Chapter 3 物料分选机械与设备

1、 摆动筛
特点: ⑴ 因筛面是平的，故全部筛面都在工作(筛分效率和生 产率较高)； ⑵ 结构简单，制造、安装较容易，调换筛面方便； ⑶ 适用于多种物料和同一种物料的不同规格的筛分； ⑷ 动平衡困难，连杆易损坏，噪音大。
1、 摆动筛
筛子： ① 材料：钢条、金属丝（丝线）编织、冲（钻）孔的薄金属板 ② 筛孔形状：圆形、正方形、长方形等 ③ 筛孔尺寸：应稍大于物料所需分级尺寸。 物料运动特性： 物料在筛面运动主要有两种形式 正向移动：使物料沿筛面倾斜方向向下移动(与倾斜度有关) 反向移动：使物料沿筛面倾斜方向向上移动(与振幅、偏心 轮转速和筛面倾斜角度有关)
能在一定的限度内保持其原有的形状，这是它与固体相同之处；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。
散粒料具有自动分级的性质
由粒度和比重不同的颗粒组成的散粒体，在受到振动或 以某种状态运动时，各种颗粒按其粒度、比重、形状和表面 状态的不同而分成不同层次。
上层：重小、颗粒大而扁、表面粗糙的颗粒浮于上层； 下层：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。
设：
G1 ：分级前的物料量(原始给料量) G2 ：过筛物(筛下物)的物料量 G3 ：未能过筛(筛上物）的物料量 a1：过筛前物料(原始给料)中应含筛下物的百分比 a2 ： 过 筛 物 ( 筛 下 物 ) 中 应 含 筛 下 物 的 百 分 比 ( 如 筛 面 无 破 损 ， 则此值为100％） a3 ： 未 过 筛 物 ( 筛 上 物 ) 中 ， 筛 下 物 所 占 的 百 分 比 ( 留 在 筛 面 上物质中，应通过而未通过的筛下物所占的百分)
圆形筛孔：宽度
圆形筛孔只限制颗粒的宽度，对长度和厚度无限制。 筛分时，颗粒必须竖立起来才能穿过筛面。
当颗粒的长度大于筛孔直径的两倍以上时，尽管其宽度小于筛孔直 径，颗粒也不能穿过筛面，只能在筛面上水平运动。这是因为颗粒粒的 重心没有在筛孔圆内，不能竖立起来。
应用：多用于分离宽度与颗粒差别 较大的杂质，或按宽度不同对颗粒 进行分级。
1、 摆动筛
惯性力平衡：
摆动筛特点：人为地用机械的方法带动微振动，使物料在振动中 移动和分级。 振动带来了噪音，以及影响零部件的寿命，因此必须控制以 防止剧烈振动。摆动筛中振动和平衡是一对矛盾。 ① 平衡重平衡：以平衡重来平衡但筛体惯性力 ② 对称平衡法：在偏心轴上装置两个偏心轮，用两个连杆带动上 下筛体运动
② 转速的影响 倾角越大，振动越大（跳动越大），物料的运动速度越大， 筛分的效果越差．所以为了物料产生正向移动又有轻微的跳 动，则转速不能太快． ③ 振幅与转速有关。当转速高时，振幅可取小些。相反， 则应取大一些。
⑶ 筛面的长度和宽度的关系
物料的过筛速度与筛面的长度关系为： ① 当物料初落筛面时，形成自动分级，过筛量最大，此阶段 时间很短； ② 当物料流过筛面的时，因大部分已在前段过筛，则此段过 筛量显著减少，因此筛面再长作用也不大，即过筛量与筛 长不是正比，所以不必要的延长筛面会使设备庞大，造成 材料浪废。因此不能通过增加筛长来提高生产能力。 ③ 要提高生产能力可增加筛面的宽度，但筛宽也不能过大。 过大会使设备庞大，而且落料不匀，操作不便，故筛面不 能太宽，一般筛宽为600-1200mm（筛面的宽长比为1:67.5）。
2、 滚筒式分级机
Fra Baidu bibliotek工作原理
物料通过料斗流入到滚筒，在其间发生滚转和移动， 并在此过程中通过相应的筛孔流出，以达到分级。
（根据所要分离的等级，滚筒分成相应的组，即组数为级数减1）
特点
工作转速低、连续运转、操作平稳，可安装在建筑物的 高层；筛孔易堵塞、筛分效率低、筛面的利用率不高，只 有 1/8--1/6 的筛面参与工作（可用于青豆、蘑菇等的分 级）。
⑵ 物料在筛面上运动状态的影响
为使物料充分接触筛面，即正常工作的必要条件使：正向位 移>反向位移，但必需有反向位移，因为有它存在才能使物料 有更多地机会通过筛孔和使物料保持轻微的跳动。 为此，偏心距、曲柄半径、轴的转速及筛面倾角等是支配物 料在筛面上运动的几个因素。 ① 倾角的影响 倾角越大，物料运动速度越大，这可使物料层下落，过筛的 机会增多，但需加长筛面，否则会使一部分来不及过筛。 但倾角大，也减少了筛孔的投影面积，和减小反向移动，而 减少与筛面的接触机会，故倾角不能过大。
2、 滚筒式分级机
结构
主要由进料斗、滚筒、摩擦轮、收集料斗和机架等构成。滚 筒由摩擦托轮支承在机架上。集料斗设在滚筒下面，其数目与分 级的数目相同。
2、 滚筒式分级机
多级滚筒式分级机
滚筒式分级机可将多个滚筒同轴相套（或上下排列），筛 孔尺寸由内向外（或由上至下）逐渐增大。
应用：适合于大多数球形水果和蔬菜的分级。
常见的分类依据：分选原理、分选目的和分选对象。 按对象识别原理：筛分、力学、光学、电磁学等大类 ，各类又可按照识别参数为分若干类。
常见食品分选分级方式：
物料宽度：筛分（圆形筛孔：宽度；长形筛孔：厚度） 物料长度：旋转工作面上的袋孔(窝眼) 物料密度：利用颗粒群相对运动过程产生的离析 流体动力特性：在水流或气流中进行分选分级 电磁特性：用于去除食品原料中的铁杂质 光电特性：利用表面颜色差异 内部品质：对水分、糖分、酸度等质量指标，无损检测方法 其它性质
3、辊轴分级机
应用：主要用于球形体或近似球形的果蔬原料，如苹果、
柑橘、番茄和桃子等，按果蔬原料直径大小进行分级。
3、辊轴分级机
结构：主要由进料斗、理料滚筒、辊轴链带、出料输送带
、升降滑道、驱动装置等组成。
3、辊轴分级机
分级部分为一条由竹节形辊轴通过两侧链条连接构成 的链带，辊轴分固定辊和升降辊两种连接形式。 其中固定辊与链条铰接，位置固定，而升降辊浮动安 装于链条连接板的长孔内，升降辊与两侧相邻固定辊 形成一系列分级菱形孔。
---- ④
(a1 − a3 )a2 % η = 100 (a2 − a3 )a1
正常操作中如筛面没有破损，则a2 =100%， 故④式可以变成：
(a1 − a3 ) ×100 % η = 100 (100 − a3 )a1
由此可知，只要测得a1和a3就可算出筛分效率。
常见食品分选分级方式
固体物料的分选机械种类繁多，分类依据多种多样。
㈠ 分级分选的作用
1、保证产品的规格和质量指标； 2、降低加工过程中原料的损耗率； 3、便于加工过程的操作，提高劳动生产率； 4、有利于生产的连续化、自动化； 5、有利于降低产品的成本。
㈡、分级效率
分级效率是指分级的准确程度，是评价分级过 程的一个重要的质量指标。 它是指实际筛下物量与原始给料物中应含筛下 物的比值。
工作原理
(1) 链带在链轮的驱动下连续运行，同时各辊轴因两侧的滚轮 与滑道间的摩擦作用而连续自转。 (2) 果蔬通过进料斗送上辊轴链带，小于菱形孔的果蔬直接穿 过而落入集料斗内。 (3) 较大的果蔬由理料滚筒整理成单层，随后被连续移至分级 工作段，此段内的升降滑道呈倾斜状，使得升降辊逐渐上升， 所形成的菱形孔逐渐变大。 (4) 各孔处的果蔬在辊轴摩擦作用下不断滚动而调整与菱形孔 间的位置关系，当某方向尺寸小于当时菱形孔尺寸时，即穿过 菱形孔落到下面横向输送带的由隔板分割的相应位置上，并被 输送带送出。 (5) 大于孔的果蔬继续随链带前移，在升降辊处于高位时仍不 能穿过菱形孔的果蔬将从末端排出。
筛孔形状和尺寸的选择
取决于筛分物料的粒度及其截面形状。
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。
筛面的运动形式
(1) 静止倾斜筛面
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。
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。
筛选原理
根据物料粒度（厚度、宽度）或形状的不同进行分 选。
• 根据物料粒度大小进行筛选，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。
滚筒
滚筒是一变孔径的筒状筛，沿轴向从进口到最后出口 依孔径从小到大分为几组，组数为需分级数减1，最 后一级物料直接从滚筒的末端排出。 滚筒可用不同方式绕其轴转动。但目前多采用摩擦轮 方式驱动。 为了制造方便，整体滚筒分成几节筒筛，筒筛之间用 角钢连接作为加强圈，如用摩擦轮传动，则又作为传 动的滚圈。
《食品机械与设备》
Chapter 3 食品分选机械与设备
第一节 概述
一、概述
㈠ 分级分选的作用
分选：清除物料中的异物、杂质和不合格个体； 分级：对分选后的物料按品质指标 ( 尺寸、形状、 密度、颜色或品质等) 分成不同等级。 分选与分级作业虽然工作原理和方法各有差 异，但往往可以在同一设备中完成。
影响摆动筛分级效果的因素
⑴ 原料 ① 原料颗粒几何形状的影响 原料颗粒的几何形状的不同，影响其在筛面上的流动情况， 因而分级效果也不同。如圆形的比不规则的好分级。 ② 物料在筛面上受振动而产生自动分级现象 （上层：大、轻、粗粒；中层：混合；下层：小、重、光 滑性）对摆动筛分级有利。如筛面料层较厚、单位流量较 大时，更易产生自动分级。 ③ 干湿物料对分级效果的影响：如干的易分，湿的难分。 ④ 粉状物料分级效果较差。
筛孔形状 长方形 圆形 三角形 正方形/菱形
分离依据 厚度 宽度 形状 颗粒大小
筛分：不能准确按厚度或 宽度分级，只用于初筛上分 离大杂质，或分级要求不高 的场合
长方形筛孔：厚度不同
筛孔只限制颗粒厚度，对其长度和宽度不限制，颗粒无需竖 立即可通过筛孔。因此，筛面只需作水平振动即可。 筛孔长边应与物料运动方向(筛面振动方向)相同。 应用：多用于分离厚度与颗粒厚度相差较大的杂质，或按 厚度不同对颗粒进行分级。 一定范围内，增加筛孔长度可提高 筛分效率。 筛孔长度一般为颗粒长度的2-3倍。 筛孔过长，筛面强度和刚度将降低。
1、 摆动筛
工作注意事项：
使筛体不发生剧烈振动或减少振动： ① 筛体的左右吊杆长短要一致，且不得有扭曲或变形； ② 保证筛面张紧和安装平整，筛体不得向两侧倾斜。
③ 偏心机构和连杆应于筛体的长轴线方向一致，不得有偏差和扭 曲，更换偏心套时要成对更换。
④ 偏心轴套和传动轴必须紧密配合，不得松动。偏心轴套在轴壳 内滑动而不发生晃动等。
(2) 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，筛分效率及生产率较 高。
(3) 高速振动筛：
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。
(4) 平面回转筛面：
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。筛分效率及生产率较高。
(5) 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。
1、 摆动筛
摆动筛：
物料在筛面上以往复直线滑动为主，以振动为辅的筛分 设备。
工作原理：
利用速度和加速度作周期变化，使物料在筛面上产生相 对运动，筛面配备以适当的筛孔，同时在风道里运用适当的 气流速度，按谷物和杂质粒度大小和悬浮速度的不同进行分 离的。
第二节 分级分选机械
一、筛分式分选机械设备
• • • 摆动筛 滚筒式分级机 三辊式果蔬分级机
一、筛分式分选机械设备
根据物料根据物料粒度或形状的不同，用带有孔眼的筛面 对物料进行分选的机器，应用极为广泛。
应用对象：
散粒料 (小到谷物、大米、淀粉、可可，大到柑橘、苹果等）。
散粒料特点：具有流动性和自动分级性能。
筛分效率：
G2 a2 % η = 100 × G1a1
①
根据物料衡算：
G1 = G2 + G3 ------------------ ② G1a1 = G2a2 + G3a3 ---------------③
将②式代入③式，并整理得：
G2 a1 − a3 = G1 a2 − a3
将上式代入①式得：