【摘要】：磨輥的鑄造均勻性和輥體等溫性是影響磨粉機磨輥性能的重要因素,磨輥輥面的溫度能夠較大的影響面粉的品質(zhì)及口感,所以越來越受到行業(yè)的關注。磨輥的吸熱段主要以熱傳導為主,遵從傅里葉導熱定律。散熱段以有限空間的對流換熱和輻射換熱為主。啟動性能的好壞主要取決于磨粉機磨輥的裝配質(zhì)量,而等溫性能主要取決于工作過程中輥面的溫度均勻性。國內(nèi)外眾多學者也對輥體溫度場做過大量的研究,但都只限于軋鋼輥,對輥式磨粉機磨輥研究甚少。針對以上問題,本文以布勒MDDK1000/250型磨粉機中直徑250mm、長1000mm磨輥為研究對象,基于熱力學和傳熱學基礎理論對磨輥的傳熱特性進行了分析研究,結合ANSYS Workbench有限元分析軟件對磨輥溫度場進行了分析,最后通過相應的實驗對理論和仿真加以驗證。明確了輥式磨粉機磨輥溫升的影響要素、機理及傳熱規(guī)律,對降低溫升預測輥體溫度分布提高制粉質(zhì)量提供了重要的理論依據(jù)。本文主要研究及結論如下:1.基于熱力學基本原理研究了物料在研磨過程中1B工藝快輥輥體溫度的生成及影響要素;研究了1B工藝軋區(qū)中小麥對輥面的滑動摩擦力,得出小麥對快慢輥輥面的摩擦生成熱功率的比例等于快慢輥輥面與物料之間的滑動摩擦系數(shù)之比,這一結論同樣適用于1M工藝中快慢輥輥面的摩擦生成熱功率的分配。基于理論力學和材料力學的基本理論研究了1B工藝中快慢輥輥間壓力及其影響要素,得到當其他量不變時,快慢輥輥間壓力隨磨輥轉(zhuǎn)速的增大而增大,隨喂料流量的增大而增大,隨軋距的增大而減小,隨快慢輥速比的增大而減小的結論。2.基于熱力學基本原理研究并明確了1M工藝中快慢輥輥面的摩擦生成熱功率與電動機輸出功率之間的量化關系。基于傳熱學基礎理論對磨粉機正常工作中1M快輥的導熱熱阻、磨輥輥面與外圍空氣的強迫對流換熱系數(shù)、磨輥左軸頭處齒輪與外圍空氣的自然對流換熱系數(shù)、磨輥右軸頭處帶輪與外圍空氣的自然對流換熱系數(shù)及輥面的對外輻射功率進行了分析和計算。得到快輥的導熱熱阻表達式、磨輥輥面與外圍空氣的強迫對流換熱系數(shù)為29.7687W/m ~2℃、磨輥左軸頭處齒輪與外圍空氣的自然對流換熱系數(shù)為4.31W/m ~2℃、磨輥右軸頭處帶輪與外圍空氣的自然對流換熱系數(shù)為3.61W/m ~2℃、快輥輥面的對外輻射功率為294.04W。3.對磨輥建立了傳熱數(shù)學模型和三維建模,并對磨輥溫度場進行了有限元分析與求解,得到磨輥在開機正常工作后370.58min達到穩(wěn)態(tài),達到穩(wěn)態(tài)時最大溫度為78.353℃。如果改變輥體內(nèi)空腔直徑,模擬仿真輥體內(nèi)空腔直徑對輥體溫度場的影響,得到輥體內(nèi)空腔直徑改變時,輥體溫度場變化較小,可知若想降低輥體溫度,增大輥體內(nèi)空腔直徑的途徑較不可行。4.在河南省鶴壁市益民面粉廠、江蘇省泰興市曲霞面粉廠、江蘇省宇宸面粉廠等對布勒MDDK 1000/250、MDDP 1000/250型磨粉機1M快輥進行了輥面測溫,轉(zhuǎn)速及磨粉機電流測量,得到實驗數(shù)據(jù)并繪制了輥面溫度、快輥轉(zhuǎn)速及電流與時間的變化曲線、得到快輥輥面穩(wěn)態(tài)溫度為75℃。對輥面溫度、快輥轉(zhuǎn)速及電流與時間的變化曲線進行了理論分析,明確了快輥輥面溫差與磨粉機電流的量化關系并給出了表達式。5.將磨輥溫度測量結果與仿真結果比較,得出輥面溫度絕對誤差為3.353℃,相對誤差為4.47%,實驗結果與仿真結果基本一致。
【學位授予單位】：河南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS211.3
【圖文】：

輥是 19 世紀初由匈牙利人發(fā)明的，外形多為圓柱體，19 世紀 70 年代的磨較小，大多數(shù)磨輥長大約為 228mm。匈牙利的公司后來研發(fā)出長~393.7mm 的磨輥，這種較長的磨輥很快被引入美國[31]。如今制粉廠常用的為 225mm 或 250mm，當用于軋制片狀的成品時，輥徑可設計為 350mm，磨輥直徑可設計為 180~200mm[32]。 2（a）為常用磨輥的結構圖，圖 2（b）為磨輥外觀圖。它由輥體和兩根于對成本、散熱和制造工藝的考量，目前磨棍的輥體由雙金屬離心澆鑄而c）所示外層為保證輥面有一定硬度和耐磨性的白口鑄鐵，內(nèi)層為使磨輥具吸振性的灰口鑄鐵，輥軸材料為機械性能不低于 45 號的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼軸經(jīng)必要的機加工后，采用過盈配合壓配成一體，再一起加工到要求的幾[1]。

圖 2（b） 磨棍的外觀圖 圖 2（c） 磨棍的側面圖圖 2 磨棍的結構圖、外觀圖及側面圖粉碎理論19 世紀，在工廠實際生產(chǎn)過程中粉碎耗能較大，許多科學家和學者對此較為關注此出現(xiàn)了一些關于粉碎能耗的理論學說，以便尋求省能的粉碎途徑，其中以 3 種學為突出。德國科學家 P.R 雷廷格(P.R.Rittinger)于 1867 年提出粉碎面積學說。他認為：物料時，輸入功和物料新生表面積具有一定的正比例關系。俄國科學家吉爾彼切夫、德學家基克(Kick)分別于1874年和1883年各自獨立提出粉碎體積學說。體積學說認為碎時輸入功使物料產(chǎn)生形變，形變達到臨界值時物料即粉碎。而物料蓄有的變形能

磨粉機正常工作時 1M 物料溫度為 37℃，1M為 75℃。根據(jù)熱力學第二定律（secondlawofthermodynam溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響。雖然物料在粉碎熱，但其主要儲存在物料中，當輥面溫度上升至 37℃時，面?zhèn)鬟f給輥體。當輥面溫度繼續(xù)升高超過 37℃時，流入輥因相對運動產(chǎn)生的摩擦生成熱，所以研究磨輥摩擦生成熱示，建立：磨輥-單顆粒小麥-磨輥模型，對磨粉機 1B 磨輥計輥軸與軸承及各轉(zhuǎn)動副之間的摩擦。

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本文編號：2770418