齿辊是磨粉机的重要部件,对面粉品质影响及设备性能起决定性作用。齿辊在研磨物料过程中伴随着辊面磨损,使齿辊表面几何特性产生变化,对能耗、研磨效果和齿辊寿命等相关参数产生影响。齿辊磨损严重需进行重新拉丝或换辊,换辊或拉丝过早会影响磨辊寿命、不必要的停机和磨辊拉丝带来的资本投入。换辊或拉丝过晚,不仅加快磨辊磨损速度,也影响物料产量、面粉品质及增加能耗等,故准确判断齿辊磨损状态至关重要。目前面粉厂对磨辊磨损状态判断大部分仅凭经验,所以研究磨辊磨损特性及设计开发一款适用于磨辊齿形测量的仪器非常必要。针对以上问题,确定本文研究内容是磨粉机齿辊磨损特性研究及齿形测量仪的开发。首先,通过对磨粉机齿辊磨损关键影响参数进行总结归类,将影响指标分为工艺指标、经济指标和表面特性指标,从三类指标中选取剥刮率、功耗、磨下物温度和磨辊磨损量作为本文理论与试验的重点研究对象,分别从已有齿形实验参数数据对剥刮率的影响关系、基于德邦定律对功耗进行建模分析和基于摩擦学原理对齿辊磨损过程进行理论研究等,为磨粉机齿辊磨损特性研究提供理论基础。其次,基于弹性变形理论和能量守恒定律对磨辊受力进行研究,结合有限元分析,确定试验测量区域磨损点的位置。再次,通过对FMFQ 10×2型磨粉机2B及2M磨辊连续磨损80天的表面形貌、剥刮率、电流和磨下物温度进行测量,得到各参数间的量变关系。最后,根据客户测量齿形的所需功能不同,利用显微镜成像技术和机器视觉技术对齿形测量仪进行产品设计,该测量仪可以测量齿顶宽和齿间距等参数,结合磨粉机齿辊磨损规律,达到判断齿辊磨损状态的目的。通过研究得到如下结论:1.结合目前面粉厂测量数据和齿辊磨损相关影响参数,将磨辊磨损关键影响参数分为工艺指标、经济指标和表面特性指标,该三类指标用于确定选取剥刮率、功耗、磨下物温度和磨辊磨损量作为本文理论与试验的重点研究对象。通过齿辊几何特征研究,建立了齿顶宽与齿深和齿槽面积几何参数关系。2.根据实验数据,得到锋角比齿角对剥刮率影响大,且钝对钝比锋对锋对剥刮率影响小。基于邦德定律建立磨粉机粉碎功耗模型,得出物料在Ⅰ-ⅣB研磨时,功耗逐渐减小,且齿辊磨损会使功耗逐渐增大,当磨损达到一定程度时,功耗变化急剧增大。结合试验验数据进行验证。基于摩擦学原理,以单颗粒物料为研究对象,建立了磨辊磨损数学模型,在磨损总量和其它齿型参数一定时,磨损总量随锋角和钝角的增大而减小,且钝角的影响程度大于锋角的影响。3.基于弹性变形理论和能量守恒定律对磨辊力学特性进行了研究,得到磨辊周向辊间线压力、线剪切力和辊间平均压力和平均剪切力数学模型,通过对MDDK 1000/250磨粉机在ⅠB工艺过程有限元仿真分析,得到沿轧距方向磨辊表面轴向等效应力峰值出现在距离磨辊端面30mm的位置,其值为125.91Mpa,磨辊轴向总应变峰值出现在距离磨辊端面100mm的位置,其值为13.598μm,故磨辊辊面的易磨损点在距端面30-100mm位置,该结论可以用于确定齿辊磨损的位置。4.对FMFQ型磨粉机2B齿辊磨损过程的表面形貌、剥刮率、电流和磨下物温度进行测量,齿形磨损80天后,钝面磨损深度为0.32㎜,锋面为0.21mm,剥刮率下降4.77%,电流增加3.0A,磨下物温度差升高4.2℃,且明显存在函数关系。通过对影响参数与不完整度的关系进行曲线拟合,得到本次测试齿辊不完整度是9.854%时,各项综合指标达到极点,即面粉厂最优化使用这台磨粉机在该工况下能够接受的剥刮率最小值、电耗最大值和物料温度差的最大值的条件。5.对FMFQ型磨粉机2M喷砂辊磨损过程的表面形貌、取粉率、电流和辊面及磨下物温度进行测量,喷砂辊磨损80天后粗糙度Ra减小至2.512μm,取粉率下降1.26%,电流增加2.33A,辊面温度差提高7.35℃,物料提高5.5℃,整体呈上升趋势。通过对影响参数进行曲线拟合与粗糙度的关系研究,拟合曲线交点位置是磨辊达到使用极值点。当喷砂辊磨损至交点位置时,各项综合指标达到极点,即面粉厂最优化使用这台磨粉机在该工况下能够接受的剥刮率最小值、电耗最大值和辊面及物料温度差的最大值的条件。6.根据客户测量齿形所需要功能不同,对齿形测量仪进行设计,利用显微镜成像技术和机器视觉技术,通过对总体结构、光路和硬件选型进行设计,该仪器可测量齿辊的齿顶宽等主要参数,可判断齿辊磨损程度。