CN111420743A - 一种双变频电机驱动辊式磨粉机 - Google Patents

Abstract

一种双变频电机驱动辊式磨粉机，包括三相交流电源、快辊变频驱动机构、慢辊变频驱动机构、第一快磨辊、第一慢磨辊、第二快磨辊和第二慢磨辊，第一快磨辊、第一慢磨辊、第二快磨辊和第二慢磨辊均平行布置，第一快磨辊与第一慢磨辊形成一组相互配合的第一对辊，第二快磨辊与第二慢磨辊形成一组相互配合的第二对辊，三相交流电源分别为快辊变频驱动机构和慢辊变频驱动机构供电，快辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一快磨辊和第二快磨辊传动连接，慢辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一慢磨辊和第二慢快磨辊传动连接。本发明具有以下技术效果：1）结构简单；2）产量可调；3）快慢磨辊转速比可调；4）节能。

Description

一种双变频电机驱动辊式磨粉机

技术领域

本发明属于粮食加工机械技术领域，具体涉及一种双变频电机驱动辊式磨粉机。

背景技术

在小麦制粉成套设备中，辊式磨粉机是最重要的主机设备，其工艺性能对后续制粉效果的影响至关重要，且辊式磨粉机的能耗占比巨大。制粉过程中研磨粉碎工序的多道皮磨、多道芯磨，以及多道渣磨等系统均采用辊式磨粉机，因此对磨粉机进行技术提升，对于提升面粉厂整厂工艺水平和效率极其重要。

现有的辊式磨粉机主要由磨辊、进料机构、喂料机构、离合轧及轧距调节机构、传动及机架等组成。其工作原理是：一对直径相同的圆柱形磨辊，以不同的转速做相向旋转运动，两辊表面间有一定间隙，此间隙在整个磨辊长度上形成粉碎区，当物料通过粉碎区时，受到两磨辊的挤压、剪切和研磨作用而被粉碎。

目前，国内、外被广泛使用的传统辊式磨粉机其传动部分包括：动力输入和快慢磨辊间传动两部分。1、动力输入：通常每对磨辊采用一台电机独立驱动，电机通过三角带一级减速直接拖动快辊。2、快慢磨辊间传动：该传动又称为定速传动，作用是确保快慢磨辊间准确的传动比，根据工艺与结构要求，辊式磨粉机定速传动通常采用齿轮传动或同步齿形带传动两种方式。1）齿轮传动主要采用标准齿轮或非标准的长齿齿轮，由于后者补偿了采用标准齿轮时非连续传动的不足，相对前者也使振动和噪声得到明显改善，且同一传动比的配对数也只需两对。所以，相对成为磨粉机定速传动较理想选择。2）同步齿形带定速传动，目前辊式磨粉机普遍采用双面齿楔带（或双面齿形带）作为传动方式。为了满足传动要求，适应自动离合轧和轧距调节时中心距变化，结构复杂。采用这类传动方式的磨粉机在空载和负载状态下的能量传输路线分别如图1和图2所示；图1和图2中的附图标记分别为：1-电机、2-传动带、3-快磨辊、4-快辊定速齿轮（带轮）、5-慢辊定速齿轮（带轮）、6—慢磨辊、30-粮食。空载时的能量传递如图1中的直箭头所示，1→2→3→4→5→6；负载时的能量传递如图1中的直箭头所示，1→2→3→6→5→4。

传统辊式磨粉机的成本低，调节简单，但是其结构复杂，存在以下缺点： 1）齿轮定速传动有噪声和振动，需油润滑，易泄漏污染物料。2）同步齿形带定速传动有带撕裂、跑偏及带磨损不均等现象，带寿命低。3）对机械制造精度要求高。4）可调的工艺参数只有轧间距。5）工作中磨辊转速及快、慢辊转速比无法调节。6）产量无法调节。7）难以保证电动机始终运行与最优效率区间。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种双变频电机驱动辊式磨粉机，本发明在传统辊式磨粉机基础上，通过将原有两台普通异步电机更换为两台变频电机，省掉结构复杂的定速传动机构（定速齿轮或带轮传动），实现了新的能量传递方式，从而彻底解决了传统辊式磨粉机的上述所有缺点，具有结构简单、噪声低、振动小、低能耗、高产量等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种双变频电机驱动辊式磨粉机，包括三相交流电源、快辊变频驱动机构、慢辊变频驱动机构、第一快磨辊、第一慢磨辊、第二快磨辊和第二慢磨辊，第一快磨辊、第一慢磨辊、第二快磨辊和第二慢磨辊均平行布置，第一快磨辊与第一慢磨辊形成一组相互配合的第一对辊，第二快磨辊与第二慢磨辊形成一组相互配合的第二对辊，三相交流电源分别为快辊变频驱动机构和慢辊变频驱动机构供电，快辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一快磨辊和第二快磨辊传动连接，慢辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一慢磨辊和第二慢快磨辊传动连接。

快辊变频驱动机构包括第一变频器、第一变频电机、第一双槽带轮、第一快辊带轮和第二快辊带轮；三相交流电源通过第一变频器与第一变频电机连接，第一双槽带轮安装在第一变频电机的主轴上，第一快辊带轮安装在第一快磨辊的中心轴的一端，第二快辊带轮安装在第二快磨辊的中心轴的一端，第一快辊带轮和第二快辊带轮分别通过一条第一传动带与第一双槽带轮传动连接。

慢辊变频驱动机构包括第二变频器、第二变频电机、第二双槽带轮、第一慢辊带轮和第二慢辊带轮；三相交流电源通过第二变频器与第二变频电机连接，第二双槽带轮安装在第二变频电机的主轴上，第一慢辊带轮安装在第一慢磨辊的中心轴的一端，第二慢辊带轮安装在第二慢磨辊的中心轴的一端，第一慢辊带轮和第二慢辊带轮分别通过一条第二传动带与第二双槽带轮传动连接。

采用上述技术方案，本发明的工作原理及过程如下：

第一变频电机通过两条第一传动带分别带动第一快磨辊和第二快磨辊同向旋转；第二变频电机通过两条第二传动带分别带动第一慢磨辊和第二慢磨辊同向旋转；第一快磨辊和第一慢磨辊为第一对辊，第一快磨辊和第一慢磨辊做相向旋转，第一快磨辊外圆表面线速度的绝对值大于第一慢磨辊外圆表面线速度的绝对值；

第二快磨辊和第二慢磨辊为第二对辊，第二快磨辊和第二慢磨辊做相向旋转，第二快磨辊外圆表面线速度的绝对值大于第二慢磨辊外圆表面线速度的绝对值；两条第一传动带布置在两对辊的轴向的同侧；两条第二传动带布置在两对辊轴向的另一侧，用第一变频电机通过多组第一传动带同时带动第一快磨辊、第二快磨辊或更多快磨辊，用第二变频电机通过多组第二传动带同时带动第一慢磨辊、第二慢磨辊或更多慢磨辊。

三相交流电源分别通过导线连接第一变频器和第二变频器的电源输入；第一变频器和第二变频器的电源输出分别通过导线连接到第一变频电机和第二变频电机；第一变频电机通过第一双槽带轮、两条第一传动带连接第一快磨辊和第二快磨辊；第二变频电机通过第二双槽带轮、两条第二传动带连接第一慢磨辊和第二慢磨辊；第一快磨辊和第一慢磨辊在磨粉机空载时分离不接触，负载时通过物料接触相互作用；第二快磨辊和第二慢磨辊在磨粉机空载时不接触，负载时通过物料接触相互作用；第一变频器和第二变频器的直流母线并联连接；根据上述原理，用第一变频器连接第一变频电机通过多组第一传动带同时带动第一快磨辊、第二快磨辊或更多快磨辊，用第二变频器连接第二变频电机通过多组第二传动带同时带动第一慢磨辊、第二慢磨辊或更多慢磨辊，亦或用第一变频器连接第一变频电机或多台第一变频电机，独立拖动第一快磨辊、第二快磨辊或更多快磨辊，用第二变频器连接第二变频电机或多台第二变频电机，独立拖动第一慢磨辊、第二慢磨辊或更多慢磨辊的联动关系也在本发明所涉及的技术范围以内。

综上所述，本发明具有以下技术效果：

1）结构简单。传统辊式磨粉机的每一对辊由同一台电动机带动，为实现快磨辊、慢磨辊之间的定转速比相向旋转，需要额外的定速机构，该定速机构不仅机械结构复杂，且安装制造精度要求高。本发明中每一对辊由两台可以独立调速的变频电机分别带动，快磨辊、慢磨辊转速可以单独调节，因此不需要定速机构。

2）产量可调。传统辊式磨粉机每一对辊由一台电动机带动，由于电动机转速不可调，想要改变产量尤其是想要提高产量，只有采用更长的磨辊才能实现，但是更换不同长度的磨辊只有更换整套磨粉机才能实现。本发明通过分别调节第一变频电机、第二变频电机的转速即可提高或降低产量，无须更换磨粉机。

3）快慢磨辊转速比可调。传统辊式磨粉机的快磨辊、慢磨辊转速比（即快磨辊表面线速度和慢磨辊表面线速度之比）是由传动齿轮或传动带的减速度决定的，且为确定值，调节不变，在运行过程中无法调节。本发明通过更改变频器参数即可调节快慢磨辊转速比。

4）节能。传统辊式磨粉机的驱动电机工艺参数变化时无法保证高的运行效率，只有通过优化机械结构、固定工艺参数和固定产量来保证高效率，但这在实际生产过程中难以保证。本发明由于采用变频电机，变频器通过变频调速可以保证变配电机在更大的调速范围内保证高运行效率，达到节能的效果。

附图说明

图1是在空载时传统辊式磨粉机齿轮定速传动能量传递示意图；

图2是在负载时传统辊式磨粉机齿轮定速传动能量传递示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是变频电机、快磨辊和慢磨辊的联动关系示意图；

图5是本发明的控制原理示意图；

图6是空载时本发明的新型传动能量传递示意图；

图7是负载时本发明的新型传动能量传递示意图。

具体实施方式

图3-图7所示，本发明的一种双变频电机驱动辊式磨粉机，包括三相交流电源7、快辊变频驱动机构、慢辊变频驱动机构、第一快磨辊8、第一慢磨辊9、第二快磨辊10和第二慢磨辊11，第一快磨辊8、第一慢磨辊9、第二快磨辊10和第二慢磨辊11均平行布置，第一快磨辊8与第一慢磨辊9形成一组相互配合的第一对辊，第二快磨辊10与第二慢磨辊11形成一组相互配合的第二对辊，三相交流电源7分别为快辊变频驱动机构和慢辊变频驱动机构供电，快辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一快磨辊8和第二快磨辊10传动连接，慢辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一慢磨辊9和第二慢快磨11辊传动连接。

快辊变频驱动机构包括第一变频器12、第一变频电机13、第一双槽带轮14、第一快辊带轮15和第二快辊带轮16；三相交流电源7通过第一变频器12与第一变频电机13连接，第一双槽带轮14安装在第一变频电机13的主轴上，第一快辊带轮15安装在第一快磨辊8的中心轴的一端，第二快辊带轮16安装在第二快磨辊10的中心轴的一端，第一快辊带轮15和第二快辊带轮16分别通过一条第一传动带22与第一双槽带轮14传动连接。

慢辊变频驱动机构包括第二变频器17、第二变频电机18、第二双槽带轮19、第一慢辊带轮20和第二慢辊带轮21；三相交流电源7通过第二变频器17与第二变频电机18连接，第二双槽带轮19安装在第二变频电机18的主轴上，第一慢辊带轮20安装在第一慢磨辊9的中心轴的一端，第二慢辊带轮21安装在第二慢磨辊11的中心轴的一端，第一慢辊带轮20和第二慢辊带轮21分别通过一条第二传动带23与第二双槽带轮19传动连接。

本发明的工作原理及过程如下：

第一变频电机13通过两条第一传动带22分别带动第一快磨辊8和第二快磨辊10同向旋转；第二变频电机18通过两条第二传动带23分别带动第一慢磨辊9和第二慢磨辊11同向旋转；第一快磨辊8和第一慢磨辊9为第一对辊，第一快磨辊8和第一慢磨辊9做相向旋转，第一快磨辊8外圆表面线速度的绝对值大于第一慢磨辊9外圆表面线速度的绝对值；

第二快磨辊10和第二慢磨辊11为第二对辊，第二快磨辊10和第二慢磨辊11做相向旋转，第二快磨辊10外圆表面线速度的绝对值大于第二慢磨辊11外圆表面线速度的绝对值；两条第一传动带22布置在两对辊的轴向的同侧；两条第二传动带23布置在两对辊轴向的另一侧，用第一变频电机13通过多组第一传动带22同时带动第一快磨辊8、第二快磨辊10或更多快磨辊，用第二变频电机18通过多组第二传动带23同时带动第一慢磨辊9、第二慢磨辊11或更多慢磨辊。

三相交流电源7分别通过导线连接第一变频器12和第二变频器17的电源输入；第一变频器12和第二变频器17的电源输出分别通过导线连接到第一变频电机13和第二变频电机18；第一变频电机13通过第一双槽带轮14、两条第一传动带22连接第一快磨辊8和第二快磨辊10；第二变频电机18通过第二双槽带轮19、两条第二传动带23连接第一慢磨辊9和第二慢磨辊11；第一快磨辊8和第一慢磨辊9在磨粉机空载时分离不接触，负载时通过物料接触相互作用；第二快磨辊10和第二慢磨辊11在磨粉机空载时不接触，负载时通过物料接触相互作用；第一变频器12和第二变频器17的直流母线并联连接；根据上述原理，用第一变频器12连接第一变频电机13通过多组第一传动带22同时带动第一快磨辊8、第二快磨辊10或更多快磨辊，用第二变频器17连接第二变频电机18通过多组第二传动带23同时带动第一慢磨辊9、第二慢磨辊11或更多慢磨辊，亦或用第一变频器12连接第一变频电机13或多台第一变频电机13，独立拖动第一快磨辊8、第二快磨辊10或更多快磨辊，用第二变频器17连接第二变频电机18或多台第二变频电机18，独立拖动第一慢磨辊9、第二慢磨辊11或更多慢磨辊的联动关系也在本发明所涉及的技术范围以内。

图6中空载时的能量传递如图6中的直箭头所示，13→22→8；18→23→9；图7中负载时的能量传递如图7中的直箭头所示，13→22→8→9→23→18。对比图1、图6，以及图2、图7后可见，传统辊式磨粉机的能量循环和封闭通过机械结构实现，本发明涉及的辊式磨粉机能量循环和封闭通过电气系统实现，即简化了机械结构，又丰富了工艺参数，为提高工艺效果和系统自动化水平建立了基础。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种双变频电机驱动辊式磨粉机，其特征在于：包括三相交流电源、快辊变频驱动机构、慢辊变频驱动机构、第一快磨辊、第一慢磨辊、第二快磨辊和第二慢磨辊，第一快磨辊、第一慢磨辊、第二快磨辊和第二慢磨辊均平行布置，第一快磨辊与第一慢磨辊形成一组相互配合的第一对辊，第二快磨辊与第二慢磨辊形成一组相互配合的第二对辊，三相交流电源分别为快辊变频驱动机构和慢辊变频驱动机构供电，快辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一快磨辊和第二快磨辊传动连接，慢辊变频驱动机构的动力输出端分别与第一慢磨辊和第二慢快磨辊传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种双变频电机驱动辊式磨粉机，其特征在于：快辊变频驱动机构包括第一变频器、第一变频电机、第一双槽带轮、第一快辊带轮和第二快辊带轮；三相交流电源通过第一变频器与第一变频电机连接，第一双槽带轮安装在第一变频电机的主轴上，第一快辊带轮安装在第一快磨辊的中心轴的一端，第二快辊带轮安装在第二快磨辊的中心轴的一端，第一快辊带轮和第二快辊带轮分别通过一条第一传动带与第一双槽带轮传动连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种双变频电机驱动辊式磨粉机，其特征在于：慢辊变频驱动机构包括第二变频器、第二变频电机、第二双槽带轮、第一慢辊带轮和第二慢辊带轮；三相交流电源通过第二变频器与第二变频电机连接，第二双槽带轮安装在第二变频电机的主轴上，第一慢辊带轮安装在第一慢磨辊的中心轴的一端，第二慢辊带轮安装在第二慢磨辊的中心轴的一端，第一慢辊带轮和第二慢辊带轮分别通过一条第二传动带与第二双槽带轮传动连接。

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