磨粉機的磨輥優化設計探討

和玉潔

（核工業理化工程研究院，中國 天津 300180）

0 引言

輥式磨粉機是制粉領域最主要的工程機械，到現在已經有上百年的歷史了，隨著機械、電氣以及機電一體化的發展，磨粉機的自動化程度也得到了很大的提高。尤其是近幾年來，國內各大糧食機械廠參照和學習國外成熟的經驗技術，對國內的磨粉機進行改良優化，設計出了各種不同形式的磨粉機，這些磨粉機在喂料、傳動、磨輥自動調節等方面都有了很大的進步。磨輥系統是磨粉機的關鍵結構，它不僅受喂料系統的影響，還受到傳動結構、驅動結構的影響，而磨輥的性能直接決定了磨粉機的效率。本文根據自身實踐經驗和理論研究，對磨粉機的磨輥及其相關結構進行了具體的分析和研究，并針對其關鍵結構提出了相應的優化設計措施，為磨粉機的結構改進提供了有了的技術支撐。

1 磨粉機的磨輥結構優化設計探析

1.1 磨輥的進料控制結構優化設計探討

在傳統的磨粉機結構中，通常由手動控制進料口的大小調節進料的多少，進料的速度完全靠操作人員的經驗，如果進料過快就會影響產品的質量，導致產品中顆粒過多，如果進料過少就會降低磨粉機的工作效率，甚至損壞磨粉機的磨輥。

與傳統的純機械式磨粉機相比，現代化的磨粉機通常通過進料輥或進料控制門來控制磨輥的進料速度。喂料輥是對磨輥進行喂料的主要結構，在磨粉機工作過程中，如果進料量過大，進料輥的速度就會隨之增加，如果進料量減少，進料輥就會降低速度，直至速度降低到特別小時，進料輥停止，兩個磨輥脫離，防止磨輥損壞。可以在進料處的上方設置電子傳感器，并通過輸入信號來控制進料輥的速度和進料門的開閉，喂料輥的速度是無級調速，可以根據物料流的大小調整速度，每個物料通道中都有電子傳感系統，產品流量和速度都可以實現自動控制。磨粉機的進料結構還可以根據不同的谷物變化改變配置，當低蛋白的軟小麥更換成高蛋白的硬小麥或春小麥時，進料結構就會調節進料輥的速度，從而保證產品的質量，同時還可以避免進料過多卡出設備，造成設備的損壞。

設計和設置控制系統有效的調節進料輥的速度是磨粉機優化設計的關鍵，對磨粉機進料結構的優化設計可以有效的提高磨粉機的效率，并改善磨粉機的運行效果。

1.2 磨輥的自動化調整優化設計探討

在傳統的磨粉機中，在進行磨粉加工之前，需要根據加工的物料調節磨粉機的磨輥間隙，但大多數情況下，谷物的大小、飽滿程度不一致，所以最終的產品往往質量也不一致。而現代化的磨粉機可以在對不同的谷物進行加工時，磨粉機調節系統可以對磨輥的間隙進行自動調節，在進行混合物料的加工時，可以大大的提高磨粉機的效率，還可以保證產品的質量。

在磨粉機的實際加工時，單一物料或者物料較少時，采用這種系統有浪費的問題，但實際上所有的物料都是混合物料，即使是單一的小麥也會因為濕度、飽滿度的不同，麥粒之間也有所區別，所以磨輥的自動化調節是很有必要的。

磨輥的自動化調節主要依靠傳感器監測進料時谷物的大小和質量，由磨粉機事先編制好的程序，對磨輥進行自動調整，并將測試結果反饋到可視化的監控器中，從而實現磨粉機的自動化生產，如果發現產品中夾雜較大的顆粒，可以由人工進行具體的調節。磨粉機的自動化磨輥間隙調節主要是依靠伺服電機帶動驅動系統進行調節的，緊急狀態下也可以通過手輪進行調節。

1.3 磨輥的驅動系統優化設計探討

在磨粉機的驅動方案中，常用的傳動類型有齒輪傳動、鏈傳動、雙向同步帶傳動、步楔復合帶傳動等。首先，使用齒輪傳動可以滿足兩輥轉向相反、快與慢輥定向轉速差的要求，并且傳動平穩、效率較高，但是當不同的谷物加入時，需要調節兩輥之間的中心距，一旦中心距過大就會造成齒輪工作面的沖擊，同時噪聲較大、傳動可靠性較低。目前只有少量小型磨粉機使用齒輪傳動，對單一谷物進行磨粉，其結構簡單、尺寸較小，價格便宜。其次，使用鏈傳動可以克服中心距調節不便的缺陷，但鏈傳動污染較大、多變效應現象嚴重，而且工作不可靠，目前已經很少有人使用。再次，使用雙面同步帶傳動可以克服污染嚴重、噪聲大的缺點，同時可以進行中心距的調節，但在啟動是容易出現跳帶現象、工作過程中容易出現斷帶現象，而且價格昂貴。最后，磨粉機采用步楔復合帶傳動，可以克服雙面同步帶的斷帶和啟動跳帶現象，目前已經在大、中型磨粉機中廣泛使用，取得了較好的效果。

在傳統的磨粉機傳動系統中，通常采用的是四輪傳動，但采用步楔復合帶傳動，可以采用三輪傳動代替四輪傳動，即使用同步帶輪、多楔帶輪和張緊輪代替原來的大帶輪、小帶輪、兩個張緊輪結構，達到減少帶輪數目、減少結構尺寸，降低制造成本的目的，同時又不會降低帶的傳動能力。

1.4 磨粉機磨輥的固定方式優化設計探討

在磨粉機常見的磨輥固定方式中，通常將快輥設置成固定的，慢輥設置成可動的，即快輥的軸承座相對與機體是固定的，磨輥是磨粉機的易損件，常常需要拆卸，對輥子表面進行磨光、拉絲、噴砂等修復性處理，同時輥子是磨粉機中要求回轉精度較高的零件，所以輥子固定方式對磨粉機的工作性能至關重要。目前磨粉機最常用的固定方式有以下三種：（1）軸承與磨輥軸之間采用熱裝的過盈配合；（2）軸承間與磨輥軸之間采用緊定套張緊形成可拆卸的連接；（3）在磨輥軸上的軸承處采用帶有錐度的面與同樣帶有錐度的軸承形成可拆卸的配合。首先，應用第一種固定方式的典型磨粉機有MQ中型系列磨粉機，此種磨粉機將軸承與磨輥軸直接配合，不采用緊定套等結構過渡，保證了磨輥軸的可靠定位，而磨輥軸自身的徑向跳動僅受磨輥自身的精度影響，在普通的加工制造精度下就可以保證較高的回轉精度，但是拆裝難度較大；其次采用緊定套對磨輥軸和軸承進行連接，此類固定方式的典型磨粉機是西蒙XK型磨粉機，它的優點在于緊定套相對與磨輥軸的位置可以調節，對磨輥軸加工的軸向尺寸誤差要求較寬松，同時可以保證磨輥兩端相對于墻板的密封，減少漏料的機會，缺點是加工精度相對較低，緊定套裝夾不牢會導致磨輥相對與軸承移位，拆卸和安裝都比較困難；再次，采用錐度的磨輥軸和軸承進行連接，此類固定方式的典型磨粉機是布勒MDDK型的磨粉機，它的優點是兩錐面的直接配合，不增加任何過渡元件，保證磨輥的回轉定位準確可靠，而磨輥自身的徑向跳動只依賴其自身的加工精度，在進行拆卸時，只需要使用專門的油壓工具，在軸承與磨輥間的錐面形成高壓油膜，就可以順利拆卸，缺點在于對零件的加工精度要求較高，加工難度較大。

在目前的磨粉機中，采用緊定套的固定方式已經越來越少，而采用過盈配合的固定方式多用小型、單一谷物的磨粉機中，對于大中型的磨粉機采用錐面配合的連接結構效果較好。

2 結論

本文根據自身實踐經驗和理論研究，對磨粉機磨輥的進料控制、自動化調整、磨輥驅動、固定方式等方面進行了具體的分析，并對其結構的優缺點進行了詳細的討論，最后提出了相應的優化設計方案，為為磨粉機的優化改良提供了有力的技術支撐。

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