保證磨粉機研磨效果穩定性的幾個關鍵要素分析

徐桂清

（中糧工程裝備（張家口）有限公司，河北 張家口 076250）

我國是農業大國，小麥總產量居世界首位，隨著社會經濟的快速發展，大型面粉廠的擴建及其自動化控制的提升，人們對高粉質的追求不斷地推動制粉工藝的快速發展，磨粉機整體性能和質量也隨之快速提升。磨粉機性能的好壞直接影響面粉質量的好壞，精磨細研的長粉路制粉工藝要求磨粉機的研磨效果必須非常穩定才能滿足先進制粉工藝要求。

1 喂料均勻性對磨粉機研磨效果穩定性的影響

物料進入進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

磨粉機各系統被研磨物料的自流角見表1。

表1 被研磨物料的自流角

入磨物料自流參數標注見圖1。

入磨物料自流相關參數：①自流到達喂料輥全長時最低料位高度；②最小進口寬度；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進料筒座的高度；⑥喂料輥到磨頂的高度。

1.2 喂料輥控制方式及進料筒形狀

進料筒的設計必須保證物料的自然流動充滿喂料輥兩端，氣控磨粉機喂料輥的轉速是根據工藝設定好的固定轉速，伺服喂料系統的喂料的穩定性是通過來料的多少改變喂料門的開啟度大小實現的：來料通過脈沖傳感器（枝狀浮標）感應—機械杠桿—滾輪閥—伺服氣缸—小杠桿—喂料門保證喂料量的相對穩定，這種控制原理要求進料筒為圓筒狀來保證物料的自動聚中，最小進料寬度b為425～450 mm，進料筒高度f為500 mm，并根據喂料輥的長度的不同f的數值是有區別的，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磨都滿足這個要求，這兩款磨粉機研磨效果都不錯；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速來控制喂料的穩定性。目前市場上應用的3種不同傳感方式：①電容式料位傳感；②重力傳感；③紅外線感應傳感，電容式料位傳感是無級變速，只與料位的高低有關系，與物料的顆粒大小輕重無關系，在任何工藝位置反應都比較靈敏，根據工藝位置設定好高低料位后喂料輥轉速就可實現無級變速；重力傳感是在喂料輥上部放置一根φ6 mm的圓鋼，將物料壓力感應反饋到控制系統來改變喂料輥轉速，重力傳感在制粉工藝的前路系統是沒問題的，而在后路麩皮多物料較輕的工藝位置上反應比較遲緩；紅外線感應不是無級變速，而是通過感應點來完成，受干擾因素較多，逐漸被其它方式取代；電控磨是根據來料多少，自動調節喂料輥轉速，逐漸受到制粉工藝設計人員的青睞，應用數量越來越多，電控磨的進料筒方形居多，都比較寬大，物料流動起來順暢，磨粉機整體高度降低許多，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和同心度都必須在0.025 mm之內，只有達到了一定的形位公差精度要求，消除波紋涌動的現象，經過喂料輥轉動喂料，物料才能自然均勻流落到指定的磨輥研磨區域。

2 落料區的位置對磨粉機研磨效果穩定性的影響

落料區位置很關鍵，通過理論計算和現場取數實測分析，喂料落點不同出粉率就會不同，采用合適的落料點出粉率最大能提高10個百分點。

落料點的確定先是通過理論計算確定，再通過現場檢驗來修正理論確定的落料點。

2.1 基本數據

磨粉機喂料系統落料點理論計算基礎數據見表2，落料點理論計算圖見圖2。

圖2 磨粉機喂料系統落料點理論計算示意圖

2.2 理論計算落料點

拋出角α與喂料輥轉速和喂料棍直徑有關：

Cosα＝2υ2/(D·g)

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

（2）當 2υ2/(D·g)＞1 時，取 α＝β，拋物線方程為：y＝χtanβ－gχ2/[2(υ·cosβ)2]，X、Y 坐標單位：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 離散點數值計算

x、y 離散點，計算結果見表3。

表3 離散點求值

2.4 模擬拋物線

通過CAD軟件根據上述離散點數值采用樣條曲線命令擬合出拋物線。

3 磨輥的材質穩定性和加工精度對磨粉機研磨效果穩定性的影響

磨輥要求達到LS/T 3513-93規定的標準,磨輥材質按行業標準要求是雙金屬離心澆鑄冷硬合金鑄鐵磨輥，其機械性能不低于45優質碳素結構鋼，輥體白口層鑄鐵的化學成分見表4。

表4 磨輥輥體白口層鑄鐵化學成分表 %

輥體灰口層鑄鐵應符合HT150的機械性能，成品輥直徑φ 200～300 mm,白口層鑄鐵深度15±5 mm,這是行業標準的基本要求，輥體加工硬度為60～78 HS，噴砂輥的硬度要求在低區域有利于噴砂及粗糙度的穩定，齒輥硬度在高區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、軸承與輥體的同軸度、軸頭與輥體的同軸度都有嚴格技術要求；磨輥的動平衡等級按ISO1940的要求為G1，不平衡量≤5 g·mm/kg；中凸度要符合工藝要求；砂輥的粗糙度經過多年的生產經驗也有了比較合理的數值，磨粉機生產廠家對自己裝配的磨輥都有本廠嚴格標準要求，性能指標往往高于行業標準。除了標準要求，拉絲和噴砂的工藝過程也很關鍵，總之磨輥拉絲質量好壞及噴砂效果直接影響出粉率和面粉質量，須加以重視。

4 軋距調節的穩定性對磨粉機研磨效果穩定性的影響

在輕研細磨、低溫生產、追求高品質面粉的制粉工藝中保持軋距穩定是至關重要的，也是制粉工最應注意的事情，磨輥的離合軋距目前大部分還是沿用氣壓控制氣缸伸縮，通過轉臂帶動慢輥軸承座向快輥軸承座遠離或靠攏的原理 （氣壓0.5～0.6 MPa范圍內），操作中根據工藝要求粗調好軋距，在生產過程中再微調到滿意的軋距間隙。理論上在工藝不變、物料穩定的情況下軋距不做調整，實際上兩輥在研磨擠壓過程中相互作用力要消除各聯接件配合間隙，使整個關聯件成為剛體的柔性聯接，這就要求各工件材質、加工精度（形位公差、配合公差、光潔度等）符合技術設計要求。嚴格控制大塊硬物通過磨口，影響軋距變化。磨輥軋距調節結構見圖3。

圖3 磨粉機磨輥軋距調節結構示意圖

5 磨輥軋距吸風系統對磨粉機研磨效果穩定性的影響

磨輥在高速旋轉研磨過程中，靠近磨輥表面的空氣以一定的速度隨輥面前進，快慢輥挾帶的這種空氣在接近研磨區過程中逐漸被壓縮向上反射形成紊流稱為“泵氣”現象。喂料薄層被“泵氣”現象干擾的結果是料層散亂，速度降低，影響流量，這對心磨物料的影響特別明顯，為了消除磨輥“泵氣”現象，設計了“軋距吸風”系統，該系統的設置消除“泵氣”現象效果很明顯，圖4和圖5分別為沒有設置和設置了軋距吸風系統的磨粉機內物料流動圖像。

圖4 無“軋距吸風”系統磨粉機內物料流動圖像

圖5 有“軋距吸風”系統磨粉機內物料流動圖像

磨粉機未設置軋距吸風系統時，氣流速度緩慢，磨膛里的粉塵太多，很大地影響了研磨效果。軋距吸風系統的合理設計也是影響磨粉機研磨效果穩定性的關鍵點，不能忽視。

6 機體穩定性對磨粉機研磨效果穩定性的影響

磨粉機底座材質的選擇是整機穩定的基石，隨著產品高質量快速發展，用材選料也更科學精細，采用精密整體鑄造底座逐步代替鋼板焊接底座，鑄鐵具有結構堅固、不變形、穩定性好，對減震降噪有明顯效果；軸承座、微調臂等選用綜合性能更好的QT450；各種轉臂、固定架選用ZG35、關鍵轉軸用20CrMo、其它部分則選擇優質鋼板；軸承、氣動元件選用國際一流產品；標準件選用國內品牌廠家等。減少焊接，增加鉚接和螺栓聯接，借助裝卡工具和模具保障加工裝配的精度和整機性能的穩定，確保磨輥研磨性能穩定。

7 結語

磨粉機的綜合性能提升必須圍繞提高 “研磨效果穩定性”為中心，從各部件系統設計、零部件加工、原材料選型及工藝工裝等多角度做細致研究來提高整體質量，設計人員要了解磨粉機的發展歷程以及發展方向，加快磨粉機新產品的研發，早日推出更新一代產品，推動制粉設備快速發展。