磨粉机的磨辊优化设计探讨

2015-08-15和玉洁

科技视界 2015年24期

和玉洁

（核工业理化工程研究院，中国天津 300180）

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辊式磨粉机是制粉领域最主要的工程机械，到现在已经有上百年的历史了，随着机械、电气以及机电一体化的发展，磨粉机的自动化程度也得到了很大的提高。尤其是近几年来，国内各大粮食机械厂参照和学习国外成熟的经验技术，对国内的磨粉机进行改良优化，设计出了各种不同形式的磨粉机，这些磨粉机在喂料、传动、磨辊自动调节等方面都有了很大的进步。磨辊系统是磨粉机的关键结构，它不仅受喂料系统的影响，还受到传动结构、驱动结构的影响，而磨辊的性能直接决定了磨粉机的效率。本文根据自身实践经验和理论研究，对磨粉机的磨辊及其相关结构进行了具体的分析和研究，并针对其关键结构提出了相应的优化设计措施，为磨粉机的结构改进提供了有了的技术支撑。

1 磨粉机的磨辊结构优化设计探析

1.1 磨辊的进料控制结构优化设计探讨

在传统的磨粉机结构中，通常由手动控制进料口的大小调节进料的多少，进料的速度完全靠操作人员的经验，如果进料过快就会影响产品的质量，导致产品中颗粒过多，如果进料过少就会降低磨粉机的工作效率，甚至损坏磨粉机的磨辊。

与传统的纯机械式磨粉机相比，现代化的磨粉机通常通过进料辊或进料控制门来控制磨辊的进料速度。喂料辊是对磨辊进行喂料的主要结构，在磨粉机工作过程中，如果进料量过大，进料辊的速度就会随之增加，如果进料量减少，进料辊就会降低速度，直至速度降低到特别小时，进料辊停止，两个磨辊脱离，防止磨辊损坏。可以在进料处的上方设置电子传感器，并通过输入信号来控制进料辊的速度和进料门的开闭，喂料辊的速度是无级调速，可以根据物料流的大小调整速度，每个物料通道中都有电子传感系统，产品流量和速度都可以实现自动控制。磨粉机的进料结构还可以根据不同的谷物变化改变配置，当低蛋白的软小麦更换成高蛋白的硬小麦或春小麦时，进料结构就会调节进料辊的速度，从而保证产品的质量，同时还可以避免进料过多卡出设备，造成设备的损坏。

设计和设置控制系统有效的调节进料辊的速度是磨粉机优化设计的关键，对磨粉机进料结构的优化设计可以有效的提高磨粉机的效率，并改善磨粉机的运行效果。

1.2 磨辊的自动化调整优化设计探讨

在传统的磨粉机中，在进行磨粉加工之前，需要根据加工的物料调节磨粉机的磨辊间隙，但大多数情况下，谷物的大小、饱满程度不一致，所以最终的产品往往质量也不一致。而现代化的磨粉机可以在对不同的谷物进行加工时，磨粉机调节系统可以对磨辊的间隙进行自动调节，在进行混合物料的加工时，可以大大的提高磨粉机的效率，还可以保证产品的质量。

在磨粉机的实际加工时，单一物料或者物料较少时，采用这种系统有浪费的问题，但实际上所有的物料都是混合物料，即使是单一的小麦也会因为湿度、饱满度的不同，麦粒之间也有所区别，所以磨辊的自动化调节是很有必要的。

磨辊的自动化调节主要依靠传感器监测进料时谷物的大小和质量，由磨粉机事先编制好的程序，对磨辊进行自动调整，并将测试结果反馈到可视化的监控器中，从而实现磨粉机的自动化生产，如果发现产品中夹杂较大的颗粒，可以由人工进行具体的调节。磨粉机的自动化磨辊间隙调节主要是依靠伺服电机带动驱动系统进行调节的，紧急状态下也可以通过手轮进行调节。

1.3 磨辊的驱动系统优化设计探讨

在磨粉机的驱动方案中，常用的传动类型有齿轮传动、链传动、双向同步带传动、步楔复合带传动等。首先，使用齿轮传动可以满足两辊转向相反、快与慢辊定向转速差的要求，并且传动平稳、效率较高，但是当不同的谷物加入时，需要调节两辊之间的中心距，一旦中心距过大就会造成齿轮工作面的冲击，同时噪声较大、传动可靠性较低。目前只有少量小型磨粉机使用齿轮传动，对单一谷物进行磨粉，其结构简单、尺寸较小，价格便宜。其次，使用链传动可以克服中心距调节不便的缺陷，但链传动污染较大、多变效应现象严重，而且工作不可靠，目前已经很少有人使用。再次，使用双面同步带传动可以克服污染严重、噪声大的缺点，同时可以进行中心距的调节，但在启动是容易出现跳带现象、工作过程中容易出现断带现象，而且价格昂贵。最后，磨粉机采用步楔复合带传动，可以克服双面同步带的断带和启动跳带现象，目前已经在大、中型磨粉机中广泛使用，取得了较好的效果。

在传统的磨粉机传动系统中，通常采用的是四轮传动，但采用步楔复合带传动，可以采用三轮传动代替四轮传动，即使用同步带轮、多楔带轮和张紧轮代替原来的大带轮、小带轮、两个张紧轮结构，达到减少带轮数目、减少结构尺寸，降低制造成本的目的，同时又不会降低带的传动能力。

1.4 磨粉机磨辊的固定方式优化设计探讨

在磨粉机常见的磨辊固定方式中，通常将快辊设置成固定的，慢辊设置成可动的，即快辊的轴承座相对与机体是固定的，磨辊是磨粉机的易损件，常常需要拆卸，对辊子表面进行磨光、拉丝、喷砂等修复性处理，同时辊子是磨粉机中要求回转精度较高的零件，所以辊子固定方式对磨粉机的工作性能至关重要。目前磨粉机最常用的固定方式有以下三种：（1）轴承与磨辊轴之间采用热装的过盈配合；（2）轴承间与磨辊轴之间采用紧定套张紧形成可拆卸的连接；（3）在磨辊轴上的轴承处采用带有锥度的面与同样带有锥度的轴承形成可拆卸的配合。首先，应用第一种固定方式的典型磨粉机有MQ中型系列磨粉机，此种磨粉机将轴承与磨辊轴直接配合，不采用紧定套等结构过渡，保证了磨辊轴的可靠定位，而磨辊轴自身的径向跳动仅受磨辊自身的精度影响，在普通的加工制造精度下就可以保证较高的回转精度，但是拆装难度较大；其次采用紧定套对磨辊轴和轴承进行连接，此类固定方式的典型磨粉机是西蒙XK型磨粉机，它的优点在于紧定套相对与磨辊轴的位置可以调节，对磨辊轴加工的轴向尺寸误差要求较宽松，同时可以保证磨辊两端相对于墙板的密封，减少漏料的机会，缺点是加工精度相对较低，紧定套装夹不牢会导致磨辊相对与轴承移位，拆卸和安装都比较困难；再次，采用锥度的磨辊轴和轴承进行连接，此类固定方式的典型磨粉机是布勒MDDK型的磨粉机，它的优点是两锥面的直接配合，不增加任何过渡元件，保证磨辊的回转定位准确可靠，而磨辊自身的径向跳动只依赖其自身的加工精度，在进行拆卸时，只需要使用专门的油压工具，在轴承与磨辊间的锥面形成高压油膜，就可以顺利拆卸，缺点在于对零件的加工精度要求较高，加工难度较大。

在目前的磨粉机中，采用紧定套的固定方式已经越来越少，而采用过盈配合的固定方式多用小型、单一谷物的磨粉机中，对于大中型的磨粉机采用锥面配合的连接结构效果较好。