輥式磨粉機(jī)對(duì)小麥制粉研磨穩(wěn)定性的影響

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(wú)錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無(wú)錫 214033）

隨著新時(shí)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(chǎng)對(duì)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(chǎng)份額，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，新的供需矛盾有效地推動(dòng)制粉工藝向著符合當(dāng)代市場(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)料位高度，并將物料沿整個(gè)輥長(zhǎng)方向?qū)⑽锪暇鶆颉?zhǔn)確地以一定的速度喂入研磨區(qū)[1]，由研磨系統(tǒng)對(duì)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(píng)價(jià)喂料是否穩(wěn)定主要從以下幾個(gè)方面考量：

（1）喂料時(shí)需保證物料均勻鋪滿整個(gè)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(shí)，研磨單元要能夠及時(shí)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(cāng)內(nèi)物料發(fā)生進(jìn)料波動(dòng)時(shí)，能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)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(duì)平衡。

（4）能夠在自動(dòng)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(shí)現(xiàn)“先喂料后合軋，先離軋后斷料”的可靠順序關(guān)系。

（5）對(duì)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(shí)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(duì)于電控自動(dòng)喂料控制系統(tǒng)，通過電子料位傳感器識(shí)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(shí)，要避免喂料轉(zhuǎn)速瞬時(shí)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(dòng)不平衡、磨輥徑向跳動(dòng)、零部件和結(jié)構(gòu)的剛度等對(duì)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(shí)，輥間軋距一般為0.05～0.2 mm，研磨時(shí)輥間具有較大的輥間壓力，在研磨力的作用下輥體全長(zhǎng)會(huì)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(shí)，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(duì)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(shí)，預(yù)制中凸度或錐度來補(bǔ)償變形對(duì)研磨的影響。如圖1 所示“輥體無(wú)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(shí)保持軋距均勻一致。

圖1 輥體無(wú)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(huì)造成研磨軋距的不一致而影響研磨，為保證整體出粉率，勢(shì)必會(huì)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(dòng)，所以在磨輥加工時(shí)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(shí)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(shí)際使用中不斷接近最佳的補(bǔ)償值。

1.2.2 磨輥的動(dòng)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(shí)，輥體上每個(gè)微元所產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，引起振動(dòng)，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(shí)，磨輥因動(dòng)不平衡在研磨中必然會(huì)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(jí)狀態(tài)下的最大變形量”。變形出現(xiàn)處于不平衡點(diǎn)位時(shí)，會(huì)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(dòng)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(duì)磨輥進(jìn)行動(dòng)平衡，使其達(dá)到允許的平衡精度等級(jí)，或使因此產(chǎn)生的輥體徑向變形和機(jī)械振動(dòng)幅度降在允許的范圍內(nèi)，GB/T 34669—2017 要求磨輥動(dòng)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(dòng)

磨輥徑向跳動(dòng)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(dòng)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(dòng)值對(duì)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(duì)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(duì)設(shè)備要求的不斷提高，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34669—2017 要求磨輥輥面對(duì)軸承位的徑向跳動(dòng)要求應(yīng)不大于0.01mm，發(fā)達(dá)國(guó)家磨輥輥面徑向跳動(dòng)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(jí)，目前國(guó)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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)研磨穩(wěn)定性具有一定影響，緊軋距時(shí)，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(shí)，軋距調(diào)整到需要的松緊程度，經(jīng)過10～20 min 后軋距會(huì)變的更松，所以在實(shí)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(duì)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(duì)物料進(jìn)行粉碎研磨時(shí)，其表面會(huì)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(huì)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(dòng)和異響，甚至出現(xiàn)較大的安全隱患，清理磨輥的另一個(gè)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(duì)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(yǔ)

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。