含水率对小麦磨料磨损性能影响的试驻

辊式磨粉机是小麦面粉的主要加工设备.其研磨机构的工作原理是-对水平排列的高速相向旋转的磨辊.对进人工作区域的小麦籽粒及其粉料施加载荷 .将其磨细成粉 磨辊是该设备的关键和易损部件，工作时与物料剧烈摩擦，承受物料的磨损.具有经常发生和不可避免性.属于植物性软磨料对金属材料磨损国内外学者针对植物性软磨料对金属材料的磨损问题开展 了-系列 的研究 Richardson R L D1]认为 。

软磨料之所以能够磨损硬材料.是因为在磨损过程中.磨料会发生硬化.硬化后的磨料的硬度超过材料的硬度，成了硬磨料磨损。Rabinowicz E21认为，硬度是-个统计值.软磨料中会有硬磨粒.而硬材料中会有软部位.因而软磨料中的硬颗粒对硬材料中的软部位进行了磨损 吴劲锋及其课题组对苜蓿草粉对金属材料的磨损机制进行了-系列的研究[3-6]。赵博彦[71等以湿砂为磨料进行了磨损试验 .探讨 白口铁 的软磨料磨损机制。

为研究磨辊的磨损机理.探讨影响磨辊磨损的主要因素.本文选用不同含水率的小麦籽粒粉料为磨料、灰口铁为被磨材料，选用与辊式磨粉机磨粉工况相似的磨料磨损试验机进行磨料磨损试验.研究小麦1 试验方案1.1 试样和磨料的特性参数试样采用灰 口铁 ，规格为 57mm25.5mmx6mm，试样未进行热处理 .其化学成分和机械性能见表 1和表 2。试验前，每个试样去磁，清除静电，酒精清洗烘干。

表 1 灰 口铁的化学成分 (%)Tab.1 The chemical element of gray iron f%、表 2 灰 口铁的机械性能参数 (MPa)Tab.2 the mechanical performance parameter of gray iron(MPa)磨料为宁春 15号小麦籽粒.在自然风干条件下经粉碎机粉碎.用分级筛分离出粒度为0.5mm粉料待用.磨料特性参数见表3。

表 3 磨料特性参数 )Tab.3 Characteristic parameter of grinding compound(%1收稿 日期 ：2012年 10月 29日 修 回 日期 ：2012年 12月 12日基金项目：国家自然科学基金项目 (51265001)；甘肃省高等学衅研项目 (2013A-058)；甘肃农业大学伏羲青年英才培养计划项目第-作者：张克平，男，1981年生，甘肃陇西人，博士，讲师；研究方向为农产品加工及摩擦磨损。E-mail：zhangkp###gsau.edu.cn第 5期 张克平 等：含水率对小麦磨料磨损性：能影响的试验确定该含水率小麦粉料为 1号磨料。制备 2号、3号、4号、5号、6号磨料的含水率分别为 14.4%、19.2% 、24% 、28.8% 、33.6%。

1.2 试验装置与方法磨料磨损试验机橡胶 轮的直径为 178mm.宽 度为 12mm.如图 1所示 试验机采用直流电机通过齿轮箱减速使橡胶轮获得稳定的转速.负荷为 225N。

通过施加配重获得.转速通过改变变压器电压值得到调节12l。

/图 1 厝料磨损试 验机示意 图Fig.1 Sketch map for abrasive wear testing machine1.配重 2.杠杆 3.磨损试样 4.橡胶轮 5.磨料每次试验前调节转速到预先确定的值.调节橡胶轮与试样之间的距离到所需的值 试验中设定橡胶轮转速为 400r/min.每 20 000转为-个磨程 .每个磨程的时间为 50min▲行 5个磨程为-组磨损试验 。

即总磨程的时间是 250min每组磨损试验完成后，将试样取出，冷却、清洗、晾干后.采用精度为0.1mg的分析天平称量试样磨损前、后的质量。每个含水率磨料重复上述试验三次。

采用 JSM-5600LV型扫描电子显微镜 fSEM1观测磨损面表面形貌2 磨损失重试验结果及分析2.1 磨损失重试验结果磨损失重试验结果如表4所示。

表 4 磨损试验结果Tab.4 The wear experimental result2.2 结果讨论以表 1中的数据作出平均磨损失重与小麦磨料含水率之间的关系曲线如图 2所示 。

5 lO l5 2O 25 3O 35含水率(%)图 2 平均磨损失置与含水率的关系Fig.2 The relation between average value of wearingweightlessness and moisture content由表4和图2可以看出.小麦磨料含水率对灰口铁的磨损具有显著的影响.即磨损失重随含水率的增大而减小分析其原因.是因为谷物含水率对其硬度有很大的影响.有关学者对谷物含水率和硬度的关系进行了大量的理论和试验研究 .结果显示 .随着含水率的增大，谷物硬度明显降低[81。

根据摩擦学原理.物体相互接触表面的磨损量与接触载荷和相对滑动及相互滚动距离成正 比9J，即 ：WKPLH式中： --磨损量：K--磨损系数 .是与磨料的形状系数、冲击角、摩擦系数和材料的性能及接触条件有关的参数：P. 接触表面施加的载荷：- 被磨材料的硬度 ：- - 接触表面滑动或滚动距离由上式可以看出，当 K、P、L为定值时.磨损量与磨料的硬度 日成反比。因此当含水率增大时 。

小麦磨料硬度降低.灰El铁试样磨损量减小3 磨损表面形弥析选取磨损量最大和最小的试验试样为观测对象 。

即 1号磨料的3组试样和6号磨料的 l组试样 分析前用无水乙醇擦洗干净待分析表面.采用扫描电子显微镜 (SEM)观测磨损面表面形貌 .得两个试样的SEM图如图 3所示由图 3中磨损面的 SEM形貌可以看出.磨损表面凸凹不平，有较大的剥落凹坑。磨痕表面出现犁沟和犁皱等特征。犁沟较为平直.在犁沟较深处有金属翻起物♂合摩擦学理论分析.磨损表现为珠光体基体和碳化物的磨损，基体的磨损以塑变疲劳剥落和多冲疲劳磨损为主，基体组织塑性好.在磨料作用下形成较深的犁沟和较多的金属翻起物。碳化物的磨损以脆性剥落为主，少量的大块剥落碳化物能抵抗塑性变4 2 0 8 6 4 2 0 ∞IⅡ-中围农机化学报 2013年彤. F r禽水率较低的 1号磨料的硬度较高。故而试验条件相 fjf.1号磨料的试验巾灰口铁试样磨损表面的犁沟深 宽 .犁沟两侧的塑变凸缘更加明显。

4 结论彝穆嚣 麈递兰塞 赫 函 酗 j醯j曲I 薅 酋 匕要 霹 离 嗍 罩匿重竺兰兰 蝥基喜签翌塑 a1 1号试验试样孽 霹 霈丽 丽 .--- 篁茹品 肇鲎岛-；譬 灞 溜嚣露 攀蠡 餐辫 拳 黝憋塑 避逐墨j璧 蔼 璧 趱 鋈：墨 瑟 罨蔷萄 霹 警 盎 ：秘 塞- .≥ 葡茹 麓豫 棚哮姆 期 随麓罐骚驾孵弱罱蒜.i 每---- - ； 匿 竺： 曼墨 ：暮jb1 6号试验试样图 3 试样表面的 SEM形貌Fig.3 SEM photos for wear suFfaeel1灰 口铁磨损试样的磨损失重随小麦磨料含水率的增大 降低.是南含水率增大导致小麦磨料硬度降低所致。

21磨损表现为珠光体基体和碳化物的磨损 .基体的磨损以 变疲劳剥落和多冲疲劳磨损为主.碳化物的磨损以脆性剥落为主。