辊式磨粉机对辊工作力学条件分析

辊式磨粉机对辊工作力学条件分析

．辊式磨粉机研磨磨粉机是广泛应用于食品行业的研磨磨粉机。它是面压机行业不可或缺的设备。其他设备，如油压机、研磨磨粉机、葡萄糖加工、片剂和速尿加工，都可以使用相同的机器。辊式磨粉机实际工作时要求对辊受力均匀、间隙正确，否则由于高速旋转以及物料的挤压和研磨会产生大量热量，引起某些有机食品粉料的爆炸及磨辊相碰损伤。因而分析对辊对物料进行挤压研磨的力学条件，以保证物料进料位置固定，对辊受力均匀、间隙正确，防止对辊损伤，保证对辊正常工作是十分必要的。1磨辊的制备辊式磨粉机主要由喂料辊、磨辊、枝状阀、清理刮刀、料筛、辊距调节机构等组成，其核心部件为磨辊。工作时，原料由进料斗被喂料辊挟入，受到初步挤压后进入磨辊，在磨辊的进一步作用下，物料被加工成粉粒状被磨辊挤出辊隙，并刮下由出料口卸下。每一对磨辊由于速比和辊面状态不同，粉碎物料的过程也不同。其中对辊分为光辊和齿辊，拉丝的磨辊为齿辊，常用于皮磨和渣磨系统，不拉丝的磨辊为光辊，常用于心磨系统。对辊表面线速度可根据不同需要进行选择，如将对辊用于轧坯或轧片，则两辊的表面线速度应相等，如用于研磨，则两辊必须有速差。不同形式的磨辊，其工作原理不同，如表1所示。2起轧角d+b与物料研磨区的相关性辊式磨粉机工作的必要前提是物料能够进入对辊的粉碎工作区，只有物料和磨辊之间具有一定的几何关系和物理形状时，物料才可以通过轧区被粉碎。为便于分析，假设对辊呈水平排列，物料呈球形，其大小相等，并以物料为研究对象，将物料与对辊的几何关系简化为图2所示。由图2中几何关系可得，D+b=Dcosα+dsinα，显然，要使物料顺利被挟入对辊，则必须有2Nsinα≤2Fcosα，sinα/cosα≤F/N，即tgα≤tgφ。由此得知，起轧角α应小于物料与磨辊表面间的磨擦角φ，物料才能进入研磨区。其中，D为辊径，d为物料粒径，b为轧距，N为磨辊对物料的法向压力，F为磨辊对物料的摩擦力，P为N与F的合力，α为起轧角，φ为磨辊与料粒之间的摩擦角。根据磨辊材料的不同，研磨粗粒时，摩擦角φ为11°～17°；研磨粗粉时，摩擦角φ为12°～18°。起轧角的大小可以根据图2求得cosα=（D+b）/（D+d），即α=arccos(D+b）/（D+d）。此式表明，起轧角的大小与被研磨物料的平均直径、磨辊直径及轧距有关。当磨辊直径及轧距不变时，被研磨物料直径越大，起轧角越大，物料越不易进入研磨区。如增大轧距，起轧角可减小，则物料便容易进入研磨区。若当α=φ时，可得所挟入物料最小粒径为D3抗弯剂区域的压力分析3.1等速旋转光轴的抗弯分析当物料进入轧区后，趋近中心轧点磨辊间隙越小，压强越大，压强的增大与物料压缩程度成正比。如图3所示，设物料在最小轧距处的最大为压强p3.2光轴的抗弯压力分析当一对磨棍以不同的速度反向旋转时，对辊对物料的作用力和对辊受物料的作用力分别如图4(a）和图4(b）所示。图中N当两辊轴O3.3锋对锋磨齿的受力分析差速反向旋转齿辊由于磨齿排列分为锋对锋（F-F）、钝对钝（D-D）、钝对锋（D-F）、锋对钝（F-D），而且存在摩擦剪力，物料刚进入轧区立即受到剪力而破坏，因此物料颗粒并不是完整地受到挤压或压缩，其受力分析最为复杂。下面以锋对锋磨齿排列为例，根据上述分析仅对快辊进行受力分析，如图5所示，图中F为锋齿，D为钝齿。由图5中几何关系得，快辊所受径向力P4速辊与旋转光辊的研磨机理(1）辊式磨粉机工作时，对辊保证物料挟入的条件是起轧角α应小于或等于物料与磨辊表面间的摩擦角φ。(2）辊式磨粉机的对辊根据粉碎物料的对象不同主要分为等速反向旋转光辊、差速反向旋转光辊和差速反向旋转齿棍三种形式。分析结果表明：第一、等速反向旋转光辊的作用机理为挤压，其对辊总压力合力的位置大约位于最小轧点以上3/8轧区长度处，且快辊与慢辊受力相对均匀，磨损相当；第二、差速反向旋转光辊的作用机理为挤压与研磨，对物料进行粉碎时，物料沿快辊表面的滑动趋势比沿慢辊表面的滑动趋势大，即物料受到慢辊作为“砧子”，而快辊作为“碾子”的研磨作用，快辊的磨损较慢辊严重；第三、差速反向旋转齿棍的作用机理为剪切、挤压与研磨，对物料进行粉碎时，与物料的特性相关，若α+λ<45°，则快辊受径向力的破坏大。(3）根据上述力学特性分析，辊式磨粉机实际生产过程中欲保证正常工作的条件，还应保证：第一、喂料要均匀，要求整个磨辊长度上的流量一致，物料性质一致；第二、保证调节轧距达到规定的研磨程度（剥刮率或取粉率），不能出现一头