全自动辊间压力控制砻谷机和常温室温砻谷技术

Key words: Autimatic roll pressure control; Cool hulling; cooling chamber; Dual cross poly-V & toothed timing belt drive; Broken rice increment in brown rice; Service life of rubber roll
其次是为直接对砻辊进行降温，在砻辊安装基座内采用轴式涡轮风机作辊内喷风，作砻辊 内侧的冷却。由于冷却室的强吸风，砻室内一直处于负压，所以可以在砻谷机四周的外壳板增 加更多的开孔，用于外界自然风的进入，更加有利于降温。对于砻辊外侧的降温，可在正对于 两只砻辊的门板上采用圆式开空大的冲孔板掩盖，让自然的通风进入砻辊内。为了防止物料从 此处飞溅出来，在正对中空的砻辊对面的门板内侧焊接圆管，如下图，可以保证通畅的外界风 的补入。
3．工艺效果 3.1 砻室温度
白天室温自 25℃至 35℃之间，检测进机稻谷的温度和砻谷机工作环境温度相等，略高于 室温 0.5℃。因为进机稻谷和机械输送设备间有碰撞和摩擦，且进机前缓冲仓相对封闭，故进机 稻谷稍有温升属正常。运行全自动砻谷机，连续工作较长一段时间后进行检测砻室内部的温 度，并同时和室温相比较，砻室内平均温升最高不高于 1℃；脱壳后的糙米混合物的温度和进 机稻谷的温度几乎相等，显然全自动砻谷机实现室温常温砻谷的效果很不错。
特殊设计的同步齿楔带：一面为同步带齿形，另一面为窄型多楔式带型。如果同步带齿形 为纵向分布的齿槽，那么多楔式带型如同横向分布的齿槽，正反面呈垂直交叉分布。同步带齿 槽纵向分布能保证准确的传动比、无滑差；而齿槽横向分布是为了防跑偏和降低噪音。传动带
采用聚氨酯材料，内含钢丝芯，强度高，抗拉力；聚氨酯齿形抗剪切，耐磨、耐油，耐中小功 率的高速运转和干燥的环境。
由于稻谷在砻辊间搓撕而得以脱壳，所以砻辊和稻谷直接摩擦，故砻辊表面的温升比较 高。测试用白色橡胶辊，邵氏硬度 92º，运行中对其表面进行测试，快辊表面的平均温升约 4℃ 至 9℃；但慢辊表面的平均温升比快辊低约 1℃至 3℃。
从生产和测试中我们得到的结果是：影响砻辊的寿命最大的因素就是温度，尤其是橡胶 辊。砻室的温度越低，胶辊表面的平均温升就越低，橡胶辊的寿命就越长，而且特别地明显。 当砻室平均温度和室温（25℃至 35℃）接近时，一对橡胶辊可加工 1600 吨左右的稻谷。在室 温更低时，如冬天，全自动砻谷机使用的橡胶辊寿命可达到 1800－2000 吨。我们也测试同样 条件下不带辊间压力控制系统和附加冷却室时胶辊的寿命，砻室温度每升高 5℃，橡胶辊的寿 命就缩短约 300－500 吨稻谷。比如传统的气动砻谷机在室温 30℃时砻室的温度都要达到 45℃，胶辊表面的平均温度约 60℃左右，其一对胶辊的寿命仅只有 400 吨左右。 3.2 产量
2.3 独立冷却室设计
一般砻谷机的砻室都有 1 到 2 个吸点加吸风管通风除尘，但对砻室的冷却没有效果。因为 冷却作用需直接作用于砻辊和砻室的内部。全自动砻谷机首先是采用附加的专用的风冷室和砻 室周壁内置吸风通风道连接，特别是在砻室的下部采用冲孔板吸风道，其平行于长平板溜槽， 过滤风速高，冷却效果好。一般砻室下部或砻辊下部的温度高于砻室的上部，因为此类 10 英寸 悬臂砻辊的砻谷机下面一般都采用吹式稻壳分离器（循环风式），而吹式稻壳分离器相对于外 接强吸风的稻壳分离器比较封闭，导致砻室内底部的热量无法释放。
3.3 脱壳率和糙碎率 一般脱壳率越高，糙米的增碎率越高，其爆腰率也越高；全自动砻谷机也是如此。脱壳率
2．全自动砻谷机设计特点
2.1 喂料系统和最大进机流量设计
全自动砻谷机采用轻微斜置式双胶辊，砻辊作悬臂轴式安装，容易拆卸和安装。喂料部分 设有料位传感器和气动闸门用以识别物料进入下一步动作。喂料方式为变频喂料，采用振荡喂 料器代替旧式的喂料辊或淌板方式，通过 REVOIB 变频器调节振荡喂料器振幅以设置稻谷的流 量大小，最大振幅 2.2mm 时稻谷最大额定产量为 12 吨/小时。喂料器振荡盘的长度设计保证稻 谷离开振荡盘的速度接近零，然后自由落体到长平板溜槽，并经过长平板溜槽的整流、导向和 加速的作用下进入轧辊。
无论手动改变稻谷流量或稻谷流量自动变化时，电机的负载会改变，有源电流互感器 （12）会立即给微 PLC（13）信号输入，由 PLC 程序控制压力比例调节阀（16）。而主气缸 （11）动作由压力比例阀（16）控制来增加或减少轧辊间的压力，使电机的电流值恢复到之前 由电位计（14）所设置的值和所设置的脱壳率。PLC 控制程序会一直保持恒定的电流值，以调
2.2 传动系统
全自动砻谷机电机功率基本配置为 7.5KW。传动为四轴传动：电机主轴，慢辊轴，快辊轴 和惰轮轴。传动带为专用的双面异齿形同步传动带：同步齿楔带，其张紧靠移动电机座的方式 张紧。传动机构采用曲柄摆动方式：电机、慢辊和惰轮全部安装在曲柄旋转机架上，曲柄旋转 机架为完全的铸铁制，由其和电机的总重力作为合辊的总作用力，使慢辊（移动辊）靠近快辊 （固定辊）合轧；而主汽缸作用是用来抵消电机和曲柄旋转机架的总重力作为分离辊的总作用 力，使慢辊离开快辊而离轧。该设计与传统的气动砻谷机正好相反，传统的砻谷机主汽缸作用 力直接用作松紧辊。相比较全自动砻谷机离合轧“减重式”设计可保障辊间压力更稳定。
除了快辊皮带轮采用同步齿形轮（纵向齿槽分布）；慢辊皮带轮、电机皮带轮惰轮皆为窄 型多楔式带轮（横向齿槽分布），如下图。要避免全部采用纵向齿槽分布的同步带轮，因为高 速运转时同步齿形轮和齿形带啮合时瞬间排出的空气的鸣叫声很高，所以新设计的传动系统噪 音比较低，动辊间压力控制砻谷机和室温常温砻谷技术
鲁邦年 郑疆 布勒（无锡）商业有限公司
摘要：为实现室温常温砻谷技术，全自动砻谷机通过配置辊间压力自动控制系统和独立于砻室 的冷却室可降低糙碎率，延长砻辊等备件的寿命和节省生产运行的成本。
关键词：辊间压力自动控制；冷米砻谷；冷却室；同步齿楔带传动；糙碎率；砻辊寿命
全自动砻谷机在通电后，必须在接入 6 巴的外部压缩空气后主电机（1）才能运转，主要 是保证启动前砻辊处于最大的分离状态时安全考虑。首次喂料时，可调节电位计（19）0 到 100%改变振荡喂料器（2）的振幅大小来调节进机稻谷的流量。在稻谷被料位传感器识别后， 喂料门汽缸（3）打开，主气缸（11）也开始动作，使曲柄旋转机架（10）转动，慢辊（5）向 快辊（6）移动，进入稻谷脱壳的程序。依据首次的进机流量设定值，调节电位计（14）0 到 15 安培值，以获得适合的脱壳率，电流值最高，辊间压力越高，脱壳率越高。
长平板溜槽配置有自动跟踪系统，可校准物料入轧角度，在砻辊直径磨损后物料离开溜槽 后始终能够对准辊间轧距中心。物料完成脱壳后离开砻辊的速度也很高，可依靠砻室底部的缓 冲器装置减速收集，然后自溜进入循环风稻壳分离器的桨叶式绞龙。物料下到缓冲收集器时 “以米撞米”，不飞溅，防爆腰，无残留。
全自动砻谷机和国际上广泛使用的砻谷机的砻辊尺寸一致，长度和直径皆 10 英寸，所以 在如此有限砻辊长度上的最大产量会受限。那如何能实现更高的单位胶辊长度的喂料流量 （Kg/cm.h）呢？全自动砻谷机的长平板溜槽和砻辊“速度和”控制系统的应用会解决此问题。 前者有加速作用，保证稻谷高入轧速度，入轧的速度大，产量可提高；后者则通过递增“速度 和”来消化较高的入轧速度，“吞吐”高流量的稻谷。因此即使进机的稻谷流量增加，物料在 离开长平板溜槽后，入轧前也会作单层颗粒料层厚度分布，排列紧密不扩散，无重叠，脱壳率 高，爆腰低。但还是需要保持适中的“速度比”和“速度差”以稳定脱壳的效果和效率和减小 摩擦功率。实际的全自动砻谷机速度比为 1:29 和 1.331 籼稻谷和粳稻谷两种选择，太高“速度 比”会导致砻室的温度升高，胶耗大。所以在测试全自动砻谷机时，保证脱壳率 90%的前提 下，能实现 8－10 吨/小时的粳稻谷产量。
全自动砻谷机在保证籼稻谷脱壳率 85%和粳稻谷脱壳率 90%的前提下，籼稻谷（美国长 粒型稻谷为例，参见下面的图表）最大产量可达到 6 到 7 吨/小时，粳稻谷（如江苏武育粳品 种）最大产量为 8 到 10 吨/小时，全自动砻谷机此时的负载电流达电机最大的额定负载。当负 载电流不变时，脱壳率降低，产量会增加。
1．辊间压力自动控制原理
辊间压力是影响砻谷机各项工艺效果的重要因素。较为先进的砻谷机一般都是采用微压力 开关和微电机控制来实现自动离合辊，砻辊直径磨损后通过杠杆重砣方式作机械式自动紧辊， 或通过气压方式来自动紧辊，但不能实现自动地松紧辊来增大或减小辊间的轧距。而全自动砻 谷机在喂料部分设传感器装置，通过采用微压力开关和微 PLC 控制来实现自动离合轧和辊间压 力的自动调节，在进机物料改变或砻辊直径磨损后，能自动保持正常适中的辊间轧距，并保持 正常的脱壳率。下图为其系统控制工作原理图。
Automatic Roll Pressure Control Huller and Cool Hulling Technology
Lu Bangnian Zheng Jiang Buhler (Wuxi) Commercial Co., Ltd.
Abstract: To actualize paddy husking under constant room temperature, automatic huller can reduce broken rice content in brown rice and extend roll service life and save production cost, via being equipped with roll pressure automatic control system and separated cooling chamber.
布勒公司最新研制的全自动辊间压力控制砻谷机（以下简称“全自动砻谷机”）通过自动 辊间压力控制技术和附加的专用冷风室技术实现了真正意义上的室温常温砻谷技术，即业内粮 食加工者所称的“冷米砻谷”或“冷砻”技术。该技术在实际生产应用中能大大地降低爆腰率 和糙碎率及糙粞率，最低可以使糙米增碎率小于 0.5%；同时延长了各部件的使用寿命，特别是 砻辊和传动带的寿命增加了约 2－4 倍。自动辊间压力控制系统在运行中根据生产条件的变化， 如进机稻谷流量变化或砻辊直径磨耗等，以最小的驱动力改变辊间的压力自动调节辊间轧距保 持脱壳率不变，并保证电机的负载电流不会因为料少或料多时而升高，因此轧辊间和物料间摩 擦力不会突然的增加，摩擦产生的温升得以有效地控制。其次是附加的专用冷风室和涡轮风机 砻辊内吸风系统能保持较低的砻室的工作温度，并冷却砻辊。