磨粉機(jī)磨輥磨損對(duì)制粉影響研究綜述

黃河 邵博 孫震 陳小剛 中糧工程裝備（張家口）有限公司

磨輥是磨粉機(jī)的關(guān)鍵部分。小麥研磨使磨輥磨損會(huì)導(dǎo)致表面特性的變化，影響研磨的能耗、輥耗以及小麥的研磨效果。在連續(xù)生產(chǎn)中，通常需要3 到5 個(gè)月的時(shí)間，較慢的輥需要在4 到6 個(gè)月后進(jìn)行修復(fù)或更換。由于輥磨損過(guò)程的復(fù)雜性和各種因素，還沒(méi)有統(tǒng)一的理論模型和研究。

一、磨輥磨損機(jī)理研究

磨粉機(jī)運(yùn)行時(shí)，輥面和粉顆粒磨損嚴(yán)重。磨損由硬軟磨料磨損組成。磨損是由磨料磨損定義的，當(dāng)Hm 材料硬度與Ha 磨粒硬度之比大于1.3 時(shí)磨損。輥上小麥顆粒的磨損行為是軟磨料的磨損。有三種重要的磨損機(jī)制：微觀切屑、擠壓剝落、疲勞破壞。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了軟磨料磨損金屬的問(wèn)題。軟磨料可以磨損硬材料，因?yàn)樗鼈冊(cè)谀p時(shí)會(huì)變硬。硬磨料硬度大于材料硬度，實(shí)際上是硬磨料磨損。分析了磨輥磨損面和磨屑，使用軟磨料可能會(huì)產(chǎn)生循環(huán)應(yīng)力場(chǎng)，從而導(dǎo)致變形、亞表層裂紋和裂紋連接脫落。輕度磨損和選擇性犁削磨損使磨損過(guò)程更加容易，并可能導(dǎo)致折斷脫落。如果硬度是統(tǒng)計(jì)值，軟磨料包含硬顆粒和硬材料中的部位。軟磨料中的硬顆粒是否使磨損硬材料的軟部分。如果柔磨料具有足夠的韌性，則當(dāng)壓力超過(guò)磨料的彈性極限時(shí)，磨料會(huì)產(chǎn)生塑料變形并延伸到金屬表面，從而導(dǎo)致金屬和磨料之間發(fā)生重大摩擦。同時(shí)，將剪切應(yīng)力集中在坑的坑邊緣有利于金屬磨損。該方法類似于“Suh 磨損現(xiàn)象”的剝層理論，可用于解釋磨損軟磨料機(jī)理。這是疲勞磨損，其中磨輥和材料之間的接觸會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，其中接觸段是受壓區(qū)，受拉區(qū)是非接觸段。累計(jì)損壞導(dǎo)致磨損輥面。如果軟小麥處于固態(tài)、不可壓縮狀態(tài)，則在破碎區(qū)域加壓時(shí)，能夠更有效地抵抗輥面，因此，在研磨輥和小麥磨料表面存在擠壓、研磨和剪切約束。由于熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，旋轉(zhuǎn)輥溫度上升到60～80℃。

二、磨粉機(jī)磨輥磨損對(duì)制粉影響

1.實(shí)驗(yàn)部分。（1）試驗(yàn)和準(zhǔn)備材料。公司提供的白口鐵樣品。在實(shí)驗(yàn)室條件下，要求的試樣尺寸為57×25.5×6mm 線切割。樣品未經(jīng)熱處理，開(kāi)口為白色，磨損表面拋光在試驗(yàn)之前，每一個(gè)樣品都被磁化，從靜電中釋放出來(lái)，用酒精清洗干的。磨料是小麥的種子。在自然干燥條件下，由WK—200B 高速研磨機(jī)用18 目（開(kāi)口1mm）粉碎（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/t6003.1）以1mm 粒徑作為磨料小麥粉。（2）試驗(yàn)方法。使用MLS-225 型橡膠輪三體磨耗測(cè)試儀，類似于小麥輥磨耗測(cè)試儀。178mm 橡膠輪直徑，12mm寬，60 邵爾硬度。實(shí)驗(yàn)是在室溫下進(jìn)行的。根據(jù)小麥磨粉機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，橡膠輥轉(zhuǎn)速設(shè)定為400r/min，磨損時(shí)間為125min，共進(jìn)行了兩次磨粉試驗(yàn)，共250min，載荷分別為25、75、125、175 和225N。在試驗(yàn)之前，樣品與橡膠輪之間的距離由螺釘3 根據(jù)軸承距離進(jìn)行調(diào)整確定，然后由重量1 施加載荷。對(duì)每個(gè)負(fù)荷重復(fù)三次試驗(yàn)。樣品磨損前后的質(zhì)量以0.1mg 的分析尺度測(cè)量，平均磨損量三次用作磨損指標(biāo)。

磨損量隨載荷的增加而增加，曲線基本上是線性的。分析表明，隨著載荷的增加，材料和材料、材料和金屬表面之間的摩擦增加，從而導(dǎo)致磨損增加。這表明載荷壓力對(duì)金屬材料的磨損性能有顯著影響，載荷是輥磨損的重要因素。

（2）分析形貌磨損。不同載荷試驗(yàn)條件下試樣的磨損面積掃描中的照片。磨損表面上有與磨損方向平行的磨損痕跡，犁溝的深度、寬度和數(shù)量隨著載荷的增加而增加，犁溝現(xiàn)象越來(lái)越明顯，磨損隨著疲勞侵蝕而加劇，留下大量痕跡那是因?yàn)槊娣酆懿灰?guī)則，有很多棱角磨損擠壓，磨料會(huì)在法向力和切向力的影響下沿材料表面滑動(dòng)。當(dāng)磨料的方向和拖動(dòng)方向符合相應(yīng)條件時(shí)，磨料在金屬表面進(jìn)行微切削以形成犁溝。否則，磨料是一種微刃刀具，具有較大的負(fù)前角，它會(huì)將金屬表面推至磨料路徑上的犁溝中，并且塑料會(huì)在切割之前和兩側(cè)發(fā)生損壞，最終導(dǎo)致斷裂、剝落形成磨屑其主要原因是多次塑性變形和疲勞強(qiáng)度低的磨損機(jī)制。少量砂粒和麥麩形成的堅(jiān)硬的“不可壓縮團(tuán)”是微切削磨損的另一個(gè)重要原因。由于磨損過(guò)程中反復(fù)擠壓“不可壓縮團(tuán)”硬質(zhì)而導(dǎo)致塑性變形，由于共晶碳化形狀不規(guī)則，塑性變形首先發(fā)生在周期壓力低的情況下，然后發(fā)生碳化物脆化剝落。

隨著載荷的增加，面粉和磨損面積的摩擦增加，磨損也增加。磨損量與輥之間的壓力成正比。磨損過(guò)程中，硬粒磨損主要是由于顆粒角度和硬“不可壓縮團(tuán)”質(zhì)量而形成的微切口，而軟粒磨損主要是由多次塑性變形和底層疲勞構(gòu)成的。