1 平篩的興起

　　平篩和磨粉機(jī)都是最重要的制粉主機(jī)設(shè)備。兩者相輔相成，是小麥制粉由簡(jiǎn)單機(jī)械化的磨坊，發(fā)展成為自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)的面粉工廠必須的設(shè)備。

　　磨粉機(jī)具有高速的研磨功能，可以快速地剝刮破碎；平篩具有寬闊的篩理面積，可以精細(xì)地篩選分級(jí)，兩者配合工作才能夠適應(yīng)工業(yè)化大生產(chǎn)的要求。小麥制粉步入現(xiàn)代化大生產(chǎn)的時(shí)間，西方工業(yè)化國(guó)家大約在 19 世紀(jì)后半期，標(biāo)志是設(shè)備采用平篩和大型復(fù)式磨粉機(jī)。我國(guó) 20 世紀(jì)初期，上海、哈爾濱等地先后引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，建成多座擁有 50~60 部磨粉機(jī)的大型面粉廠。

　　平底篩格可以具有良好的篩理效果，但篩上物不便于連續(xù)自動(dòng)排出，所以磨篩聯(lián)機(jī)工作的磨坊，大都采用圓篩作為篩理設(shè)備�！皳荦X”的發(fā)明和應(yīng)用，是平篩研制取得成功的關(guān)鍵。當(dāng)篩格作水平圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)在長(zhǎng)條形篩格一側(cè)的撥齒，可以推動(dòng)篩面上的物料作圓周運(yùn)動(dòng)并不斷向前推進(jìn)，使物料既可得到充分篩理又伴有自動(dòng)分級(jí)功能。平篩篩格的高度很小可以迭置使用，一臺(tái)平篩的有效篩理面積遠(yuǎn)大于圓篩，因此結(jié)構(gòu)緊湊、篩理效果優(yōu)良的平篩，理所當(dāng)然成為最主要的篩理設(shè)備。百余年來(lái)我國(guó)面粉工廠先后應(yīng)用過(guò)的平篩，有單體扁平篩、雙體挑擔(dān)篩和圓型檢驗(yàn)平篩三種基本型式。

　　上世紀(jì)前半期我國(guó)各地的面粉工廠，應(yīng)用最多的平篩是美國(guó)制造的扁平篩。它的主軸和平衡塊設(shè)置在篩下的地面上，木質(zhì)篩箱的高度約為 0.5 m,外形類(lèi)似巨大的扁平盒子，箱內(nèi)裝有 12 層分隔為長(zhǎng)條形的篩格，隔斷一側(cè)設(shè)有推進(jìn)物料的撥齒。由于篩格沒(méi)有清理篩面的刷子和推料塊，所以除配有篩的篩格外還必須設(shè)有撥齒的底面格，以便承接篩下物并送出篩外。由于 12 層篩格中有近半數(shù)為底面格，配有篩網(wǎng)的篩格只有 6、7 層，所以平篩的有效篩理面積很小，相應(yīng)占用車(chē)間的面積較大，這也是它以后被挑擔(dān)篩和高方篩所取代的一項(xiàng)重要原因。扁平篩的篩網(wǎng)根據(jù)材質(zhì)的不同，清理篩面分別采用小麥、皂筴子和擺動(dòng)鏈條。小麥和皂筴子在篩格上隨物料流動(dòng)工作，但不隨物料排出篩箱，流至底層后由特制的螺旋筒提升至上層循環(huán)使用。它的獨(dú)到之處，一是平篩運(yùn)行時(shí)可以增減清理物料的顆粒數(shù)量調(diào)節(jié)篩理效率，二是清理篩面均勻，不留有死角。

　　上世紀(jì)中期，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高方篩質(zhì)量尚不過(guò)關(guān)，所以各糧機(jī)廠批量生產(chǎn)的平篩，都是仿制曾廣泛用于歐洲各國(guó)的挑擔(dān)篩。我國(guó)將該類(lèi)平篩稱(chēng)為挑擔(dān)篩，是因?yàn)樗�的傳�?dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在篩體上方，下方兩端各設(shè)一組篩格，類(lèi)似挑擔(dān)的形象。挑擔(dān)篩的性能優(yōu)于扁平篩主要有 3 方面：①篩格設(shè)有在環(huán)形軌道上運(yùn)行的毛刷，既可清理篩網(wǎng)，又能推動(dòng)篩下物流至出口通道，不需要設(shè)收集篩下物的底板格，12 或 14 層的篩格每層都設(shè)有篩網(wǎng)，所以增大了有效篩理面積。②上下兩個(gè)平衡塊設(shè)在兩個(gè)篩箱的中間，平衡塊和篩體運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的慣性矩，匯交于同一水平面，不會(huì)在主軸上產(chǎn)生力偶。③不設(shè)篩箱，篩格迭置后由角鋼包角和圓鋼拉條緊固成為一體，既有利于減輕篩體重量，又可使篩格聯(lián)接緊密不會(huì)竄漏。

　　圓型檢驗(yàn)平篩是美國(guó)人率先研制成功的。19 世紀(jì)后期美國(guó)面粉工業(yè)迅猛發(fā)展，效能不高的扁平篩已不能適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要。如何改進(jìn)，該國(guó)沒(méi)有照搬仿制當(dāng)時(shí)已發(fā)展成熟、在歐洲廣泛應(yīng)用、性能更為優(yōu)良的挑擔(dān)式平篩，而是創(chuàng)新研制成型式嶄新的圓型檢驗(yàn)平篩。美國(guó)上世紀(jì)前半期生產(chǎn)的高方篩，每臺(tái)只設(shè)有 4倉(cāng)，傳動(dòng)主軸設(shè)在篩下的地面上，由總軸經(jīng)牛皮帶傳動(dòng)。與挑擔(dān)式平篩比較，高方篩具有占用車(chē)間面小，篩格輕巧和便于互換等許多優(yōu)點(diǎn)，所以歐洲在上世紀(jì)中后期，也先后改為生產(chǎn)高方篩，并在設(shè)計(jì)型式上不斷改進(jìn)提高。

　　2 平篩的容量

　　圓型檢驗(yàn)平篩經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，各項(xiàng)性能不斷提高，篩理的容量逐步增長(zhǎng)，每臺(tái)平篩的倉(cāng)數(shù)已由 4 倉(cāng)增至 10 倉(cāng)，有效篩理面積由 20 多平方米增至 130多平方米。平篩的倉(cāng)數(shù)和篩理面積增加后，可以降低單位篩理面積的造價(jià)，減少占用車(chē)間的面積，節(jié)省工廠建設(shè)的投資。多倉(cāng)、多層和大篩理面積，是平篩發(fā)展的方向。

　　目前 10 倉(cāng)式平篩的重量約為 8 t,能否研制成多于 10 倉(cāng)的高方篩，關(guān)鍵在于降低設(shè)備重量，尤其是應(yīng)減輕吊桿的載荷。挑擔(dān)篩和扁平篩的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別設(shè)在鋼架和地面上，吊桿僅承受篩箱及篩格的重量。長(zhǎng)期運(yùn)行的效果表明這兩種設(shè)計(jì)型式，與目前高方篩廣泛應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)內(nèi)置傳動(dòng)的型式，在篩體運(yùn)行效果方面并無(wú)明顯的差異。因此高方篩的設(shè)計(jì)不必過(guò)于追逐設(shè)備的緊湊性和整體性，可以仿效扁平篩的設(shè)計(jì)“返樸歸真”,將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在篩箱下的地面上，以減輕吊桿懸掛的重量。

　　高方篩和扁平篩的篩格都裝在篩箱中，挑擔(dān)篩和國(guó)內(nèi)小型粉廠大量應(yīng)用的兩倉(cāng)式雙體篩都不設(shè)篩箱，篩格迭置后用角鋼包角和圓鋼拉條緊固成整體。

　　運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，不設(shè)篩箱的平篩雖然外觀略欠整齊，但并不影響使用效果，而且具有篩格壓緊嚴(yán)實(shí)不易竄漏的優(yōu)點(diǎn)。高方篩也可以仿效挑擔(dān)篩不設(shè)篩箱，匈牙利愛(ài)爾捷坡公司生產(chǎn)的 4 倉(cāng)式高方篩就沒(méi)有篩箱，設(shè)有 10 余種不同的篩路，運(yùn)行效果也很好。

　　高方篩不設(shè)篩箱可以減輕篩體重量，降低生產(chǎn)成本。將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在地面和不設(shè)篩箱，高方篩吊桿的載荷將大幅度降低，可以為倉(cāng)數(shù)進(jìn)一步增加至 12倉(cāng)創(chuàng)造有利條件。國(guó)際上 10 倉(cāng)式高方篩的篩箱布置有兩種設(shè)計(jì)型式：一種是與傳統(tǒng)的兩排式相似，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩面各設(shè)有 5 倉(cāng)；另一種是前后兩排各設(shè)4 倉(cāng)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩端的空間各設(shè)一倉(cāng)。后一種設(shè)計(jì)型式可縮減篩體長(zhǎng)度，篩箱逐倉(cāng)相連排成封閉的環(huán)狀，鋼結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定牢固。12 倉(cāng)高方篩的篩箱布置可以參照后者，不同的是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端各設(shè) 2 倉(cāng)，與前后各設(shè)的 4 倉(cāng)形成正方形的封閉結(jié)構(gòu)。這種排列方式篩體中間的空間寬闊，扇形平衡塊的半徑可以增大，重量相應(yīng)減輕。

　　還可以進(jìn)一步設(shè)想取消平衡塊，研制 16 倉(cāng)的高方篩。初步構(gòu)思的設(shè)計(jì)方案是將 4×4 倉(cāng)排列的箱，沿對(duì)角線(xiàn)分為兩組分別吊裝在梁上，共用一根設(shè)有兩個(gè)相差 180°偏心的軸傳動(dòng)，運(yùn)行時(shí)兩組篩箱產(chǎn)生的慣性矩，匯交于偏心軸而相互抵消，所以不需設(shè)置平衡塊，有利于減輕吊桿的載荷。16 倉(cāng)的高方篩適當(dāng)增大篩格尺寸，每臺(tái)的有效篩理面積有可能達(dá)到 200~250 m2,和 16 臺(tái)磨粉機(jī)配套可形成 250~300t/d 的生產(chǎn)能力。如果磨粉機(jī)的排列設(shè)計(jì)為 4×4 的排列形式，可以取得設(shè)備布置緊湊的效果，有利于物料自流輸送，可以降低車(chē)間樓層的高度和層數(shù)，大幅度減少單位產(chǎn)能需用的建筑面積。

　　3 篩理效率的調(diào)節(jié)和檢測(cè)

　　平篩性能最主要的不足之處，是在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)篩理效果不能進(jìn)行調(diào)節(jié)。微調(diào)平篩轉(zhuǎn)速是改變篩理效率最簡(jiǎn)便的方法，需要研究的是如何優(yōu)選調(diào)速裝置的種類(lèi)。根據(jù)平篩調(diào)速范圍小、轉(zhuǎn)矩基本恒定的特點(diǎn)，最簡(jiǎn)便的方法是將現(xiàn)用的鼠籠式電機(jī)更換為電磁調(diào)速電機(jī)。也可以仍以鼠籠式電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用調(diào)壓調(diào)速，這樣有可能獲得更佳的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。采用變頻調(diào)速可以取得最佳的效果，但目前造價(jià)較高。平篩增減轉(zhuǎn)速時(shí)各倉(cāng)中不同的物料的篩理效率同時(shí)改變，如何分倉(cāng)調(diào)節(jié)篩理效率相當(dāng)困難。能否參照扁平篩的成功經(jīng)驗(yàn)，用增減清理篩面物料顆粒數(shù)量調(diào)節(jié)篩理效率的方法，加以改進(jìn)應(yīng)用于圓型檢驗(yàn)平篩很值得研究。

　　平篩效能的在線(xiàn)檢測(cè)，是一項(xiàng)老大難的問(wèn)題。國(guó)外已研制成功的磨粉機(jī)電腦控制系統(tǒng)，配有實(shí)時(shí)檢測(cè)入磨物和相應(yīng)篩下物的流量計(jì)，可以按設(shè)定的研磨要求閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)軋距。但是由于自動(dòng)稱(chēng)重設(shè)備的體積大、價(jià)格貴，難以普及推廣應(yīng)用。在磨粉機(jī)研磨條件不變的情況下，平篩的篩理效率體現(xiàn)于剝刮率和取粉率，實(shí)時(shí)取得核算的原始數(shù)據(jù)，必須在線(xiàn)檢測(cè)篩下物各出口的流量。一臺(tái)大型平篩有幾十個(gè)出料口，采用傳統(tǒng)的斗式電子秤進(jìn)行計(jì)量，安裝位難以解決。技術(shù)上能否取得突破的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)研制出體積小巧能安裝在平篩下面的流量計(jì)。

　　計(jì)算剝刮率和取粉率的計(jì)量精度要求不高，故以采用沖擊式流量計(jì)為宜。又因篩下物排出的流量不很均衡，所以必須檢測(cè)一段時(shí)間的累計(jì)流量。沖擊式流量計(jì)的壓電傳感器獲取的瞬時(shí)流量信號(hào)，經(jīng)電腦累計(jì)后可簡(jiǎn)便地?fù)Q算為單位時(shí)間的流量。取得每倉(cāng)平篩各出口的流量后，不難計(jì)算求得剝刮率和取粉率的數(shù)據(jù)。目前傳感器和微電子技術(shù)的發(fā)展都已成熟，研制適用于平篩的流量計(jì)并無(wú)多大困難，關(guān)鍵是必須適合于大批量生產(chǎn)，具有良好的性?xún)r(jià)比才能普及推廣應(yīng)用。

　　4 篩格的創(chuàng)新

　　早期高方篩的篩箱和篩格均用木材制作，20 世紀(jì)后期篩箱大都已改為鋼板制作，篩格則仍為木制。自從篩網(wǎng)由釘固改為粘接以后，篩格就不必要非用木材制造，所以國(guó)內(nèi)外都曾研究能否制成鋁篩格。上世紀(jì)末由國(guó)外引進(jìn)的平篩中，曾見(jiàn)到有鑄鋁的篩面格和檢查篩配用鋁型材焊接的篩格，但因曾出現(xiàn)篩框斷裂和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能不佳等原因，未能推廣普及應(yīng)用。新世紀(jì)伊始我國(guó)蘋(píng)樂(lè)面粉機(jī)械公司，針對(duì)鋁篩格熱加工時(shí)難以避免變形和存在內(nèi)應(yīng)力的缺陷，研究創(chuàng)新了“空心鋁型材拉鉚組裝”的工藝，在合金鋁篩格的制作在技術(shù)上取得突破。歷經(jīng)近幾年不斷改進(jìn)提高，發(fā)展已趨向成熟。迄今已有上千臺(tái)雙體小平篩和數(shù)百臺(tái) 4~6 倉(cāng)的高方篩，在國(guó)內(nèi)外各地的粉廠中運(yùn)行，使用時(shí)間最長(zhǎng)的已超過(guò) 5 年，普遍反映效果良好。

　　鋁合金篩格的材料為鎂硅鋁合金，經(jīng)冷擠壓加工成空心的型材稱(chēng)為篩格母材。制作不同的篩格共需 20 余種母材，都是根據(jù)篩格邊框斷面形狀特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)定制的，為保證篩格的精度和防止竄漏，應(yīng)采用GB/T 5237.1 規(guī)定的超高精級(jí)產(chǎn)品。條狀的母材精細(xì)栽截加工后拉鉚拼裝制成的鋁篩格，篩面格對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度偏差≤0.03 mm,其它部分的精度也全面優(yōu)于木篩格，可以有效防止篩格產(chǎn)生縫隙而竄漏。摔落破壞性試驗(yàn)表明，鋁篩格的強(qiáng)度高于木篩格數(shù)倍。目前鋁篩格的重量約為木篩格的 1.05 倍，價(jià)格略貴些，但因牢固性好，使用壽命長(zhǎng)，所以具有更好的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步發(fā)展提高后極有可能全面取代木篩格。

　　篩格結(jié)構(gòu)的發(fā)展，始終圍繞著篩理面積的增大不斷改進(jìn)。高方篩所以能取代挑擔(dān)篩的重要原因就在于層數(shù)多、篩理面積大和節(jié)省安裝空間。高方篩目前仍在向多倉(cāng)、多層和大篩格發(fā)展，目的也是為增篩理面積。目前國(guó)外高方篩的篩格最大尺寸為 740mm,國(guó)內(nèi)雙倉(cāng)小方篩的尺寸約為 900 mm,兩者的篩格面積相差約 1.5 倍。如果 10 倉(cāng)式高方篩的篩格尺寸增至 900 mm,有效篩理面積不難達(dá)到 200 m2.值得研究的是篩格的尺寸增至多大為最佳，篩格面積增大后，為使物料在篩面分布的均勻性，特別是在首層篩格上，可以考慮改為雙進(jìn)口或設(shè)隔斷導(dǎo)流，以促進(jìn)物料分布均勻。

　　篩網(wǎng)必須及時(shí)有效進(jìn)行清理，才能充分發(fā)揮應(yīng)有的篩理效能。國(guó)產(chǎn)的清理塊大都是一些小廠生產(chǎn)，質(zhì)量普遍不高，以致影響篩面的清理和篩理效果。清理塊和篩網(wǎng)的質(zhì)量差，是國(guó)產(chǎn)平篩的產(chǎn)能尚未達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的主要原因。清理塊生產(chǎn)廠的優(yōu)勝劣汰和向規(guī)模化生產(chǎn)發(fā)展，有賴(lài)于主要平篩工廠的督導(dǎo)。篩格采用三臂（星形）清理塊，可以降低篩格的高度和增多層數(shù)，是今后的發(fā)展方向。但是由于開(kāi)發(fā)應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng)，積累的經(jīng)驗(yàn)不多，清理的效果還不很理想，彈跳力差，拍打篩面的力量弱，四角處的清理效果差，尚待繼續(xù)研究改進(jìn)。

　　5 創(chuàng)新改進(jìn)任重道遠(yuǎn)

　　圓型檢驗(yàn)平篩已具有近百年的歷史，基本型式的發(fā)展已趨于成熟，創(chuàng)新改進(jìn)的難度較大。制粉工藝是多種設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)，任何主機(jī)設(shè)備的改動(dòng)都將相互影響，往往牽一發(fā)而動(dòng)全身，所以平篩的創(chuàng)新改進(jìn)務(wù)必謹(jǐn)慎穩(wěn)妥。但也不能為此望而卻步，使得發(fā)展創(chuàng)新停滯不前。平篩等制粉設(shè)備的生產(chǎn)批量不大，單位產(chǎn)品分?jǐn)偟难邪l(fā)費(fèi)用高，使得采用新技術(shù)創(chuàng)新改造受到一定限制。平篩創(chuàng)新研發(fā)的費(fèi)用中，人力勞務(wù)支出的比重很大。我國(guó)的勞務(wù)費(fèi)用遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，知識(shí)分子素以“價(jià)廉物美”而著稱(chēng)，應(yīng)該也可能走在平篩創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的前列，只要能夠因勢(shì)利導(dǎo)，一定能研制出具有中國(guó)特色和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先的新型平篩。