陳小剛，蘆 偉，趙 峰，韓佳玲

（1.中糧工程裝備（張家口）有限公司，河北 張家口 076250；2.無錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無錫 214033）

隨著新時代百姓生活水平的不斷提高，消費(fèi)需求轉(zhuǎn)向“吃得好”、“吃得安全”、“吃得健康”、“吃得便利”。終端市場對面粉品質(zhì)要求越來越高，專用粉品種逐年增多，高端面粉逐漸搶占市場份額，市場競爭愈加激烈，新的供需矛盾有效地推動制粉工藝向著符合當(dāng)代市場需求的方向快速發(fā)展，制粉工藝縱向和橫向的粉路延伸，輕研細(xì)磨和精細(xì)研磨有效提高了研磨出粉率和面粉的加工精度，也為專用粉的生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)條件，現(xiàn)代制粉工藝對磨粉機(jī)的研磨穩(wěn)定性也提出了新的要求。

1 磨粉機(jī)對研磨穩(wěn)定性的影響

磨粉機(jī)的喂料系統(tǒng)、研磨系統(tǒng)、清理系統(tǒng)對磨粉機(jī)的研磨穩(wěn)定性均具有較大的影響，均勻穩(wěn)定喂料是穩(wěn)定研磨的基礎(chǔ)，有效可靠的清理系統(tǒng)是研磨的必要條件。

1.1 喂料系統(tǒng)

喂料系統(tǒng)又稱為喂料單元，其主要功能是穩(wěn)定物料在進(jìn)料桶內(nèi)的相對料位高度，并將物料沿整個輥長方向?qū)⑽锪暇鶆?、?zhǔn)確地以一定的速度喂入研磨區(qū)[1]，由研磨系統(tǒng)對物料進(jìn)行研磨，磨粉機(jī)的喂料是否穩(wěn)定可靠是穩(wěn)定研磨的基礎(chǔ)，評價喂料是否穩(wěn)定主要從以下幾個方面考量：

（1）喂料時需保證物料均勻鋪滿整個喂料區(qū)，當(dāng)物料不能有效鋪滿喂料區(qū)域，達(dá)到最低料位設(shè)定值時，研磨單元要能夠及時離軋并停止喂料，避免因物料喂空而導(dǎo)致研磨系統(tǒng)中核心部件磨輥表面損壞。

（2）物料喂料料層厚度應(yīng)保持一致，避免出現(xiàn)一側(cè)薄一側(cè)厚，料層斷流或料層疊加等導(dǎo)致局部薄厚不一的現(xiàn)象。

（3）能夠根據(jù)工藝要求，靈敏、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)喂料量，當(dāng)進(jìn)料倉內(nèi)物料發(fā)生進(jìn)料波動時，能在一定范圍內(nèi)自動調(diào)整喂料量，以保證喂料的連續(xù)性和整體工藝的物料相對平衡。

（4）能夠在自動控制系統(tǒng)的邏輯控制下，與研磨單元的離合軋機(jī)構(gòu)實現(xiàn)“先喂料后合軋，先離軋后斷料”的可靠順序關(guān)系。

（5）對于機(jī)械伺服喂料系統(tǒng)，通過浮子式機(jī)械傳感伺服控制喂料門開啟度大小平衡物料，避免喂料門開啟度的瞬時變大或變小，導(dǎo)致物料厚度的急劇變化影響研磨穩(wěn)定。

（6）對于電控自動喂料控制系統(tǒng)，通過電子料位傳感器識別料位高度（如：電容式料位傳感器、光電料位傳感器、重力傳感器）與喂料輥轉(zhuǎn)速建立一定的邏輯關(guān)系，依據(jù)進(jìn)料桶物料情況，調(diào)節(jié)喂料速度平衡物料，改變喂料轉(zhuǎn)速時，要避免喂料轉(zhuǎn)速瞬時變大或變小，導(dǎo)致喂料量的急劇變化而影響研磨穩(wěn)定。

1.2 研磨系統(tǒng)

研磨系統(tǒng)是影響研磨效果的關(guān)鍵部分，是磨粉機(jī)的核心，又稱為研磨單元，在研磨系統(tǒng)中磨輥的中凸度或錐度、磨輥的動不平衡、磨輥徑向跳動、零部件和結(jié)構(gòu)的剛度等對研磨穩(wěn)定性均具有重要影響。

1.2.1 磨輥的中凸度或錐度

磨粉機(jī)心磨研磨系統(tǒng)在研磨物料時，輥間軋距一般為0.05～0.2 mm，研磨時輥間具有較大的輥間壓力，在研磨力的作用下輥體全長會發(fā)生彎曲應(yīng)變，應(yīng)變量和輥間壓力成正比[2]，另外磨輥在研磨時，最大熱量在靠近軸承處產(chǎn)生，兩端輥面向外膨脹略大于中部，由于彎曲應(yīng)力和熱膨脹的影響使輥體發(fā)生微觀變形，對研磨穩(wěn)定和生產(chǎn)有較大影響，所以一般需要通過在磨削磨輥時，預(yù)制中凸度或錐度來補(bǔ)償變形對研磨的影響。如圖1 所示“輥體無中凸度或錐度補(bǔ)償值的研磨區(qū)” 呈中間軋距大并向兩端逐漸變小的棗核狀，圖2 所示“輥體預(yù)制中凸度或錐度補(bǔ)償研磨區(qū)”輥間軋距在研磨物料時保持軋距均勻一致。

圖1 輥體無中凸度或錐度補(bǔ)償值的研磨區(qū)

圖2 輥體預(yù)制中凸度或錐度補(bǔ)償?shù)难心^(qū)

顯然磨輥中凸度或錐度值過大或過小都會造成研磨軋距的不一致而影響研磨，為保證整體出粉率，勢必會導(dǎo)致研磨區(qū)局部（中間或兩端）軋距過小，造成部分過研磨現(xiàn)象，增加浮粉含量并產(chǎn)生機(jī)械振動，所以在磨輥加工時必須嚴(yán)格按照工藝要求磨制，磨輥中凸度或錐度值切不可過大或過小。在實際生產(chǎn)中要依據(jù)生產(chǎn)情況不斷優(yōu)化中凸度或錐度值，使其在實際使用中不斷接近最佳的補(bǔ)償值。

1.2.2 磨輥的動不平衡

磨輥毛坯鑄造缺陷或材質(zhì)不均勻等因素，使得磨輥在旋轉(zhuǎn)時，輥體上每個微元所產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，引起振動，產(chǎn)生噪音，加速軸承磨損，縮短壽命，輥體產(chǎn)生徑向變形，使得輥式磨粉機(jī)磨輥在回轉(zhuǎn)研磨物料時，磨輥因動不平衡在研磨中必然會出現(xiàn)規(guī)律的間歇性輥間軋距變化，不平衡值越大，磨輥徑向變形也越大，如表1“磨輥在不平衡等級狀態(tài)下的最大變形量”。變形出現(xiàn)處于不平衡點(diǎn)位時，會使得磨輥軋距變大，影響研磨的穩(wěn)定性。為此，需盡可能減少輥體因動不平衡，導(dǎo)致徑向變形，影響磨粉機(jī)研磨穩(wěn)定性。

為提高軸承和相關(guān)零部件的使用壽命，減少輥體徑向變形，必須對磨輥進(jìn)行動平衡，使其達(dá)到允許的平衡精度等級，或使因此產(chǎn)生的輥體徑向變形和機(jī)械振動幅度降在允許的范圍內(nèi)，GB/T 34669—2017 要求磨輥動平衡應(yīng)不低于G2.5，許用偏心軸距為39.9 μm[3]。

1.2.3 磨輥徑向跳動

磨輥徑向跳動是影響輥式磨粉機(jī)研磨性能的主要原因，也是造成輥式磨粉機(jī)有規(guī)律振動的主要因素之一，尤其是在較小輥間軋距的心磨工藝位置，磨輥徑向跳動值對研磨的穩(wěn)定性影響是非常大的，原商業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)要求磨輥輥面對軸承位的同軸度要求應(yīng)不大于0.04 mm，隨著科學(xué)技術(shù)和制粉工藝對設(shè)備要求的不斷提高，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34669—2017 要求磨輥輥面對軸承位的徑向跳動要求應(yīng)不大于0.01mm，發(fā)達(dá)國家磨輥輥面徑向跳動可控制在0.005 mm 以內(nèi)，已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的精度等級，目前國內(nèi)最高制造水平可控制在0.008 mm 以內(nèi)，完全可以滿足現(xiàn)代制粉工藝的使用要求。

1.2.4 零部件和結(jié)構(gòu)的剛度

剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時抵抗彈性變形的能力，零部件的剛度是結(jié)構(gòu)整體剛度的基礎(chǔ)，磨粉機(jī)研磨單元抵抗彈性變形的能力對研磨的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。輥式磨粉機(jī)研磨單元在研磨物料時或在離合閘和軋距調(diào)節(jié)過程的彈性變形帶來的軋距滯后或變化，對研磨穩(wěn)定性具有一定影響，緊軋距時，軋距調(diào)整到需要的松緊程度，經(jīng)過10～20 min 研磨后軋距變的更緊，松軋距時，軋距調(diào)整到需要的松緊程度，經(jīng)過10～20 min 后軋距會變的更松，所以在實際生產(chǎn)中調(diào)整軋距要根據(jù)設(shè)備情況掌握軋距調(diào)整技巧，切忌習(xí)慣性的經(jīng)常對磨粉機(jī)的軋距進(jìn)行調(diào)整，往往，研磨穩(wěn)定性較差導(dǎo)致剝刮率和出粉率發(fā)生變化，與頻繁調(diào)整磨粉機(jī)研磨軋距等不當(dāng)操作有較大關(guān)系。隨著新材料和新工藝的應(yīng)用，零部件的剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都有了極大的提高，研磨軋距因彈性變形帶來的變化已基本杜絕。

1.3 清理系統(tǒng)

輥式磨粉機(jī)磨輥在對物料進(jìn)行粉碎研磨時，其表面會粘附物料，物料含水率越高，研磨壓力越大，磨輥表面粘附情況越嚴(yán)重，磨輥表面的物料得不到有效清除，會出現(xiàn)物料纏輥現(xiàn)象，改變磨輥表面特性，輕則影響研磨的穩(wěn)定性，重則造成磨粉機(jī)劇烈振動和異響，甚至出現(xiàn)較大的安全隱患，清理磨輥的另一個目的是有效阻止環(huán)繞于輥面的浮粉，避免浮粉參與二次研磨影響研磨穩(wěn)定。輥面的粘附現(xiàn)象，嚴(yán)重影響磨粉機(jī)研磨效果和研磨效率，因此保持磨輥表面清潔是正常研磨的前提，是保證研磨穩(wěn)定的必要條件，對磨粉機(jī)的正常穩(wěn)定研磨起著至關(guān)重要作用。

2 結(jié)語

磨粉機(jī)的研磨穩(wěn)定性直接影響小麥制粉過程的整體工藝物料平衡、能耗和面粉品質(zhì)。研磨穩(wěn)定性的研究也將是永恒的話題，也必將在磨粉機(jī)和制粉工藝的發(fā)展歷程中得到持續(xù)改善，使其盡可能地滿足當(dāng)代制粉工藝的要求。