徐桂清

（中糧工程裝備（張家口）有限公司，河北 張家口 076250）

我國是農(nóng)業(yè)大國，小麥總產(chǎn)量居世界首位，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型面粉廠的擴(kuò)建及其自動(dòng)化控制的提升，人們對(duì)高粉質(zhì)的追求不斷地推動(dòng)制粉工藝的快速發(fā)展，磨粉機(jī)整體性能和質(zhì)量也隨之快速提升。磨粉機(jī)性能的好壞直接影響面粉質(zhì)量的好壞，精磨細(xì)研的長粉路制粉工藝要求磨粉機(jī)的研磨效果必須非常穩(wěn)定才能滿足先進(jìn)制粉工藝要求。

1 喂料均勻性對(duì)磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的影響

物料進(jìn)入進(jìn)料筒后必須能夠自流分布到喂料輥全長上。

1.1 被研磨物料的自流角

磨粉機(jī)各系統(tǒng)被研磨物料的自流角見表1。

表1 被研磨物料的自流角

入磨物料自流參數(shù)標(biāo)注見圖1。

入磨物料自流相關(guān)參數(shù)：①自流到達(dá)喂料輥全長時(shí)最低料位高度；②最小進(jìn)口寬度；③物料堆頂露出喂料筒底部的高度；④磨膛吸料通道寬度；⑤進(jìn)料筒座的高度；⑥喂料輥到磨頂?shù)母叨取?/p>

1.2 喂料輥控制方式及進(jìn)料筒形狀

進(jìn)料筒的設(shè)計(jì)必須保證物料的自然流動(dòng)充滿喂料輥兩端，氣控磨粉機(jī)喂料輥的轉(zhuǎn)速是根據(jù)工藝設(shè)定好的固定轉(zhuǎn)速，伺服喂料系統(tǒng)的喂料的穩(wěn)定性是通過來料的多少改變喂料門的開啟度大小實(shí)現(xiàn)的：來料通過脈沖傳感器（枝狀浮標(biāo)）感應(yīng)—機(jī)械杠桿—滾輪閥—伺服氣缸—小杠桿—喂料門保證喂料量的相對(duì)穩(wěn)定，這種控制原理要求進(jìn)料筒為圓筒狀來保證物料的自動(dòng)聚中，最小進(jìn)料寬度b為425～450 mm，進(jìn)料筒高度f為500 mm，并根據(jù)喂料輥的長度的不同f的數(shù)值是有區(qū)別的，1250磨要比1000磨高35～40 mm才能保證物料均勻地充滿喂料輥全長，MDDK與MMT磨都滿足這個(gè)要求，這兩款磨粉機(jī)研磨效果都不錯(cuò)；電控磨則不同了，它的原理是在喂料門開啟度一定的情況下通過來料的多少改變喂料輥轉(zhuǎn)速來控制喂料的穩(wěn)定性。目前市場上應(yīng)用的3種不同傳感方式：①電容式料位傳感；②重力傳感；③紅外線感應(yīng)傳感，電容式料位傳感是無級(jí)變速，只與料位的高低有關(guān)系，與物料的顆粒大小輕重?zé)o關(guān)系，在任何工藝位置反應(yīng)都比較靈敏，根據(jù)工藝位置設(shè)定好高低料位后喂料輥轉(zhuǎn)速就可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；重力傳感是在喂料輥上部放置一根φ6 mm的圓鋼，將物料壓力感應(yīng)反饋到控制系統(tǒng)來改變喂料輥轉(zhuǎn)速，重力傳感在制粉工藝的前路系統(tǒng)是沒問題的，而在后路麩皮多物料較輕的工藝位置上反應(yīng)比較遲緩；紅外線感應(yīng)不是無級(jí)變速，而是通過感應(yīng)點(diǎn)來完成，受干擾因素較多，逐漸被其它方式取代；電控磨是根據(jù)來料多少，自動(dòng)調(diào)節(jié)喂料輥轉(zhuǎn)速，逐漸受到制粉工藝設(shè)計(jì)人員的青睞，應(yīng)用數(shù)量越來越多，電控磨的進(jìn)料筒方形居多，都比較寬大，物料流動(dòng)起來順暢，磨粉機(jī)整體高度降低許多，更加便于操作維修。

1.3 喂料輥加工裝配精度

喂料輥加工及裝配精度也是保證喂料均勻的必要條件，輥體與軸承的圓跳動(dòng)和同心度都必須在0.025 mm之內(nèi)，只有達(dá)到了一定的形位公差精度要求，消除波紋涌動(dòng)的現(xiàn)象，經(jīng)過喂料輥轉(zhuǎn)動(dòng)喂料，物料才能自然均勻流落到指定的磨輥研磨區(qū)域。

2 落料區(qū)的位置對(duì)磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的影響

落料區(qū)位置很關(guān)鍵，通過理論計(jì)算和現(xiàn)場取數(shù)實(shí)測分析，喂料落點(diǎn)不同出粉率就會(huì)不同，采用合適的落料點(diǎn)出粉率最大能提高10個(gè)百分點(diǎn)。

落料點(diǎn)的確定先是通過理論計(jì)算確定，再通過現(xiàn)場檢驗(yàn)來修正理論確定的落料點(diǎn)。

2.1 基本數(shù)據(jù)

磨粉機(jī)喂料系統(tǒng)落料點(diǎn)理論計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表2，落料點(diǎn)理論計(jì)算圖見圖2。

圖2 磨粉機(jī)喂料系統(tǒng)落料點(diǎn)理論計(jì)算示意圖

2.2 理論計(jì)算落料點(diǎn)

拋出角α與喂料輥轉(zhuǎn)速和喂料棍直徑有關(guān)：

Cosα＝2υ2/(D·g)

（1）當(dāng) 2υ2/(D·g)≤1 時(shí)，取 α＝arccos[2υ2/(D·g)]，拋物線方程為：y＝－χtanα－gχ2/[2(υ·cosα)2]；X、Y 坐標(biāo)單位：m。

（2）當(dāng) 2υ2/(D·g)＞1 時(shí)，取 α＝β，拋物線方程為：y＝χtanβ－gχ2/[2(υ·cosβ)2]，X、Y 坐標(biāo)單位：m。

軌跡方程：

2υ2/(D·g)＝0.60364551＜1 取 α(°)＝52.8685634

物料拋物線方程：

y＝－χtan52.869°－gχ2/[2(υ·cos52.869°)2]

物料拋物線方程：

2.3 離散點(diǎn)數(shù)值計(jì)算

x、y 離散點(diǎn)，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 離散點(diǎn)求值

2.4 模擬拋物線

通過CAD軟件根據(jù)上述離散點(diǎn)數(shù)值采用樣條曲線命令擬合出拋物線。

3 磨輥的材質(zhì)穩(wěn)定性和加工精度對(duì)磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的影響

磨輥要求達(dá)到LS/T 3513-93規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),磨輥材質(zhì)按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求是雙金屬離心澆鑄冷硬合金鑄鐵磨輥，其機(jī)械性能不低于45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，輥體白口層鑄鐵的化學(xué)成分見表4。

表4 磨輥輥體白口層鑄鐵化學(xué)成分表 %

輥體灰口層鑄鐵應(yīng)符合HT150的機(jī)械性能，成品輥直徑φ 200～300 mm,白口層鑄鐵深度15±5 mm,這是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，輥體加工硬度為60～78 HS，噴砂輥的硬度要求在低區(qū)域有利于噴砂及粗糙度的穩(wěn)定，齒輥硬度在高區(qū)域的高硬度高耐磨性可提高拉絲輥壽命20%～30%左右；磨輥的形位公差，輥體的徑向圓跳動(dòng)、軸承與輥體的同軸度、軸頭與輥體的同軸度都有嚴(yán)格技術(shù)要求；磨輥的動(dòng)平衡等級(jí)按ISO1940的要求為G1，不平衡量≤5 g·mm/kg；中凸度要符合工藝要求；砂輥的粗糙度經(jīng)過多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)也有了比較合理的數(shù)值，磨粉機(jī)生產(chǎn)廠家對(duì)自己裝配的磨輥都有本廠嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)要求，性能指標(biāo)往往高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。除了標(biāo)準(zhǔn)要求，拉絲和噴砂的工藝過程也很關(guān)鍵，總之磨輥拉絲質(zhì)量好壞及噴砂效果直接影響出粉率和面粉質(zhì)量，須加以重視。

4 軋距調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性對(duì)磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的影響

在輕研細(xì)磨、低溫生產(chǎn)、追求高品質(zhì)面粉的制粉工藝中保持軋距穩(wěn)定是至關(guān)重要的，也是制粉工最應(yīng)注意的事情，磨輥的離合軋距目前大部分還是沿用氣壓控制氣缸伸縮，通過轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)慢輥軸承座向快輥軸承座遠(yuǎn)離或靠攏的原理 （氣壓0.5～0.6 MPa范圍內(nèi)），操作中根據(jù)工藝要求粗調(diào)好軋距，在生產(chǎn)過程中再微調(diào)到滿意的軋距間隙。理論上在工藝不變、物料穩(wěn)定的情況下軋距不做調(diào)整，實(shí)際上兩輥在研磨擠壓過程中相互作用力要消除各聯(lián)接件配合間隙，使整個(gè)關(guān)聯(lián)件成為剛體的柔性聯(lián)接，這就要求各工件材質(zhì)、加工精度（形位公差、配合公差、光潔度等）符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)格控制大塊硬物通過磨口，影響軋距變化。磨輥軋距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 磨粉機(jī)磨輥軋距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖

5 磨輥軋距吸風(fēng)系統(tǒng)對(duì)磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的影響

磨輥在高速旋轉(zhuǎn)研磨過程中，靠近磨輥表面的空氣以一定的速度隨輥面前進(jìn)，快慢輥挾帶的這種空氣在接近研磨區(qū)過程中逐漸被壓縮向上反射形成紊流稱為“泵氣”現(xiàn)象。喂料薄層被“泵氣”現(xiàn)象干擾的結(jié)果是料層散亂，速度降低，影響流量，這對(duì)心磨物料的影響特別明顯，為了消除磨輥“泵氣”現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了“軋距吸風(fēng)”系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)置消除“泵氣”現(xiàn)象效果很明顯，圖4和圖5分別為沒有設(shè)置和設(shè)置了軋距吸風(fēng)系統(tǒng)的磨粉機(jī)內(nèi)物料流動(dòng)圖像。

圖4 無“軋距吸風(fēng)”系統(tǒng)磨粉機(jī)內(nèi)物料流動(dòng)圖像

圖5 有“軋距吸風(fēng)”系統(tǒng)磨粉機(jī)內(nèi)物料流動(dòng)圖像

磨粉機(jī)未設(shè)置軋距吸風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，氣流速度緩慢，磨膛里的粉塵太多，很大地影響了研磨效果。軋距吸風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)也是影響磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的關(guān)鍵點(diǎn)，不能忽視。

6 機(jī)體穩(wěn)定性對(duì)磨粉機(jī)研磨效果穩(wěn)定性的影響

磨粉機(jī)底座材質(zhì)的選擇是整機(jī)穩(wěn)定的基石，隨著產(chǎn)品高質(zhì)量快速發(fā)展，用材選料也更科學(xué)精細(xì)，采用精密整體鑄造底座逐步代替鋼板焊接底座，鑄鐵具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、不變形、穩(wěn)定性好，對(duì)減震降噪有明顯效果；軸承座、微調(diào)臂等選用綜合性能更好的QT450；各種轉(zhuǎn)臂、固定架選用ZG35、關(guān)鍵轉(zhuǎn)軸用20CrMo、其它部分則選擇優(yōu)質(zhì)鋼板；軸承、氣動(dòng)元件選用國際一流產(chǎn)品；標(biāo)準(zhǔn)件選用國內(nèi)品牌廠家等。減少焊接，增加鉚接和螺栓聯(lián)接，借助裝卡工具和模具保障加工裝配的精度和整機(jī)性能的穩(wěn)定，確保磨輥研磨性能穩(wěn)定。

7 結(jié)語

磨粉機(jī)的綜合性能提升必須圍繞提高 “研磨效果穩(wěn)定性”為中心，從各部件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、零部件加工、原材料選型及工藝工裝等多角度做細(xì)致研究來提高整體質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員要了解磨粉機(jī)的發(fā)展歷程以及發(fā)展方向，加快磨粉機(jī)新產(chǎn)品的研發(fā)，早日推出更新一代產(chǎn)品，推動(dòng)制粉設(shè)備快速發(fā)展。