機械脈動式除石機故障的改進措施及應用

關立平，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，按密度分層的位能與動能學說，實現了玉米與砂石的篩分。本文闡述了脈動除石機結構原理，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。

關鍵詞：除石機；故障率；改進措施；應用

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

近年來，玉米深加工行業在東北迅猛發展，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致玉米價格持續上漲，同時玉米加工后的下游產品市場競爭激烈，生產企業的邊際貢獻逐漸縮小。因此相當一部分加工企業為了降低成本，不得不選擇低等玉米，以維持利潤空間。這導致低等玉米里經常含有砂石等雜質。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，又能為后續產品質量提供保障。黃龍食品工業有限公司于1990年建廠，是國內大型玉米加工廠，自2015年開始與某流體設備廠合作研制玉米除石機，率先用于濕法淀粉工藝生產除石。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，減少噪聲環境污染，社會與經濟效益十分顯著。

1 除石原理及技術特征

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的有效分離，使物料中的石頭等雜質含量大大降低。首先通過電動減速機帶動端面的輪板機構產生凸輪運動，帶動下側連桿機構運動，在連桿的兩側同時帶動兩個錐斗進行上下往復運動，錐斗在上升和下降的過程中通過與錐斗連接的U型隔膜也產生上下運動，使除石機中的水介質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量，傳感器給PLC發送信號從而控制電磁閥，自動進行排料，沙石經管路脫水后排出，最終實現玉米與石頭分離，達到除石的目的。主要結構如圖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動凸輪連桿機構帶動搖臂做往復運動，脈動頻率在：20～65次/分鐘，從而推動錐斗做往復運動。

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型連接橡膠膜內積存大量砂石和其它尖銳鐵器等雜物，當隔膜在做往復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

當排石輪運轉困難，或無法運轉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，當排石輪卡住時用扳手將排石輪反轉幾下便可清除到卡在輪內砂石因。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排石系統的改進

經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，導致故障率偏高。砂石積存斗提內無法排除，鏈條的頻繁修復及斗提內砂石的清理占用了大量維修精力。

可取消動力轉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系統或時間繼電器控制，排石輪間隔時間設定為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秒后關閉，再間隔15秒，下刀閘閥開啟15秒后關閉。每次排出砂石與少量水，經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結論

通過對改進后階段性測試，機械脈動式玉米除石機技術已趨于成熟，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省了3.0KW 減速機的運轉，降低維護費用的同時，每年節約的電費也是極為可觀的。

機械式脈動水流技術，使得玉米除石分選效率得到大幅度提高的同時，又能做到節能節耗。后期對除石機的在種參數設置均可實現在線調節，使得系統能夠適應不同的分選原料和突發的生產狀況，并最終達到預期的分選除石目的。在經逐步生產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，更為降低生產系統設備磨損和產品質量提供了強有力的保障。

4應用前景

自動控制機械脈動式玉米除石機是一種高效率的現代玉米除石機，是廣泛應用于玉米、薯類淀粉行業中替代水沖溜槽，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備。本套除石系統體積小，重量輕，在土建投資方面節省一定的資源，并能充分適應改造項目的場地條件，靈活的與現有工藝設施設備銜接。相信在玉米深加工行業中，會有更廣闊的應用前景。

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作者簡介：關立平，本科學歷，助理工程師，研究方向：設備維護。