■ 冷進松 賀 鳴

（1.吉林工商學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林長春 130507；2.糧油食品深加工吉林省高校重點實驗室，吉林長春 130507；3.益海嘉里糧油投資有限公司，上海 200120）

棉籽油粕是棉籽經(jīng)過壓榨后得出的面餅，再經(jīng)過浸出工藝將里面的大部分殘油分離出來，得到的一種微紅或黃色的顆粒狀物品，它是制作飼料的主要原料，它含有的粗蛋白含量可達40%以上。飼料原料預(yù)處理主要包括清理、剝殼、脫皮、粉碎、軟化、膨化、熱處理、干燥等。其目的是除去原料中雜質(zhì)使其符合飼料加工的要求。在收獲、運輸和儲藏過程中會混入一些雜質(zhì)。因此，在進入生產(chǎn)車間以前還需進一步清理，將雜質(zhì)含量降到工藝要求的范圍之內(nèi)，以保證飼料生產(chǎn)的工藝效果和產(chǎn)品質(zhì)量。

含油原料用作飼料主要為取油后副產(chǎn)物，如含有的泥土、植物莖葉、皮殼等雜質(zhì)，會使副產(chǎn)物產(chǎn)生異味等不良影響。原料中的石子、鐵雜等硬雜質(zhì)進入生產(chǎn)設(shè)備和輸送設(shè)備，將使設(shè)備的工作部件磨損和破壞，縮短設(shè)備使用壽命，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。同時，雜質(zhì)的存在，造成車間的環(huán)境污染，工作條件惡化。因此，在進行生產(chǎn)前應(yīng)對原料進行有效的清理和除雜。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

常用的清理設(shè)備有振動清理篩、平面回轉(zhuǎn)篩、旋轉(zhuǎn)篩。由于振動篩清理效率高，工作可靠，因而是飼料廠應(yīng)用最廣泛的一種篩選設(shè)備，如圖1所示。其工作原理是：物料通過進料管進入帶有偏心錐形漏斗的進料口，通過布筒進入喂料箱的散料板上，錐形漏斗可以旋轉(zhuǎn)使得物料正確地落到散料板中間。隨著篩體的振動，物料均勻地散在進料箱的底板上，并沿底板流到篩面的整個寬度上。在喂料箱與篩面的連接處安裝了一個壓力門，使物料能均勻分散于同一高度。物料通過壓力門后布滿了第一層篩面，第一層篩面的篩下物落到第二層篩面上，篩上物則由旁邊的出料口導(dǎo)出。第二層篩面的篩下物落到底板上，從出料口導(dǎo)出。第二層篩面的篩上物經(jīng)過壓力門導(dǎo)出到垂直吸風(fēng)分離器進行風(fēng)選，去除塵土和輕型雜質(zhì)，垂直吸風(fēng)分離器中的風(fēng)速可通過調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)。從垂直吸風(fēng)分離器排出的物料即為凈料。

圖1 振動清理篩結(jié)構(gòu)

2 設(shè)計計算

2.1 振動清理篩工藝參數(shù)的確定

Q=60×B×h×n×s×γ×e

式中：Q——生產(chǎn)能力（kg/h）；

B——篩面寬度（m）；

h——在篩面上物料層的最大高度（m），通常h=10～15 mm，選取h=0.01 m；

n——偏心軸轉(zhuǎn)速（r/min），選取n=320 r/min；

s——偏心軸轉(zhuǎn)一周，物料沿著篩面移動的距離（m），通常s=0.02～0.03 m 選取s=0.03 m；

γ——物料的容重（kg/m3），通常γ=500 kg/m3；

e——物料在篩面上的松散系數(shù)，通常采用0.6～0.8，選取e=0.7。

2.1.1 篩面寬度B

2.1.2 篩面長度L

根據(jù)經(jīng)驗：

B∶L=1∶2～3

即L=2B=3×0.62=1.86 m

實際采用篩面為LS=2 000 m，BS=800 mm的雙層振動平篩。

LS×BS＞L×B

所以所選設(shè)備符合設(shè)計需求。

2.2 篩分效率

在篩分作業(yè)中，篩分效率是衡量篩分過程的質(zhì)量指標(biāo)。篩什效率是指篩下產(chǎn)物重量與原料中篩下級別(篩下級別是指原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料)重量的比值。篩分效率一般以百分?jǐn)?shù)表示。篩分效率可按下式計算：

式中：α——原料中篩下產(chǎn)物含量的百分?jǐn)?shù)；

θ——篩上產(chǎn)物中篩下級別含量的百分?jǐn)?shù)。

將原科和篩上產(chǎn)物進行精確的篩分，根據(jù)篩分結(jié)果即可算出篩下級別含量α及θ。篩分所用篩面的篩孔尺寸和形狀，應(yīng)與測定篩分效率所用的篩子相同。

篩分機械的篩分效率與物料的粒度特性、物料的濕度、篩孔形狀、篩面傾角、篩面長度、篩面的運動特性及生產(chǎn)率等因素有關(guān)。不同用途的篩分機械對篩分效率有不同的要求。

2.3 篩箱的振幅A

篩箱振幅A；是設(shè)計篩子的重要參數(shù)，其值必須適宜，以保證物料充分分層，減少堵塞，以利透篩。通常取A=3～6 mm，其中篩孔大者取大值，篩孔小者取小值。本次設(shè)計選取A=5 mm。

2.4 機架所受篩體最大慣性反作用力與篩體往復(fù)力的總質(zhì)量之比：

式中：Pkmax—機架所受篩體最大慣性反作用力的最大值（kg）；

Gk—篩體往復(fù)力的總質(zhì)量(kg)，選取Gk=200 kg；

ω—往復(fù)運動的角速度(rad/s)；

n—機器轉(zhuǎn)速(r/min)；

λ—振幅，即振動篩行程半徑(m)；

g—重力加速度（m/s2）。

則機架受力Pkmax=1.03Gk=1.03×200=206 kg

2.5 動力學(xué)參數(shù)

對于單軸振動篩，振動器偏心質(zhì)量及偏心距的確定：

式中：Pkmax—振動機體質(zhì)量，Pkmax=206 kg；

m—偏心塊質(zhì)量（kg）；

A—篩箱振幅，A=5 mm；

r—偏心距，r=24 mm。

負(fù)號表示M與m重心在振動中心的兩個不同方向上。

2.6 電動機的選擇

2.6.1 電動機功率計算

慣性振動篩的功率消耗主要是由振動器為克服篩子的運動阻力而消耗的功率N和克服軸在軸承中的摩擦力而消耗的功率來確定，電機的功率為：

式中：N——電機的功率（kW）；

C——阻力系數(shù)，通常C=0.2～0.3；

d——軸承內(nèi)圈直徑（m），通常d=0.1 m；

n——轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)速（r/min），通常n=320 r/min；

η——傳動效率，通常η=0.95；

f——滾動軸承的摩擦系數(shù)，通常f=0.001～0.003，選取f=0.002。

2.6.2 選擇電機

由上式可求N=0.34 kW，選擇傳動電機型號為Y280M1-4，其額定功率為0.55 kW，n=1 450 r/min。

3 結(jié)論

本文根據(jù)生產(chǎn)實際與選型結(jié)構(gòu)設(shè)計原理對振動清理篩篩面尺寸、機架所受篩體最大慣性反作用力、動力學(xué)參數(shù)以及電動機的選擇情況作了詳細(xì)分析和計算。本設(shè)計振動機構(gòu)采用偏心連桿機構(gòu)，利用偏心軸套，通過連桿使篩體作往復(fù)運動的機構(gòu)，其優(yōu)點是具有一定的超載能力，當(dāng)超載時，篩體的轉(zhuǎn)速和振幅均不受影響，缺點是篩體的慣性力不能得到完全的平衡，結(jié)果表明：計算方法與結(jié)果完全符合生產(chǎn)實際和設(shè)備選型需要。

根據(jù)實際情況變化，本設(shè)計采用雙電機帶動雙軸，雙軸做反向同步回轉(zhuǎn)，從而使偏心塊也做反向同步回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力，使篩箱發(fā)生振動。篩箱振動使物料產(chǎn)生向前和向下兩個方向的運動，從而物料在篩面上便沿著這個方向成一定角度的拋分和篩分。通過計算和設(shè)計，然后對其優(yōu)化，能得到理想的產(chǎn)品。在設(shè)備選型基礎(chǔ)上，通過對軸承、皮帶、軸、支承彈簧等設(shè)備主要零件的設(shè)計計算與優(yōu)化。設(shè)備的設(shè)計計算及主要構(gòu)件的選型是進行設(shè)計工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，計算的正確與否直接關(guān)系到設(shè)備是否能正常使用，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品還會不斷的發(fā)展和完善，經(jīng)驗積累和新技術(shù)的應(yīng)用會不斷驗證計算乃至設(shè)備參數(shù)的是否合理。