甘蔗壓榨機(jī)液壓傳動(dòng)與加工工藝

◎邵偉斌（廣東省湛江華資糖業(yè)發(fā)展有限公司廣豐糖廠，廣東 湛江 524000）

甘蔗壓榨機(jī)液壓傳動(dòng)與加工工藝

◎邵偉斌
（廣東省湛江華資糖業(yè)發(fā)展有限公司廣豐糖廠，廣東 湛江 524000）

甘蔗壓榨機(jī)液壓傳動(dòng)比傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)壓榨機(jī)更能夠適應(yīng)商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈環(huán)境，具有更多的優(yōu)勢(shì)。其具有重量輕、體積小和出力大的突出特點(diǎn)，有利于機(jī)械設(shè)備及其控制系統(tǒng)的微型化、小型化，并可進(jìn)行大功率作業(yè)。壓榨機(jī)的壓榨量、功率消耗、抽出率、安全率等指標(biāo)，都與施加的液壓力有關(guān)。其加工工藝也是在壓榨機(jī)液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)上加工的，基于此，主要探討甘蔗壓榨機(jī)液壓傳動(dòng)與加工工藝。

甘蔗壓榨機(jī)；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；加工工藝

甘蔗制糖是我國(guó)南方一些省區(qū)的主要支柱產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)糖類生產(chǎn)中占有較大比重，這說明了甘蔗制糖是產(chǎn)糖的主要方式。隨著同行產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，糖廠也不斷地在向高技術(shù)現(xiàn)代化、高度自動(dòng)化和大型化靠攏，這種高功率的作業(yè)就需要高質(zhì)量的設(shè)備配合。在糖廠中，帶動(dòng)壓榨機(jī)組的原動(dòng)機(jī)有各種不同的型式，如蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)及汽輪機(jī)。每類原動(dòng)機(jī)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，究竟采用哪一種原動(dòng)機(jī)作為機(jī)組的動(dòng)力設(shè)備才適當(dāng)，應(yīng)按具體情況作具體分析，不應(yīng)絕對(duì)肯定或否定。糖廠壓榨機(jī)原動(dòng)機(jī)的選擇應(yīng)從原動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能、熱效率、設(shè)備投資來考慮，也需比較設(shè)備的操作管理及維修。此外，還必須指出，糖廠的工藝過程常用大量低壓蒸汽[1]。原動(dòng)機(jī)的廢汽可供其他設(shè)備加熱之用，但廢汽的壓力、數(shù)量和質(zhì)量如何，亦應(yīng)作全面的考察。而甘蔗壓榨機(jī)在糖業(yè)加工中的提汁工序中起了關(guān)鍵作用，所以，對(duì)新型的符合生產(chǎn)需求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的分析研究就十分必要。

1　甘蔗壓榨機(jī)的工作特點(diǎn)

甘蔗壓榨機(jī)工作特點(diǎn)為低速重載單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，榨輥工作轉(zhuǎn)速一般為6～10 r/min，每年連續(xù)工作時(shí)間為l20 d左右，工作性質(zhì)比較平穩(wěn)，有中等沖擊載荷。由于甘蔗季節(jié)性、時(shí)間性強(qiáng)，因此要求傳動(dòng)裝置具有足夠的壽命和高的可靠度。壓榨機(jī)頂輥是隨進(jìn)入壓榨機(jī)的蔗層厚薄而升降的，升高值約為0.01～0.02 D（D為壓榨輥公稱直徑），壓榨機(jī)頂蓋設(shè)有液壓裝置，使頂輥在升降時(shí)仍能保持穩(wěn)定的壓力。因此，傳動(dòng)裝置輸出軸與壓榨機(jī)頂輥軸聯(lián)接必須采用撓性聯(lián)軸器。

甘蔗壓榨機(jī)基本型式是臥式的三輥壓榨機(jī)，由3個(gè)壓榨輥即頂輥、前輥、后輥，底梳(托渣板)和機(jī)架組成品字形結(jié)構(gòu)。頂輥上有液壓裝置，并與蓄能器聯(lián)接，以保持對(duì)頂輥施加穩(wěn)定的壓力。目前，還有一種五輥壓榨機(jī)，它在三輥壓榨機(jī)前又增設(shè)二輥壓榨機(jī)，目的是提高單臺(tái)壓榨機(jī)甘蔗抽出率。按驅(qū)動(dòng)榨輥方式不同分為2種結(jié)構(gòu)型式：一種是單入軸壓榨機(jī)，其特點(diǎn)是壓榨機(jī)本身自帶驅(qū)動(dòng)榨輥的三星齒輪，傳動(dòng)裝置與頂輥聯(lián)接并驅(qū)動(dòng)頂輥，然后通過壓榨機(jī)輥端三星齒輪驅(qū)動(dòng)下輥；另一種結(jié)構(gòu)型式是入軸壓榨機(jī)，其特點(diǎn)是壓榨機(jī)本身不帶三星齒輪，而依靠獨(dú)立的三星齒輪分配箱的3個(gè)輸出軸驅(qū)動(dòng)壓榨機(jī)3個(gè)榨輥[2]。

2　甘蔗壓榨機(jī)的液壓傳動(dòng)

液壓傳動(dòng)甘蔗壓榨機(jī)是在進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后才開始適用于制糖廠的，是利用液壓調(diào)速回路的原理來驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)的，并帶動(dòng)榨輥運(yùn)行。為了便于安裝和調(diào)速，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)采取模塊化的結(jié)構(gòu)。若負(fù)載增大，為了滿足要求，保證設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的郵壓會(huì)相應(yīng)地增高，從而保護(hù)設(shè)備不受損害。

壓榨輥軸端的傳動(dòng)齒輪稱為三星齒輪。頂輥三星齒輪分別與前、后輥齒輪嚙合。原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置通過聯(lián)軸器和方軸帶動(dòng)頂輥，再通過三星齒輪使前后輥一齊轉(zhuǎn)動(dòng)。榨蔗時(shí)由于頂輥隨蔗層厚度變化而升降，蔗層厚時(shí)，輥距變大；蔗層薄時(shí)，輥距變小。因三個(gè)輥?zhàn)拥哪ズ暮椭睆接胁顒e，以及各座榨機(jī)的前后輥開口不同等情況，使頂輥與前輥及頂輥與后輥的中心距經(jīng)常發(fā)生變化，因此三星齒輪的齒形必須適應(yīng)這一要求。通常使用漸開線長(zhǎng)齒形圓柱齒輪，其齒型比一般的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的齒輪的齒型長(zhǎng)，齒數(shù)為14～21個(gè)。三星齒輪的材料通常為中碳鋼或合金鋼，加工后應(yīng)進(jìn)行熱處理，以提高齒面硬度和增強(qiáng)耐磨性能。在運(yùn)行中，三星齒輪要注意潤(rùn)滑，防止雜物及水混入油中，破壞潤(rùn)滑油膜。方軸兩端各有一聯(lián)軸器，聯(lián)合傳動(dòng)壓榨機(jī)，材料一個(gè)是鑄鋼，另一個(gè)是鑄鐵。如果壓榨機(jī)蔗層過厚或夾雜硬物而致頂輥上升過高，聯(lián)軸器超載，鑄鐵聯(lián)軸器首先破裂，保護(hù)壓榨機(jī)及原動(dòng)機(jī)和減速設(shè)備。鑄鐵聯(lián)軸器還必須安裝一個(gè)鋼制的保護(hù)箍，以防鑄鐵聯(lián)軸器在超載破裂時(shí)，不至于跌下傷及操作人員和砸壞設(shè)備。液壓傳動(dòng)式的壓榨機(jī)之所以優(yōu)于傳統(tǒng)的壓榨機(jī)，是因?yàn)橐簤厚R達(dá)在其中起了關(guān)鍵作用。液壓馬達(dá)是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，其可以做液壓泵用，液壓泵也可作液壓馬達(dá)用，但在不同的情況下，其兩者還是有差別的。

2.1液壓馬達(dá)的特點(diǎn)

特點(diǎn)如下：①一般來說，液壓馬達(dá)需要正反轉(zhuǎn)，所以其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的；②液壓馬達(dá)為了在極寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)正常工作，是要用液動(dòng)軸承或者靜壓軸承；③液壓馬達(dá)具有較大的起動(dòng)扭轉(zhuǎn)性

2.2液壓馬達(dá)的類型

液壓馬達(dá)有多種結(jié)構(gòu)形式：齒輪馬達(dá)、葉片馬達(dá)、軸向柱塞馬達(dá)、曲軸連桿馬達(dá)、靜壓平衡馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線馬達(dá)。其中，啟動(dòng)性能最好的是多作用內(nèi)曲線馬達(dá)，軸向柱塞馬達(dá)、曲軸連桿馬達(dá)和靜壓平衡馬達(dá)居中，葉片馬達(dá)較差，齒輪馬達(dá)性能最差。

雖然液壓馬達(dá)具有較好的運(yùn)轉(zhuǎn)戰(zhàn)斗力，但在不注意的情況下也很容易出現(xiàn)問題，比如低速運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)在低速時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。其主要原因是摩擦力的大小不穩(wěn)定。一般摩擦力是隨著速度的增大而增大的，但對(duì)于在靜止和低速區(qū)域工作的馬達(dá)來說，其內(nèi)部的摩擦阻力在工作速度增大時(shí)會(huì)減少，從而形成了“負(fù)特性”的阻力。此外，液壓馬達(dá)之所以能夠被推動(dòng)是因?yàn)橐簤河捅粔嚎s后的壓力升高，負(fù)載也是同樣的。所以，液壓馬達(dá)時(shí)動(dòng)時(shí)停的狀態(tài)就是爬行狀態(tài)?？偟膩碚f，液壓傳動(dòng)式甘蔗壓榨機(jī)中的馬達(dá)起著關(guān)鍵作用。

3　甘蔗壓榨機(jī)的加工工藝

由第一、第二座壓榨機(jī)加工出的混合汁用無阻塞泵直接泵送至曲篩頂部的入汁箱。入汁箱里有擋板起緩沖作用，使含有蔗屑的蔗汁較為平穩(wěn)地從壩頂溢流落下，以一定的流速進(jìn)入弧形篩面?；詈Y面迫使物料作圓周運(yùn)動(dòng)，因而蔗汁具有一定的離心力，蔗汁經(jīng)篩條間隙落入貯汁箱，而蔗渣則沿著篩面向下滑移。蔗渣越向下移，傾角越小，所以蔗渣落下時(shí)，速度漸慢，當(dāng)接近卸出口時(shí)，要靠上面落下的蔗屑推動(dòng)，才能卸離篩面，這樣可使蔗屑有較長(zhǎng)的停留時(shí)間，以使其中的蔗汁盡量排出[3]。

安裝越篩時(shí)，溢流面必須水平，以使蔗汁呈水簾狀均勻流下。使用時(shí)應(yīng)保持來汁均勻，要選擇流量和壓力適當(dāng)?shù)臒o阻塞泵。壓力和流量太大時(shí)，會(huì)引起來汁不勻，使濾出的蔗渣含汁量增多；流量太小，又易于堵塞篩孔。曲篩的優(yōu)點(diǎn)是無運(yùn)動(dòng)元件，不需動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠和維修方便。其缺點(diǎn)是篩后的蔗屑含汁量較大，返回壓榨機(jī)復(fù)榨時(shí)，對(duì)榨機(jī)的生產(chǎn)能力和排汁有一定影響。一般把這些篩后的蔗屑通過螺旋輸送槽排入第二臺(tái)壓榨機(jī)。近年來，開始推廣使用一種圓網(wǎng)曲篩。曲篩做成圓筒狀，直徑為1.0～1.5 m，長(zhǎng)約2.0 m。圓篩筒的安裝傾斜角為3o～5o，轉(zhuǎn)速為10～15 r/min。混合汁由無阻塞泵送至圓篩筒內(nèi)，從混合汁管的出汁口噴淋到圓篩網(wǎng)的篩面上。蔗汁通過篩條的間隙流落到下面的貯汁箱內(nèi)，蔗屑則自旋轉(zhuǎn)篩筒內(nèi)較高的一端在自重的作用下逐漸推移至圓篩筒的低端，而被排出篩筒外。

圓網(wǎng)曲篩是旋轉(zhuǎn)的，蔗汁在篩筒內(nèi)產(chǎn)生的離心力比較大，排汁能力強(qiáng)。同時(shí)，圓篩筒的安裝傾斜角比較小，蔗渣在篩筒內(nèi)停留的時(shí)間比較長(zhǎng)，使蔗渣中含有的蔗汁能充分排走，因此混合汁用圓網(wǎng)曲篩過濾后的蔗屑，含汁量比較少，處理能力也比較高。其缺點(diǎn)是耗用動(dòng)力，依靠機(jī)械傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在旋轉(zhuǎn)篩筒的作用下，蔗渣與篩條之間的摩擦力比較大，銅篩條易磨損。一般采用較高的速度。而在末座壓榨機(jī)，由于蔗層經(jīng)多次壓榨，變得較細(xì)碎，拉力減少，進(jìn)料也常感困難，因此也需要較高的速度。至于中間的壓榨機(jī)，一般進(jìn)料較好，可適當(dāng)用較低速度，以延長(zhǎng)壓榨時(shí)間和提高抽出率[4]。

4　結(jié)語

壓榨機(jī)工的任務(wù)就是在保證壓榨機(jī)設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，在均衡完成每小時(shí)的計(jì)劃榨蔗數(shù)量的基礎(chǔ)上，盡量提高壓榨抽出率，嚴(yán)格控制滲浸水量，降低蔗渣水分，

提高經(jīng)濟(jì)效益。為確保完成生產(chǎn)安全率、榨蔗量和抽出率三大指標(biāo)，必須嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度和操作規(guī)程，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)檢查，提高設(shè)備檢修質(zhì)量。

[1]李銘英，何益蓋.甘蔗壓榨機(jī)裝嵌新技術(shù)的原理與經(jīng)濟(jì)效益分析[J].廣西蔗糖，2013（2）：24-28.

[2]S.T.INSKIP，麻少瑩.甘蔗預(yù)處理的優(yōu)化技術(shù)[J].廣西蔗糖，2013（2）：46-52.

[3]金廷毅.大中型甘蔗制糖壓榨機(jī)組油壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造[J].現(xiàn)代物業(yè)，2011（8）：217-219.

[4]秦健南，葉權(quán)圣，黃爽，等.甘蔗糖廠壓榨高位槽料位自動(dòng)控制的研究[J].輕工科技，2012（8）：55-56.

Hydraulic Transmission and Processing Technology of Sugarcane Press

Shao Weibin
（Zhanjiang，Guangdong Province，China Owned Sugar Development Co. Ltd. of Guangfeng sugar，Zhanjiang 524000，China）

Compared with the traditional mechanical drive，Sugarcane mill hydraulic transmission can adapt to the fierce competition in the business environment，and has more advantages. It has the advantages of light weight，small volume and large output of the prominent characteristics，is conducive to the mechanical equipment and control system miniaturization，miniaturization，and high power operation. Crush press，the power consumption，the rate of extraction，the safety factor and other indicators，are related with the hydraulic pressure applied. Processing technology is based on a hydraulic press drive on processing，based on this，this article focused on the sugar cane crushing machine hydraulic transmission and processing technology.

Sugarcane crushing machine； Hydraulic transmission system； Processing technology

TS243.11；TH137

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.04.026