨盘磨损，又能为后续产品质量提供保障。黄龙食品工业有限公司于1990年建厂，是国内大型玉米加工厂，自2015年开始与某流体设备厂合作研制玉米除石机，率先用于湿法淀粉工艺生产除石。自动控制机械脉动式玉米除石机，能耗极低，磨损小，分离除石效果好，运行安全可靠，减少噪声环境污染，社会与经济效益十分显著。

1 除石原理及技术特征

机械脉动式玉米除石机采用了水流脉动原理，达到玉米和石头等杂质的有效分离，使物料中的石头等杂质含量大大降低。首先通过电动减速机带动端面的轮板机构产生凸轮运动，带动下侧连杆机构运动，在连杆的两侧同时带动两个锥斗进行上下往复运动，锥斗在上升和下降的过程中通过与锥斗连接的U型隔膜也产生上下运动，使除石机中的水介质形成上下脉动水流运动。

玉米从入料端均匀的给入，在筛板上形成床层。在脉动水流的上升水流作用下，床层逐渐松散、悬浮，这时床层中的颗粒按照其本身比重的特性彼此作相对运动形成分层。上升水流结束后，在下降水流的作用下，床层逐渐紧密，密度大的石子下沉至底层，密度小的玉米分布在上层，最终实现玉米与沙石的分层。同时锥斗与锥斗连接的隔膜上下运动产生的脉动水流运动也使玉米和石头向前运动，上层的玉米通过脉动水流运动涌出玉米出料口，进入下道工序中，下层的石头及杂物达到一定数量，传感器给PLC发送信号从而控制电磁阀，自动进行排料，沙石经管路脱水后排出，最终实现玉米与石头分离，达到除石的目的。主要结构如图1所示。

主壳体安装在支架上，两个锥斗用橡胶软连接U型隔膜连接到主壳体上，连接在支架上的减速机驱动凸轮连杆机构带动摇臂做往复运动，脉动频率在：20～65次/分钟，从而推动锥斗做往复运动。

2 改进措施对比分析

在使用过程中橡胶隔膜套和捞砂石斗提机故障偏高，频繁维修给机修维护带来极大困扰，本文从以下几个方面对比阐述改进方法和措施。

2.1支撑轴承形式改进

摇臂锥斗支撑球轴承2310改为滚针轴承，将受力方式由点接触转化为线接触，受力形式为线性接触延长轴承使用寿命，通过比较轴承从每月更换一次延长至1年以上无故障。如图2与图3。

2.2 U型隔膜安装方式改进

隔膜凹面朝上，U型连接橡胶膜内积存大量砂石和其它尖锐铁器等杂物，当隔膜在做往复运动时承受垂直压力的同时也承受砂石摩擦力等对胶套的综合应力，易造成胶囊磨损和或被尖锐砂石扎漏。通过改进凹面朝下，不存杂物，仅起到弹性软连接的密封作用，这样有效的延长了橡胶隔膜的使用寿命，隔膜由原来的1个月出现裂口破损提高到至少6个月以上无损坏。通过改进可大大的降低了维护更换费用，对比见图4与图5。

2.3排石轮卡阻的改进

当排石轮运转困难，或无法运转时每次都被较大石块卡塞住不得不拆下排石轮。通过在排石轮轴端部增加加长外六方，当排石轮卡住時用扳手将排石轮反转几下便可清除到卡在轮内砂石因。较为方便的因砂石卡住被迫将整个排石轮拆卸抽出，极大地省时省力且较为轻松的解决了卡阻问题，如图6所示。

2.4排石系统的改进

经过从玉米筛选出来的砂石与水的混合物后，需要进行排石，以往采用斗提机捞石分离排出。使用中往往较大砂石流动性差经常在斗提底部堆积，因卡住造成斗子变形，传动链条频繁折断，导致故障率偏高。砂石积存斗提内无法排除，链条的频繁修复及斗提内砂石的清理占用了大量维修精力。

可取消动力转动捞石斗提机改为重力直排筛，排石部分原DN100管线改为垂直向下，改后管线接球阀垂直接到排石筛上方，排石筛上接两自动刀闸阀，刀闸阀中间加储砂管。两刀闸阀通过PLC系统或时间继电器控制，排石轮间隔时间设定为30～60分钟汽缸动作2次，气缸动作后间隔120秒，上刀闸阀开启15秒后关闭，再间隔15秒，下刀闸阀开启15秒后关闭。每次排出砂石与少量水，经排石筛将砂石与水分离，排出水去地坑，砂石接袋，直排筛的改进可彻底解决砂石筛分排放问题，对比如图7与图8所示。

3结论

通过对改进后阶段性测试，机械脉动式玉米除石机技术已趋于成熟，实际运行中的突出问题已基本解决，故障率已大大降低。特别是在采用直排筛后节省了3.0KW 减速机的运转，降低维护费用的同时，每年节约的电费也是极为可观的。

机械式脉动水流技术，使得玉米除石分选效率得到大幅度提高的同时，又能做到节能节耗。后期对除石机的在种参数设置均可实现在线调节，使得系统能够适应不同的分选原料和突发的生产状况，并最终达到预期的分选除石目的。在经逐步生产与实践摸索中其除石效果还是颇为理想的，砂石的及时有效剔除为后续玉米加工破碎分离中起到了积极的正向作用，更为降低生产系统设备磨损和产品质量提供了强有力的保障。

4应用前景

自动控制机械脉动式玉米除石机是一种高效率的现代玉米除石机，是广泛应用于玉米、薯类淀粉行业中替代水冲溜槽，并利用水利旋流分选理论制成的自装旋流铺石除砂器的理想设备。本套除石系统体积小，重量轻，在土建投资方面节省一定的资源，并能充分适应改造项目的场地条件，灵活的与现有工艺设施设备衔接。相信在玉米深加工行业中，会有更广阔的应用前景。

参考文献

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[5]陈斌.食品加工机械与设备[M].北京：机械工业出版社，2012.

作者简介：关立平，本科学历，助理工程师，研究方向：设备维护。