农产品加工机械3

第三章物料清理与分级机械一、清理和分级的含义二、农产品清理与分级的一般原理和方法（一）气流清选（二）筛选（三）重力分选（四）其它清选清理系指清除异物或杂质。清理工作可以用手拣、洗涤、风选、筛选、磁选、光选等方法来分级系指把清理过的产品按质量不同分离开来,其质量可按照尺寸、形状、密度、结构和颜色来划分。一、清理和分级的含义：二、农产品清理与分级的一般原理和方法:水果、蔬菜可用洗涤的方法清除表面污物。水果、蔬菜是按颜色、损伤情况、大小和重量进行分级。谷物和坚果的清理和分级一般利用下列原理和方法:1.空气动力学特性的不同——气流清选法;2.颗粒大小的不同——筛选法;3.颗粒形状的不同——精选;4.比重的不同——干法比重分选和湿法比重分选;5.磁性的不同——磁选法;6.颜色的不同——光电分选法。（一）气流清选利用物料的空气动力学特性特性进行分选的方法叫气流清选。空气动力特性：是指不同尺寸、形状、密度的物料与空气产生相对运动时受到空气的作用力也不同，以致它们在外力（包括空气作用力、重力及浮力）作用下表现出不同的运动状态。物料的空气动力特性常常用悬浮速度和飞行系数表示。物料悬浮速度愈小其获得气流方向加速度的能力愈强。因此，可以利用物料与杂质悬浮速度的不同进行分选。物料的飞行系数越大，则被气流带走飞行的距离就越大，因此，可以利用物料与杂质飞行系数的不同进行分选。气流清选原理(一)垂直气流3—11.当PG时，dV/dt0，物料向上运动；2.当PG时，dV/dt0，物料向下运动；3.当P=G时，dV/dt=0，物料在气流中既不上升也不下降，而呈悬浮状态，那么，这时的气流速度V为该物料的悬浮速度，用符号Vp表示。物料的悬浮速度Vp是气流清选的主要理论依椐。由于谷粒与杂质的密度、大小和阻力系数不同，其Vp也不同，因此，只要控制气流速度V大于轻杂质的Vp杂，而小于谷粒的Vp谷，则可将二者分离。即谷粒和轻杂分离的气流条件是：Vp杂VVp谷(二)水平气流3—2物料在稳定水平气流中，同样受到重力G和气流作用力P的作用，物料必然沿合力方向运动，轨迹为抛物线，常用水平气流作用力与重力的比值表示物料在其中的空气动力学特性，并称其为物料的飞行系数，即：tgα=P/G合力与重力的夹角越大，物料被气流带走的距离就越远。由于物料与杂质的飞行系数不同，其飞行的轨迹和距离就不同，从而达到分离的目的。(三)倾斜气流3—3倾斜气流与水平气流的分离原理基本相同，但分离效果较水平气流好。思考：为什么？图3—4倾斜气流清选风机谷物轻杂质物料混合物图3—5抛扔物料清选12判断:1、2两种物料的类型？（二）筛选1.筛选原理概念：根据物料粒度的不同，利用一层或数层静止的或运动的筛面对物料进行分选的方法。筛选的任务：清理和分级。由于筛选的主要对象是谷物，就其性质而言，介于固体和液体之间而被称为散粒体。散粒体具有流动性和自动分级性能。这是它与固体相同之处；散粒体具有流动性，其保持形状的能力较小，这是它与液体相似之处。散粒体的自动分层现象:散粒体在受到振动或以某种状态运动时，散粒体的各种颗粒会按它们的粒度、比重、形状和表面状态的不同而分成不同的层次。比重小、颗粒大而扁、表面粗糙的颗粒浮于上层；比重大、颗粒小而圆、表面光滑的颗粒趋于最下层；中间层为混合物料。物料颗粒之间的摩擦力越小，空隙度越大，越易形成自动分级；物料的比重、粒度、形状和表面差别越大，分级而形成的层次越清楚，反之，各层界限就不十分明显，特别是中间层。自动分级的特性为筛选和重力分选创造了有利的条件。产生自动分级的原因，1)流动的谷粒具有液体的性质，颗粒受浮力作用比重小而颗粒大的上浮。2)谷物在流动时松散，孔隙度变大，颗粒之间的摩擦力变小使性质不同的颗粒产生分级。谷物的这种特性，就为利用筛子分选提供了依据。2、筛选的依据根据物料的形状和粒度（厚度、宽度）大小进行筛选，须配备适当的筛孔，使物料与筛面充分接触，并且具有适当的相对运动速度。物料一般由长、宽、厚三维尺寸组成，一般是长＞宽＞厚。筛选一般是根据颗粒的宽度和厚度的不同来进行的。筛子的筛孔形状：有圆形、长方形、三角形、正方形和菱形等。筛孔形状的选择：1.当按谷粒厚度不同分离或分级时，选择长方形筛孔。2.当按谷粒宽度不同分离或分级时，选择圆形筛孔。3.当按谷粒的形状不同分离时，选择三角形筛孔。4.当按谷粒的颗粒大小不同分离时，选择长方形和菱形筛孔.但不能准确按厚度或宽度分级，只用于初清筛上分离大杂质,或分级要求不高的场合。①、长方形筛孔的筛选条件图2—6长方形筛孔筛选原理L1L2L1L2图3—6长方形筛孔筛选原理L1L2图中：C—粮粒的厚度；L2—粮粒的长度度；B—筛孔的宽度；L1—筛孔的长度满足的条件：BC；L1L2；L1=2-3L2。筛子做水平往复运动，筛孔的长边与筛子的振动方向一致。在实际应用中，多用长方形筛孔分离厚度与谷粒厚度相差较大的杂质，或按厚度不同对谷粒进行分级。试验证明，增加这种筛孔的长度可提高其筛分效率，但增加到一定程度后，筛分效率提高很少。筛孔长度一般为谷粒长度的2—3倍。另外，筛孔过长，筛面强度和刚度将被削弱。②、圆形筛孔的筛选条件图3—7圆形筛孔的筛选原理bDL/2GL/2图中：b——粮粒的宽度；L——粮粒的长度；D——筛孔的直径。满足的条件：Db；DL/2。筛分时，谷粒必须竖立起来才能穿过筛面。但是，当谷粒的长度大于筛孔直径的两倍以上时，尽管谷粒的宽度小于筛孔的直径，谷粒也不能穿过筛面，而只能在筛面上水平运动。这是因为谷粒的重心没有在筛孔圆内，谷粒不能竖立起来。在生产中，多用圆形筛孔分离比谷粒宽度大和比谷粒长得多的大杂质，以及比谷粒宽度小的小杂质，或按谷粒的宽度进行分级。各种形状的筛孔，当筛孔面积相同时，长方形筛孔的筛孔面积百分率最大，其次为正方形，圆形的最小。而且，长方形筛孔不易堵塞筛孔。选择筛孔的形状和尺寸，除依靠实际经验参照常用的筛孔选定外，合理的办法是按谷粒和杂质的筛理曲线来确定。筛上物(%)筛孔(mm)图3-8小麦的筛理曲线3．筛面的种类、运动形式及参数图3—9倾斜静止筛面物料靠自重在筛面作直线滑动，小于筛孔的颗粒通过筛孔进行分离。这种筛子因物料相对筛面的运动路程（筛程）较短，筛分效率较低。①、倾斜静止斜面筛（图3－9）②、往复振动筛面（图3—10）图3—10往复振动筛面筛面作往复直线运动，物料沿筛面作往复滑动。筛程较长。可用来清除物料中细小杂物，其筛分效率及生产率均较高。思考:以上两种筛的筛孔容易堵塞,为什么!③、振动筛面（图3—11）图3—11高速振动筛面筛面在垂直平面作圆形或椭圆形平动，也可以作直线运动，物料在筛面上作小的跳动，颗粒不易堵塞筛孔。式中：n—曲柄的工作转速；φ—物料与筛面间的摩擦角；α—筛面倾角；r—曲柄半径。rtgn)()60~45(④、高速振动筛凡是物料在筛面上产生跳动而进行筛选的称为高速振动筛。工作原理:根据物料与杂质粒度的不同，利用一定规格筛孔的筛面作高速振动进行筛理。高速振动筛的结构类似于振动筛，只是因为其振动频率较高，为了减小机器振动，筛体常采用弹性支承，并设有自动平衡振动器，使机器在起动或停车时不致产生共振。rncos)54~40(式中：n—曲柄的工作转速；φ—物料与筛面间的摩檫角；α—筛面倾角；r—曲柄半径。⑤、平面回转筛（图3—12）图3—12平面回转筛筛面在水平面内作圆运动。物料在筛面上作螺旋线运动，筛程最长。筛分效率及生产率均较高。222gfRr式中：r—物料相对于筛面回转半径；R—筛面回转半径；ω—回转角速度；f—物料与筛面间的摩檫系数。思考：上式说明什么问题？⑥、旋转筛面（图3—13）图3—13旋转筛面筛面呈圆筒形或多角筒形，绕一倾斜轴旋转，物料在筛筒内作翻转运动而被筛选。因物料只与部分筛面接触，因而筛分效率较低，适用于物料的初清理。思考:为什么旋转筛面的轴要倾斜安装?⑦、曲筛（弧形筛，图3-14）曲筛a——结构图b——工作图在淀粉加工中，曲筛可用来分离、洗涤胚芽和粗、细纤维，回收淀粉。曲筛的筛面呈弧形，由梯形不锈钢条拼制而成，钢条间构成细长的筛缝，工作时，糊状物料借助重力或以0.2～0.4Mpa的压力沿正切方向喷入筛面,并使其沿整个筛面宽度上均匀分布。物料的运动方向与筛面相切。在运动中，淀粉乳和小渣颗粒漏过筛孔，粗、细纤维则由筛面末端排出。颗粒的筛分情况与筛条的棱是否锋利有直接关系。物料由一根筛条流到另一根筛条的过程中，筛条的棱对料浆产生切割作用，厚度约有1/4筛孔的一层料浆及其中的细粒被棱条切割而被筛下。主要参数：曲筛的分级粒度大致是筛孔尺寸的一半。但随着筛条棱的磨损，通过筛孔的粒度将减小。三、重力分选重力分选分干法重力分选及湿法重力分选。干法重力分选是应用振动和气流作用原理，按物料组成的密度不同进行分选的方法。干法重力分选的典型设备是比重去石机和重力分选机。重力分选往往在筛选之后进行，可分离按尺寸分选法所不能分离的一些杂质。（－）比重去石机比重去石机主要用于粮食加工厂，从小麦、稻谷中分离出并肩石等比重比粮食大的杂质，也可用于分离其它一些谷物中的杂质。是利用粮食与并肩石的比重和悬浮速度不同的特性，借助向上穿过粮食颗粒间隙的气流作用，促使粮食与并肩石分开。并肩石等重杂在下层，在做定向倾斜往复运动的去石板作用下，向出石端运动，浮于上层的粮食在自重作用下，向出料端流动，从而把并肩石从粮食中分离出来。学习重点：①比重去石机的工作原理。②鱼鳞筛面与普通筛面的区别。③比重去石机的操作。比重去石机分吸式比重去石机和吹式比重去石机:吸式比重去石机是在负压状态下分离并肩石的比重去石机,在粮食加工中用的比较多。吹式比重去石机在正压状态下分离并肩石的比重去石机。图3-151、构造（图3—15）进料装置、筛体、吹风系统、传动机构。进料装置：料斗、缓冲匀料板、流量调节装置等；筛体、偏心传动机构组成同一振动体；筛体通过吊杆支承载机架上,去石筛面一般用薄钢板冲压成双面突起鱼鳞形筛孔.吹风系统包括风机、导风板、匀风板、风量调节装置等。图3-15比重去石机(吸式)2、实物照片双层吸式比重去石机鱼鳞筛面在工作中不起筛选作用，而是使空气按一定的方向流动，并阻止并肩石下滑。3、鱼鳞筛结构根据作用不同，去石筛面分为以下几个区段:分离区聚石区精选区分离区：为图中左面等宽部分，物料与砂石在此区作初步分离。聚石区：为图中三角形部分，筛面沿石子运动的方向逐渐收缩，其目的是使分离出来的石子和部分谷粒混合物布满整个聚集段，避免局部筛面被气流吹穿，使通过筛孔的气流均匀分布。精选区（室）：采取了一段反向鱼鳞筛孔的筛板，使气流按相反方向倾斜向上吹出筛孔，同时精选室下部的进风室设有调风板，用来调节穿过精选板鱼鳞孔风力的大小，控制石中含粮的多少。精选区（室）聚石区分离区气流混合物粮石比重去石机往复摆动机构的铰接处,采用较大的吸风罩及吸风门，去石板面上负压大小相近，穿过去石板的风力均匀，风量调节方便，范围大。因此，本去石机的产量在一定的幅度内波动时，均能达到理想的去石效果。比重去石机鱼鳞筛板的倾斜角可在10—14度范围内调节，所以能用于去除不同种类粮食中的并肩石。4、比重去石机的操作1、开车前的准备（1）检查进料斗压力门开阀调节是否灵活。（2）检查去石板，精选板鱼鳞孔有否堵塞，如有堵塞必须进行清理。（3）检查偏心套紧定螺钉，橡胶轴承盖固定罗栓。轴承座与机架联接罗栓及其它重要联接处的螺栓，螺钉有无松动，如有松动须拧紧。2、操作与调节开车时应先关好风道闸门，然后开风机，再慢慢打开风门，同时开机、进料。停车时，先停止进料，后停去石机、风机、关闭风道闸门。停车后，去石板上保留一层物料，利于下次开机后迅速排石。（1）流量调节去石机要求物料沿去石板宽度方向均匀分布，流量稳定，存料斗、下料口不漏风。设备运转正常后，首先调节流量控制闸门，后调节料斗压力门两侧拉伸弹簧，使料斗存有一定量的物料并均匀下料。缓冲槽的角度应调至物料缓慢地散落至去石板为止。（2）吸风量的调节：吸风量是影响去石效果好坏的重要因素。物料在去石板上应