Mill roller design optimization analysis

◎王春華（杭州市食品工業(yè)學(xué)會(huì)，浙江杭州310003）

Wang Chunhua（Hang zhou institute of food industry, hang zhou 310003，china）

磨粉機(jī)的磨輥優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

Mill roller design optimization analysis

◎王春華
（杭州市食品工業(yè)學(xué)會(huì)，浙江杭州310003）

隨著機(jī)械化的快速發(fā)展，磨粉機(jī)的自動(dòng)化程度也得到了很大的提高。尤其是近幾年來，國內(nèi)各大糧食機(jī)械廠參照和學(xué)習(xí)國外成熟的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，對(duì)國內(nèi)的磨粉機(jī)進(jìn)行改良優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了各種不同形式的磨粉機(jī)，這些磨粉機(jī)在喂料、傳動(dòng)、磨輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)等方面都有了很大的進(jìn)步。

1　磨輥的進(jìn)料控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

在傳統(tǒng)的磨粉機(jī)結(jié)構(gòu)中，通常由手動(dòng)控制進(jìn)料口的大小調(diào)節(jié)進(jìn)料的多少，進(jìn)料的速度完全靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，如果進(jìn)料過快就會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品中顆粒過多，如果進(jìn)料過少就會(huì)降低磨粉機(jī)的工作效率，甚至損壞磨粉機(jī)的磨輥。

與傳統(tǒng)的純機(jī)械式磨粉機(jī)相比，現(xiàn)代化的磨粉機(jī)通常通過進(jìn)料輥或進(jìn)料控制門來控制磨輥的進(jìn)料速度。喂料輥是對(duì)磨輥進(jìn)行喂料的主要結(jié)構(gòu)，在磨粉機(jī)工作過程中，如果進(jìn)料量過大，進(jìn)料輥的速度就會(huì)隨之增加，如果進(jìn)料量減少，進(jìn)料輥就會(huì)降低速度，直至速度降低到特別小時(shí)，進(jìn)料輥停止，兩個(gè)磨輥脫離，防止磨輥損壞。可以在進(jìn)料處的上方設(shè)置電子傳感器，并通過輸入信號(hào)來控制進(jìn)料輥的速度和進(jìn)料門的開閉，喂料輥的速度是無級(jí)調(diào)速，可以根據(jù)物料流的大小調(diào)整速度，每個(gè)物料通道中都有電子傳感系統(tǒng)，產(chǎn)品流量和速度都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。磨粉機(jī)的進(jìn)料結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)不同的谷物變化改變配置，當(dāng)?shù)偷鞍椎能浶←湼鼡Q成高蛋白的硬小麥或春小麥時(shí)，進(jìn)料結(jié)構(gòu)就會(huì)調(diào)節(jié)進(jìn)料輥的速度，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)還可以避免進(jìn)料過多卡出設(shè)備，造成設(shè)備的損壞。

設(shè)計(jì)和設(shè)置控制系統(tǒng)有效的調(diào)節(jié)進(jìn)料輥的速度是磨粉機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)磨粉機(jī)進(jìn)料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有效地提高磨粉機(jī)的效率，并改善磨粉機(jī)的運(yùn)行效果。

2　磨輥的自動(dòng)化調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

在傳統(tǒng)的磨粉機(jī)中，在進(jìn)行磨粉加工之前，需要根據(jù)加工的物料調(diào)節(jié)磨粉機(jī)的磨輥間隙，但大多數(shù)情況下，谷物的大小、飽滿程度不一致，所以最終的產(chǎn)品往往質(zhì)量也不一致。而現(xiàn)代化的磨粉機(jī)可以在對(duì)不同的谷物進(jìn)行加工時(shí)，磨粉機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以對(duì)磨輥的間隙進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，在進(jìn)行混合物料的加工時(shí)，可以大大地提高磨粉機(jī)的效率，還可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

在磨粉機(jī)的實(shí)際加工時(shí)，單一物料或者物料較少時(shí)，采用這種系統(tǒng)有浪費(fèi)的問題，但實(shí)際上所有的物料都是混合物料，即使是單一的小麥也會(huì)因?yàn)闈穸取枬M度的不同，麥粒之間也有所區(qū)別，所以磨輥的自動(dòng)化調(diào)節(jié)是很有必要的。

磨輥的自動(dòng)化調(diào)節(jié)主要依靠傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)料時(shí)谷物的大小和質(zhì)量，由磨粉機(jī)事先編制好的程序，對(duì)磨輥進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并將測(cè)試結(jié)果反饋到可視化的監(jiān)控器中，從而實(shí)現(xiàn)磨粉機(jī)的自動(dòng)化生產(chǎn)，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中夾雜較大的顆粒，可以由人工進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。磨粉機(jī)的自動(dòng)化磨輥間隙調(diào)節(jié)主要是依靠伺服電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，緊急狀態(tài)下也可以通過手輪進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3　磨輥的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

在磨粉機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案中，常用的傳動(dòng)類型有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、雙向同步帶傳動(dòng)、步楔復(fù)合帶傳動(dòng)等。首先，使用齒輪傳動(dòng)可以滿足兩輥轉(zhuǎn)向相反、快與慢輥定向轉(zhuǎn)速差的要求，并且傳動(dòng)平穩(wěn)、效率較高，但是當(dāng)不同的谷物加入時(shí)，需要調(diào)節(jié)兩輥之間的中心距，一旦中心距過大就會(huì)造成齒輪工作面的沖擊，同時(shí)噪聲較大、傳動(dòng)可靠性較低。目前只有少量小型磨粉機(jī)使用齒輪傳動(dòng)，對(duì)單一谷物進(jìn)行磨粉，其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸較小，價(jià)格便宜。其次，使用鏈傳動(dòng)可以克服中心距調(diào)節(jié)不便的缺陷，但鏈傳動(dòng)污染較大、多變效應(yīng)現(xiàn)象嚴(yán)重，而且工作不可靠，目前已經(jīng)很少有人使用。再次，使用雙面同步帶傳動(dòng)可以克服污染嚴(yán)重、噪聲大的缺點(diǎn)，同時(shí)可以進(jìn)行中心距的調(diào)節(jié)，但在啟動(dòng)是容易出現(xiàn)跳帶現(xiàn)象、工作過程中容易出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象，而且價(jià)格昂貴。最后，磨粉機(jī)采用步楔復(fù)合帶傳動(dòng)，可以克服雙面同步帶的斷帶和啟動(dòng)跳帶現(xiàn)象，目前已經(jīng)在大、中型磨粉機(jī)中廣泛使用，取得了較好的效果。

在傳統(tǒng)的磨粉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常采用的是四輪傳動(dòng)，但采用步楔復(fù)合帶傳動(dòng)，可以采用三輪傳動(dòng)代替四輪傳動(dòng)，即使用同步帶輪、多楔帶輪和張緊輪代替原來的大帶輪、小帶輪、兩個(gè)張緊輪結(jié)構(gòu)，達(dá)到減少帶輪數(shù)目、減少結(jié)構(gòu)尺寸，降低制造成本的目的，同時(shí)又不會(huì)降低帶的傳動(dòng)能力。

4　磨粉機(jī)磨輥的固定方式優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

在磨粉機(jī)常見的磨輥固定方式中，通常將快輥設(shè)置成固定的，慢輥設(shè)置成可動(dòng)的，即快輥的軸承座相對(duì)于機(jī)體是固定的，磨輥是磨粉機(jī)的易損件，常常需要拆卸，對(duì)輥?zhàn)颖砻孢M(jìn)行磨光、拉絲、噴砂等修復(fù)性處理，同時(shí)輥?zhàn)邮悄シ蹤C(jī)中要求回轉(zhuǎn)精度較高的零件，所以輥?zhàn)庸潭ǚ绞綄?duì)磨粉機(jī)的工作性能至關(guān)重要。目前磨粉機(jī)最常用的固定方式有以下3種：①軸承與磨輥軸之間采用熱裝的過盈配合。②軸承間與磨輥軸之間采用緊定套張緊形成可拆卸的連接。③在磨輥軸上的軸承處采用帶有錐度的面與同樣帶有錐度的軸承形成可拆卸的配合。首先，應(yīng)用第一種固定方式的典型磨粉機(jī)有MQ中型系列磨粉機(jī)，此種磨粉機(jī)將軸承與磨輥軸直接配合，不采用緊定套等結(jié)構(gòu)過渡，保證了磨輥軸的可靠定位，而磨輥軸自身的徑向跳動(dòng)僅受磨輥?zhàn)陨淼木扔绊?，在普通的加工制造精度下就可以保證較高的回轉(zhuǎn)精度，但是拆裝難度較大；其次采用緊定套對(duì)磨輥軸和軸承進(jìn)行連接，此類固定方式的典型磨粉機(jī)是西蒙XK型磨粉機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)在于緊定套相對(duì)于磨輥軸的位置可以調(diào)節(jié)，對(duì)磨輥軸加工的軸向尺寸誤差要求較寬松，同時(shí)可以保證磨輥兩端相對(duì)于墻板的密封，減少漏料的機(jī)會(huì)，缺點(diǎn)是加工精度相對(duì)較低，緊定套裝夾不牢會(huì)導(dǎo)致磨輥相對(duì)于軸承移位，拆卸和安裝都比較困難；再次，采用錐度的磨輥軸和軸承進(jìn)行連接，此類固定方式的典型磨粉機(jī)是布勒MDDK型的磨粉機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)是兩錐面的直接配合，不增加任何過渡元件，保證磨輥的回轉(zhuǎn)定位準(zhǔn)確可靠，而磨輥?zhàn)陨淼膹较蛱鴦?dòng)只依賴其自身的加工精度，在進(jìn)行拆卸時(shí)，只需要使用專門的油壓工具，在軸承與磨輥間的錐面形成高壓油膜，就可以順利拆卸，缺點(diǎn)在于對(duì)零件的加工精度要求較高，加工難度較大。

在目前的磨粉機(jī)中，采用緊定套的固定方式已經(jīng)越來越少，而采用過盈配合的固定方式多用小型、單一谷物的磨粉機(jī)中，對(duì)于大中型的磨粉機(jī)采用錐面配合的連接結(jié)構(gòu)效果較好。

5　結(jié)論

本文根據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論研究，對(duì)磨粉機(jī)磨輥的進(jìn)料控制、自動(dòng)化調(diào)整、磨輥驅(qū)動(dòng)、固定方式等方面進(jìn)行了具體的分析，并對(duì)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的討論，最后提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為磨粉機(jī)的優(yōu)化改良提供了有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

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Wang Chunhua
（Hang zhou institute of food industry, hang zhou 310003，china）

摘要：磨輥系統(tǒng)是磨粉機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，它不僅受喂料系統(tǒng)的影響，還受到傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響，而磨輥的性能直接決定了磨粉機(jī)的效率。本文對(duì)磨粉機(jī)的磨輥及其相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了具體的分析和研究，并針對(duì)其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)提出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，為磨粉機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：磨粉機(jī)；磨輥；優(yōu)化設(shè)計(jì)

Abstract：The roller system is the key to the mill structure, it not only affected by feeding system, also by the influence of the structure, the structure of the drive, and the performance of the roller directly determines the efficiency of the mill. In this paper, the mill's roller and its related structure has carried on the detailed analysis and research, and aims at the key structure puts forward the corresponding optimization measures, for the structure improvement of mill provides a technical support.

Key words：Flour milling machine; Roller; The optimization design

收稿日期：2015-09-21

中圖分類號(hào)：TS211.3