關(guān)于離心機(jī)相關(guān)問(wèn)題的探討
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為了加大分離能力，人們制造了離心機(jī)，當(dāng)其轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心加速度是重力加速度的很多倍，所受的力是重力的很多倍，分離能力也提高了很多倍。由于離心機(jī)具有節(jié)省勞力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，并具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動(dòng)遙控、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，故大量應(yīng)用于在食品加工方面等部門(mén)。下面本文對(duì)離心機(jī)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。
1 離心機(jī)的工作原理及離心方法
1.1 離心機(jī)的工作原理
離心是利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的離心力以及物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的差異進(jìn)行分離、濃縮和提純生物樣品的一種方法。懸浮液在高速旋轉(zhuǎn)下，由于巨大的離心力作用，使懸浮的微小顆粒（細(xì)胞器、生物大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，從而使溶液得以分離，顆粒的沉降速度取決于離心機(jī)的轉(zhuǎn)速，顆粒的質(zhì)量、大小和密度。
當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用可使得懸浮的顆粒逐漸下沉，顆粒越重，下沉越快。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)、密度、重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的黏度有關(guān)。此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象（擴(kuò)散是由于微粒的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的質(zhì)量遷移現(xiàn)象，主要是由于密度差引起的）。對(duì)小于幾微米的微粒，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的，因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。擴(kuò)散現(xiàn)象是不利于樣品分離的，如果加大重力，就可能克服擴(kuò)散現(xiàn)象的不利影響，實(shí)現(xiàn)生物大分子的分離。離心機(jī)就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，迫使液體中微?？朔U(kuò)散加快沉降速度，把樣品中具有不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。
1.2 常用的離心方法
（1）差速離心法。采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆粒分步離心的方法，稱(chēng)為差速離心。操作時(shí)，將含有兩種不同顆粒的混懸液，以常速離心，使大的顆粒下沉，將上清液傾倒于另一離心管中，再加大離心力，離心一定時(shí)間，分離小的顆粒，反復(fù)多次分離，達(dá)到分離目的。差速離心主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。差速離心法的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，離心后用傾倒法即可將上清液與沉淀分開(kāi)，并可使用容量較大的角式轉(zhuǎn)子；分離時(shí)間短，重復(fù)性高；樣品處理量大。
（2）密度梯度離心法。該法又分為速率區(qū)帶離心法和等密度區(qū)帶離心法。樣品在一定惰性梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心沉淀或沉降平衡，在一定離心力下把顆粒分配到梯度液中某些特定位置上，形成不同區(qū)帶的分離方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是：具有很好的分辨率，分離效果好，可一次獲得較純顆粒；適用范圍廣，既能分離沉淀系數(shù)差的顆粒，又能分離有一定浮力密度的顆粒；顆粒不會(huì)積壓變形，能保持顆?；钚?，并防止已形成的區(qū)帶由于對(duì)流而引起混合。目前使用較多的是蔗糖密度梯度系統(tǒng)，其梯度范圍是：蔗糖濃度5%～60%，密度1.02～1.30g/cm3梯度的作用是使離心液穩(wěn)定以減少擴(kuò)散或得到較為鋒利的區(qū)帶。被離心的物質(zhì)根據(jù)其沉降系數(shù)不同進(jìn)行分離，同類(lèi)物質(zhì)則因分子大的沉降速度快于分子小的物質(zhì)從而得到分離。密度梯度的制備可采用梯混合器，也可將不同濃度的蔗糖溶液，小心地一層層加入離心管中，越靠管底，濃度越高，形成階梯梯度。離心前，把樣品小心地鋪放在預(yù)先制備好的密度梯度溶液的表面。離心后，不同大小、不同形狀、有一定的沉降系數(shù)差異的顆粒在密度梯度溶液中形成若干條界面清晰的不連續(xù)區(qū)帶。各區(qū)帶內(nèi)的顆粒較均一，分離效果較好。在密度梯度離心過(guò)程中，區(qū)帶的位置和寬度隨離心時(shí)間的不同而改變。隨離心時(shí)間的加長(zhǎng)，區(qū)帶會(huì)因顆粒擴(kuò)散而越來(lái)越寬。為此，適當(dāng)增大離心力而縮短離心時(shí)間，可減少區(qū)帶擴(kuò)寬。
（3）分析型超速離心法
分析型超速離心機(jī)主要由一個(gè)橢圓形的轉(zhuǎn)子、一套真空系統(tǒng)和一套光學(xué)系統(tǒng)所組成。該轉(zhuǎn)子通過(guò)一個(gè)柔性的軸連接成一個(gè)高速的驅(qū)動(dòng)裝置，此軸可使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成自己的軸。轉(zhuǎn)子在一個(gè)冷凍的真空腔中旋轉(zhuǎn)，其容納兩個(gè)小室：分析室和配衡室。分析室的容量一般為1mL，呈扇形排列在轉(zhuǎn)子中，其工作原理與一個(gè)普通水平轉(zhuǎn)子相同。分析室有上下兩個(gè)平面的石英窗，離心機(jī)中裝有的光學(xué)系統(tǒng)可保證在整個(gè)離心期間都能觀察小室中正在沉降的物質(zhì)，可以通過(guò)對(duì)紫外光的吸收（如對(duì)蛋白質(zhì)和DNA）或折射率的不同對(duì)沉降物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在分析室中物質(zhì)沉降時(shí)重粒子和輕粒子之間形成的界面就像一個(gè)折射的透鏡，結(jié)果在檢測(cè)系統(tǒng)的照相底板上產(chǎn)出一個(gè)“峰”，由于沉降不斷進(jìn)行，界面向前推進(jìn)，故“峰”也在移動(dòng)，從峰移動(dòng)的速度可以得到物質(zhì)沉降速度的指標(biāo)。
2 離心機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)高效加工方法
2.1 離心機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)容易出現(xiàn)的問(wèn)題
離心機(jī)高速轉(zhuǎn)盤(pán)大多都存在一定的質(zhì)量問(wèn)題，并且效率低，加工成本高，達(dá)不到技術(shù)要求，無(wú)法量化投入生產(chǎn)使用，主要問(wèn)題如下：
（1）平面度無(wú)法保證，難以達(dá)到平衡水平，離心機(jī)工作中噪音比較大。
（2）尺寸一致性不好，活動(dòng)部件不能很好配合，導(dǎo)致偏心。
（3）裝夾定位有難度，生產(chǎn)效率低。
任何一個(gè)零件，其設(shè)計(jì)精度都是通過(guò)加工來(lái)保證的。要完成零件的機(jī)械加工內(nèi)容，首先必須解決工件在數(shù)控機(jī)床上的裝夾定位問(wèn)題，達(dá)到產(chǎn)品技術(shù)要求，提高生產(chǎn)效率，解決高成本等問(wèn)題。
2.2 問(wèn)題的解決
2.2.1 工藝分析
由于零件的特殊性，離心機(jī)高速轉(zhuǎn)盤(pán)加工的正反兩面的輪廓、孔和槽，在機(jī)加工的過(guò)程中對(duì)于工件制作的標(biāo)準(zhǔn)必須是單面一次性定位進(jìn)行加工，這樣加工基準(zhǔn)位移的誤差就能夠確定在原點(diǎn)，因此通過(guò)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具，只需要通過(guò)三道工序就可以完成加工。
2.2.2 夾具的設(shè)計(jì)
為了減少工序、提高工效，設(shè)計(jì)了一套數(shù)控銑床專(zhuān)用夾具。
（1）由于卡盤(pán)所用的材料是方形鋁板，根據(jù)產(chǎn)品的形狀，考慮到先把多塊材料疊加，一次性加工出中心孔（工序一），再以中心孔來(lái)定位，完成其它（工序二、工序三）部位的加工。這樣就減少許多工序，縮短生產(chǎn)時(shí)間，提高工作效率。
（2）銑床加工時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的外形輪廓。用專(zhuān)用夾具通過(guò)一面四銷(xiāo)來(lái)自動(dòng)完成分中定位，運(yùn)用加工中心刀庫(kù)的優(yōu)勢(shì)作用，兩個(gè)工步即可晚上產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。
（3）專(zhuān)用夾具的制造所需時(shí)間不長(zhǎng)。先保證夾具體的四個(gè)面的平行度，然后利用數(shù)控車(chē)床車(chē)出四個(gè)定位銷(xiāo)和螺母并組裝即可完成夾具的制作。
（4）材料的選擇：夾具的材料主要是以錳鋼板為主，轉(zhuǎn)盤(pán)材料是以鋁板為主。
3 離心機(jī)工作時(shí)噪音的解決辦法
（1）轉(zhuǎn)軸上端固定轉(zhuǎn)盤(pán)螺釘或機(jī)座上減震彈簧固定螺釘?shù)葯C(jī)件、緊固件有松動(dòng)現(xiàn)象，只要重新緊固一遍即可。
（2）電機(jī)轉(zhuǎn)軸彎曲或軸承磨損。若電機(jī)轉(zhuǎn)軸彎曲，可通過(guò)修復(fù)校正來(lái)解決，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)予以更換；若軸承磨損后間隙增大，可在軸承上加一墊片來(lái)解決，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)予更換。
（3）機(jī)座上三根減震彈簧彈力變小或斷裂，使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)晃動(dòng)較大。只要更換減震彈簧即可。
（4）外罩變形或位置不正確。只要修復(fù)、調(diào)整和校正外罩，并將外罩裝好固定牢即可解決。
（5）試管套內(nèi)有碎玻璃片等異物，使負(fù)荷失去平衡。每次使用前應(yīng)檢查每個(gè)套管內(nèi)是否存在其他異物，若有，必須清除后，方可使用。
（6）試管套與本機(jī)不匹配。試管套是廠家精確匹配給機(jī)器專(zhuān)用的。不同型號(hào)的離心機(jī)試管套是不能隨意調(diào)換的。否則，離心機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。
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