輥式磨粉機對輥工作力學(xué)條件分析

輥式磨粉機對輥工作力學(xué)條件分析

．輥式磨粉機研磨磨粉機是廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)的研磨磨粉機。它是面壓機行業(yè)不可或缺的設(shè)備。其他設(shè)備，如油壓機、研磨磨粉機、葡萄糖加工、片劑和速尿加工，都可以使用相同的機器。輥式磨粉機實際工作時要求對輥受力均勻、間隙正確，否則由于高速旋轉(zhuǎn)以及物料的擠壓和研磨會產(chǎn)生大量熱量，引起某些有機食品粉料的爆炸及磨輥相碰損傷。因而分析對輥對物料進行擠壓研磨的力學(xué)條件，以保證物料進料位置固定，對輥受力均勻、間隙正確，防止對輥損傷，保證對輥正常工作是十分必要的。1磨輥的制備輥式磨粉機主要由喂料輥、磨輥、枝狀閥、清理刮刀、料篩、輥距調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成，其核心部件為磨輥。工作時，原料由進料斗被喂料輥挾入，受到初步擠壓后進入磨輥，在磨輥的進一步作用下，物料被加工成粉粒狀被磨輥擠出輥隙，并刮下由出料口卸下。每一對磨輥由于速比和輥面狀態(tài)不同，粉碎物料的過程也不同。其中對輥分為光輥和齒輥，拉絲的磨輥為齒輥，常用于皮磨和渣磨系統(tǒng)，不拉絲的磨輥為光輥，常用于心磨系統(tǒng)。對輥表面線速度可根據(jù)不同需要進行選擇，如將對輥用于軋坯或軋片，則兩輥的表面線速度應(yīng)相等，如用于研磨，則兩輥必須有速差。不同形式的磨輥，其工作原理不同，如表1所示。2起軋角d+b與物料研磨區(qū)的相關(guān)性輥式磨粉機工作的必要前提是物料能夠進入對輥的粉碎工作區(qū)，只有物料和磨輥之間具有一定的幾何關(guān)系和物理形狀時，物料才可以通過軋區(qū)被粉碎。為便于分析，假設(shè)對輥呈水平排列，物料呈球形，其大小相等，并以物料為研究對象，將物料與對輥的幾何關(guān)系簡化為圖2所示。由圖2中幾何關(guān)系可得，D+b=Dcosα+dsinα，顯然，要使物料順利被挾入對輥，則必須有2Nsinα≤2Fcosα，sinα/cosα≤F/N，即tgα≤tgφ。由此得知，起軋角α應(yīng)小于物料與磨輥表面間的磨擦角φ，物料才能進入研磨區(qū)。其中，D為輥徑，d為物料粒徑，b為軋距，N為磨輥對物料的法向壓力，F(xiàn)為磨輥對物料的摩擦力，P為N與F的合力，α為起軋角，φ為磨輥與料粒之間的摩擦角。根據(jù)磨輥材料的不同，研磨粗粒時，摩擦角φ為11°～17°；研磨粗粉時，摩擦角φ為12°～18°。起軋角的大小可以根據(jù)圖2求得cosα=（D+b）/（D+d），即α=arccos(D+b）/（D+d）。此式表明，起軋角的大小與被研磨物料的平均直徑、磨輥直徑及軋距有關(guān)。當磨輥直徑及軋距不變時，被研磨物料直徑越大，起軋角越大，物料越不易進入研磨區(qū)。如增大軋距，起軋角可減小，則物料便容易進入研磨區(qū)。若當α=φ時，可得所挾入物料最小粒徑為D3抗彎劑區(qū)域的壓力分析3.1等速旋轉(zhuǎn)光軸的抗彎分析當物料進入軋區(qū)后，趨近中心軋點磨輥間隙越小，壓強越大，壓強的增大與物料壓縮程度成正比。如圖3所示，設(shè)物料在最小軋距處的最大為壓強p3.2光軸的抗彎壓力分析當一對磨棍以不同的速度反向旋轉(zhuǎn)時，對輥對物料的作用力和對輥受物料的作用力分別如圖4(a）和圖4(b）所示。圖中N當兩輥軸O3.3鋒對鋒磨齒的受力分析差速反向旋轉(zhuǎn)齒輥由于磨齒排列分為鋒對鋒（F-F）、鈍對鈍（D-D）、鈍對鋒（D-F）、鋒對鈍（F-D），而且存在摩擦剪力，物料剛進入軋區(qū)立即受到剪力而破壞，因此物料顆粒并不是完整地受到擠壓或壓縮，其受力分析最為復(fù)雜。下面以鋒對鋒磨齒排列為例，根據(jù)上述分析僅對快輥進行受力分析，如圖5所示，圖中F為鋒齒，D為鈍齒。由圖5中幾何關(guān)系得，快輥所受徑向力P4速輥與旋轉(zhuǎn)光輥的研磨機理(1）輥式磨粉機工作時，對輥保證物料挾入的條件是起軋角α應(yīng)小于或等于物料與磨輥表面間的摩擦角φ。(2）輥式磨粉機的對輥根據(jù)粉碎物料的對象不同主要分為等速反向旋轉(zhuǎn)光輥、差速反向旋轉(zhuǎn)光輥和差速反向旋轉(zhuǎn)齒棍三種形式。分析結(jié)果表明：第一、等速反向旋轉(zhuǎn)光輥的作用機理為擠壓，其對輥總壓力合力的位置大約位于最小軋點以上3/8軋區(qū)長度處，且快輥與慢輥受力相對均勻，磨損相當；第二、差速反向旋轉(zhuǎn)光輥的作用機理為擠壓與研磨，對物料進行粉碎時，物料沿快輥表面的滑動趨勢比沿慢輥表面的滑動趨勢大，即物料受到慢輥作為“砧子”，而快輥作為“碾子”的研磨作用，快輥的磨損較慢輥嚴重；第三、差速反向旋轉(zhuǎn)齒棍的作用機理為剪切、擠壓與研磨，對物料進行粉碎時，與物料的特性相關(guān)，若α+λ<45°，則快輥受徑向力的破壞大。(3）根據(jù)上述力學(xué)特性分析，輥式磨粉機實際生產(chǎn)過程中欲保證正常工作的條件，還應(yīng)保證：第一、喂料要均勻，要求整個磨輥長度上的流量一致，物料性質(zhì)一致；第二、保證調(diào)節(jié)軋距達到規(guī)定的研磨程度（剝刮率或取粉率），不能出現(xiàn)一頭