1.齒形。齒形輪廓在磨輥表面每個方向上的分布機率是相同的,齒形的立體形狀是不規則多棱形椎體,齒的刃口沒有固定的方向,呈不規則折線。
2.齒角。齒角為不固定、不規則、鋒利的齒角,一般在70~150°之間(以不規則折線的外輪廓作切線構成的齒角θ計算),隨著碾磨的不斷損耗,齒角變大直至磨光,外輪廓線趨于180°成為名副其實的光輥。
3.齒高。齒形剖面是具有粗糙度表面輪廓曲線,本文引用表面粗糙度概念解釋和計算齒高。根據國標GB 1031-2016《產品幾何規范(GPS)表面結構 輪廓法 表面粗糙度參數及其數值》,表面粗糙度的主要參數有:①輪廓算術平均偏差值Ra;②微觀不平度十點高度值Rz;③輪廓最大高度值Ry。其中,Ry是描述針齒最高齒頂到最低齒谷的距離。Ra,Rz用來測量輪廓平均高度值,Rz直接表示出針齒的平均高度值,定義為在取樣長度l內,5個大的輪廓峰高的平均值和5個最大輪廓谷深的平均值之和。輪廓曲線的評定需要選擇一個或幾個取樣長度,對于磨輥來說,在全長范圍內,沿母線方向取三個取樣長度l(中間1個,兩端各一個),所測到的數據取平均值表示磨輥粗糙度,Rz即為齒高。一般的經驗為:粗糙度均勻的表面,在三個取樣長度上實測數據應一致或接近,如相差較大,或不在一個范圍內,說明粗糙化處理不均勻,需要重新磨光磨輥后再進行磨輥表面粗糙化處理。
4.齒數。在齒數計算時,在測量取樣長度內的峰頂和谷深的同時,要考慮略低的一些齒形(他們的平均高度值和取樣長度內的算術平均值是在一個范圍內),應用光切顯微鏡,可以測出不同齒距(ti)和齒高(ypi+yui),計算測得結果的算術平均值得出,齒距為齒高的5倍:t=5Rz。這樣計算出沿磨輥圓周排列的齒數,進一步算出磨輥表面的總齒數。計算實例如下:
已知磨輥直徑φ250 mm,粗糙度Rz0.06 mm,計算1 m磨輥的總齒數:
齒距 t=5Rz=5×0.06=0.3 mm,
每毫米齒數n=l/t=3.33個,
每厘米齒數N=10n=33.3個,
齒輥圓周齒數Z1=ΠDN=2 614個,
每米磨輥齒數Z2=LN=3 333.3個,
磨輥表面總齒數,Z=Z1× Z2=8.7132×106
如果其他參數不變,Rz為0.03 mm,則磨輥齒數66.667個/cm,總齒數3.4×107。而拉絲齒輥的齒數,最細的15牙/cm,快慢輥在工作狀態時,齒形刀口的交叉點比較少,針齒輥的刀口交叉數量大,交叉點多,有利于物料的破碎。
5.針齒輥的碾磨工作原理及特點
①經皮磨破碎后的胚乳顆粒,具有拉絲齒輥相同的作用機理,對胚乳顆粒進行剝刮碾磨,進一步刮干凈帶麩胚乳上的小麩皮,由于齒角尖銳,前角較小,對胚乳的剪切力較大,因此,出粉率高,動力消耗低。
②由于齒形是椎體的的。胚乳受到的剝刮和碾磨是在三維空間中,同時這種磨輥在碾磨取內比光輥占更大空間,具有更大的流量和產量。
③由于粗糙度表面具有更大的摩擦力,比光輥的軋角更大,擴大了物料碾磨區。
④具有更大的剝刮齒數Z。Z=2sn[(k-1)/(k+1)],公式中:K為快慢輥速比;S為碾磨區長度;N為磨輥單位圓周長度的齒數。
⑤針齒對胚乳主要起剝刮和碾磨的作用,硬麥淀粉的粒度為2~40 μm,心磨的軋距一般在0.3 mm,因此可以在很大程度上控制淀粉的損傷,而光輥對胚乳主要是擠壓,粒度越細,淀粉損傷越嚴重,這是無法控制。
面粉顆粒在125 μm時,在同樣動力消耗的情況下,針齒輥出粉率更高,隨著產量的增加,電耗也增加。光潔輥在達到出粉率頂峰時Ha時,曲線很快走向下滑的趨勢,出粉率隨著產量的增加而降低,而針齒輥的出粉率還在提高,當達到頂峰Hb時開始下滑,趨勢平緩,兩種磨輥的出粉率差距較大,說明針齒輥具有更高的出粉率,適合于大規模的生產線。
面粉顆粒在475 μm以上的厚度片狀物時,兩種心磨的出粉率與動力消耗情況比較,表明在出粉率在15%以下時,兩種齒形的研磨曲線變化趨勢不同,前者的曲線斜率逐漸變小,后者的斜率卻越來越大,說明針齒輥出粉率高時,電耗較小,更適合大規模生產線。在相同的軋距時,針齒輥比光磨輥具有更小的電耗。