1 平篩的興起

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

　　磨粉機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，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)的時間，西方工業(yè)化國家大約在 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。我國 20 世紀(jì)初期，上海、哈爾濱等地先后引進國外設(shè)備，建成多座擁有 50~60 部磨粉機的大型面粉廠。

　　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)自動排出，所以磨篩聯(lián)機工作的磨坊，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)篩格作水平圓周運動時，設(shè)在長條形篩格一側(cè)的撥齒，可以推動篩面上的物料作圓周運動并不斷向前推進，使物料既可得到充分篩理又伴有自動分級功能。平篩篩格的高度很小可以迭置使用，一臺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。百余年來我國面粉工廠先后應(yīng)用過的平篩，有單體扁平篩、雙體挑擔(dān)篩和圓型檢驗平篩三種基本型式。

　　上世紀(jì)前半期我國各地的面粉工廠，應(yīng)用最多的平篩是美國制造的扁平篩。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,外形類似巨大的扁平盒子，箱內(nèi)裝有 12 層分隔為長條形的篩格，隔斷一側(cè)設(shè)有推進物料的撥齒。由于篩格沒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、皂筴子和擺動鏈條。小麥和皂筴子在篩格上隨物料流動工作，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。它的獨到之處，一是平篩運行時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，國內(nèi)生產(chǎn)的高方篩質(zhì)量尚不過關(guān)，所以各糧機廠批量生產(chǎn)的平篩，都是仿制曾廣泛用于歐洲各國的挑擔(dān)篩。我國將該類平篩稱為挑擔(dān)篩，是因為它的傳動機構(gòu)設(shè)在篩體上方，下方兩端各設(shè)一組篩格，類似挑擔(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)形軌道上運行的毛刷，既可清理篩網(wǎng)，又能推動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上下兩個平衡塊設(shè)在兩個篩箱的中間，平衡塊和篩體運行時產(chǎn)生的慣性矩，匯交于同一水平面，不會在主軸上產(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)接緊密不會竄漏。

　　圓型檢驗平篩是美國人率先研制成功的。19 世紀(jì)后期美國面粉工業(yè)迅猛發(fā)展，效能不高的扁平篩已不能適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。如何改進，該國沒有照搬仿制當(dāng)時已發(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平篩。美國上世紀(jì)前半期生產(chǎn)的高方篩，每臺只設(shè)有 4倉，傳動主軸設(shè)在篩下的地面上，由總軸經(jīng)牛皮帶傳動。與挑擔(dān)式平篩比較，高方篩具有占用車間面小，篩格輕巧和便于互換等許多優(yōu)點，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)計型式上不斷改進提高。

　　2 平篩的容量

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

　　目前 10 倉式平篩的重量約為 8 t,能否研制成多于 10 倉的高方篩，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)篩和扁平篩的傳動機構(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。長期運行的效果表明這兩種設(shè)計型式，與目前高方篩廣泛應(yīng)用的電動機內(nèi)置傳動的型式，在篩體運行效果方面并無明顯的差異。因此高方篩的設(shè)計不必過于追逐設(shè)備的緊湊性和整體性，可以仿效扁平篩的設(shè)計“返樸歸真”,將傳動機構(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)篩和國內(nèi)小型粉廠大量應(yīng)用的兩倉式雙體篩都不設(shè)篩箱，篩格迭置后用角鋼包角和圓鋼拉條緊固成整體。

　　運行實踐經(jīng)驗表明，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)實不易竄漏的優(yōu)點。高方篩也可以仿效挑擔(dān)篩不設(shè)篩箱，匈牙利愛爾捷坡公司生產(chǎn)的 4 倉式高方篩就沒有篩箱，設(shè)有 10 余種不同的篩路，運行效果也很好。

　　高方篩不設(shè)篩箱可以減輕篩體重量，降低生產(chǎn)成本。將傳動機構(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，可以為倉數(shù)進一步增加至 12倉創(chuàng)造有利條件。國際上 10 倉式高方篩的篩箱布置有兩種設(shè)計型式：一種是與傳統(tǒng)的兩排式相似，在傳動機構(gòu)的兩面各設(shè)有 5 倉；另一種是前后兩排各設(shè)4 倉，在傳動機構(gòu)兩端的空間各設(shè)一倉。后一種設(shè)計型式可縮減篩體長度，篩箱逐倉相連排成封閉的環(huán)狀，鋼結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定牢固。12 倉高方篩的篩箱布置可以參照后者，不同的是傳動機構(gòu)的兩端各設(shè) 2 倉，與前后各設(shè)的 4 倉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。

　　還可以進一步設(shè)想取消平衡塊，研制 16 倉的高方篩。初步構(gòu)思的設(shè)計方案是將 4×4 倉排列的箱，沿對角線分為兩組分別吊裝在梁上，共用一根設(shè)有兩個相差 180°偏心的軸傳動，運行時兩組篩箱產(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 倉的高方篩適當(dāng)增大篩格尺寸，每臺的有效篩理面積有可能達到 200~250 m2,和 16 臺磨粉機配套可形成 250~300t/d 的生產(chǎn)能力。如果磨粉機的排列設(shè)計為 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

　　平篩性能最主要的不足之處，是在線運行時篩理效果不能進行調(diào)節(jié)。微調(diào)平篩轉(zhuǎn)速是改變篩理效率最簡便的方法，需要研究的是如何優(yōu)選調(diào)速裝置的種類。根據(jù)平篩調(diào)速范圍小、轉(zhuǎn)矩基本恒定的特點，最簡便的方法是將現(xiàn)用的鼠籠式電機更換為電磁調(diào)速電機。也可以仍以鼠籠式電機驅(qū)動采用調(diào)壓調(diào)速，這樣有可能獲得更佳的經(jīng)濟性和可靠性。采用變頻調(diào)速可以取得最佳的效果，但目前造價較高。平篩增減轉(zhuǎn)速時各倉中不同的物料的篩理效率同時改變，如何分倉調(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，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，加以改進應(yīng)用于圓型檢驗平篩很值得研究。

　　平篩效能的在線檢測，是一項老大難的問題。國外已研制成功的磨粉機電腦控制系統(tǒng)，配有實時檢測入磨物和相應(yīng)篩下物的流量計，可以按設(shè)定的研磨要求閉環(huán)自動調(diào)節(jié)軋距。但是由于自動稱重設(shè)備的體積大、價格貴，難以普及推廣應(yīng)用。在磨粉機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，實時取得核算的原始數(shù)據(jù)，必須在線檢測篩下物各出口的流量。一臺大型平篩有幾十個出料口，采用傳統(tǒng)的斗式電子秤進行計量，安裝位難以解決。技術(shù)上能否取得突破的關(guān)鍵是開發(fā)研制出體積小巧能安裝在平篩下面的流量計。

　　計算剝刮率和取粉率的計量精度要求不高，故以采用沖擊式流量計為宜。又因篩下物排出的流量不很均衡，所以必須檢測一段時間的累計流量。沖擊式流量計的壓電傳感器獲取的瞬時流量信號，經(jīng)電腦累計后可簡便地?fù)Q算為單位時間的流量。取得每倉平篩各出口的流量后，不難計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并無多大困難，關(guān)鍵是必須適合于大批量生產(chǎn)，具有良好的性價比才能普及推廣應(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，所以國內(nèi)外都曾研究能否制成鋁篩格。上世紀(jì)末由國外引進的平篩中，曾見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)濟性能不佳等原因，未能推廣普及應(yīng)用。新世紀(jì)伊始我國蘋樂面粉機械公司，針對鋁篩格熱加工時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)近幾年不斷改進提高，發(fā)展已趨向成熟。迄今已有上千臺雙體小平篩和數(shù)百臺 4~6 倉的高方篩，在國內(nèi)外各地的粉廠中運行，使用時間最長的已超過 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專門定制的，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，篩面格對角線長度偏差≤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。摔落破壞性試驗表明，鋁篩格的強度高于木篩格數(shù)倍。目前鋁篩格的重量約為木篩格的 1.05 倍，價格略貴些，但因牢固性好，使用壽命長，所以具有更好的經(jīng)濟性，進一步發(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。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、多層和大篩格發(fā)展，目的也是為增篩理面積。目前國外高方篩的篩格最大尺寸為 740mm,國內(nèi)雙倉小方篩的尺寸約為 900 mm,兩者的篩格面積相差約 1.5 倍。如果 10 倉式高方篩的篩格尺寸增至 900 mm,有效篩理面積不難達到 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，可以考慮改為雙進口或設(shè)隔斷導(dǎo)流，以促進物料分布均勻。

　　篩網(wǎng)必須及時有效進行清理，才能充分發(fā)揮應(yīng)有的篩理效能。國產(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，是國產(chǎn)平篩的產(chǎn)能尚未達到國際先進水平的主要原因。清理塊生產(chǎn)廠的優(yōu)勝劣汰和向規(guī)�；�生產(chǎn)發(fā)展，有賴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。但是由于開發(fā)應(yīng)用的時間不長，積累的經(jīng)驗不多，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。

　　5 創(chuàng)新改進任重道遠(yuǎn)

　　圓型檢驗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)，任何主機設(shè)備的改動都將相互影響，往往牽一發(fā)而動全身，所以平篩的創(chuàng)新改進務(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)的費用中，人力勞務(wù)支出的比重很大。我國的勞務(wù)費用遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達國家，知識分子素以“價廉物美”而著稱，應(yīng)該也可能走在平篩創(chuàng)新開發(fā)的前列，只要能夠因勢利導(dǎo)，一定能研制出具有中國特色和自主知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)國際領(lǐng)先的新型平篩。