辊式研磨制粉是小麦面粉的主要加工型式,相关设备的设计、制造已有上百年的历史。由于辊式磨粉产量高、操作方便、研磨时间短、小麦物料在被加工的过程中温升较低,因而面粉质量好,被广泛应用于面粉加工。但随着技术的进步,人们对面粉产品提出了更高的质量要求。所以,进一步研究磨粉工作机理,探讨提高工作效率、提高磨粉设备的可靠性和耐用度及制粉质量的方法显得尤其重要。本文系统地分析了磨粉过程、磨粉设备以及磨辊的现状,在其研究和发展的基础上,围绕辊式磨粉机研磨机构的结构参数和操作参数,从力学特性、粉碎机理、颗粒流流场分析、磨辊的失效形式和磨辊金属的磨损机理等方面进行了研究工作,其主要内容及成果如下：1.对磨粉过程、辊式磨粉机及其研磨机构的基本结构、结构参数和操作参数、磨辊失效形式进行了详细分析。分析结果显示,为了获得一定的研磨效果,磨辊需要承受较大的径向工作压力,同时磨辊的表面还与小麦物料产生强烈的摩擦,要求磨辊有一定的强度、刚度、韧性、耐磨性和良好的导热性能,而且表面不能有气孔、砂眼、裂痕和硬度不均匀等制造缺陷；磨辊的失效形式主要为磨损失效,磨料磨损导致磨辊表面粗糙度逐渐下降,并沿轴向不均匀,从而降低了研磨效果。2.通过小麦籽粒压缩力学试验,得出单粒小麦籽粒受压缩载荷时的力学参数,表面压缩形式、含水率对常规力学参数具有显著影响；运用单颗粒粉碎理论,建立“磨辊-单粒小麦-磨辊”力学模型,计算出了齿辊工作时需满足的几何条件及相关作用力；运用料层粉碎理论,建立“磨辊-小麦粉料-磨辊”力学模型,得出了磨辊对物料的正压力、剪切力和摩擦力；有限元分析结果表明：磨辊在本文设定的条件工作时,轴向应力分布均匀,周向在圆心角θ＝π/2的位置等效应力达到最大,径向最大应力出现在距磨辊表面3-5mm处。3.视光辊磨粉过程中流动的小麦粉料为颗粒流,应用CFD方法建立了物料颗粒流的数学模型；运用FLUENT软件对颗粒流进行仿真分析,残差图中各曲线收敛效果良好,得到可视化的压力分布规律,快辊转速为300r/min,速比为1.25时为最佳工作状态。4.磨辊磨损属于三体磨损,根据摩擦学原理,对磨辊磨损过程进行了理论分析,建立了磨辊三体磨损数学模型；应用正交试验法,完成了小麦粉料对磨辊常用金属材料的磨料磨损试验,结果显示：磨料粒度、转速和轧距三个因素对白口铁磨损试验结果(磨损失重)的影响不同,其中转速的影响极为显著,磨料粒度次之；磨损形貌分析显示,小麦籽粒粉料对白口铁和灰口铁的磨损兼有疲劳脱落、切削和裂断三种形式,硬度、韧性和组织差异导致磨损形式主从不同；在磨损过程中,小麦粉料(磨料)与试样表面金属元素发生了化学反应,磨损面中金属元素含量降低,而非金属元素含量升高；白口铁中的碳化物硬度较高,不易被切削,从而抗犁削磨损并有保护珠光体不易被侵袭的作用,耐磨性好；而灰口铁的基体珠光体直接承受磨料的磨损,耐磨性差。本文研究成果、分析方法和结论可为辊式磨粉机的实际工程设计提供理论依据,磨损试验研究结果对于延长磨辊更换周期、降低面粉中磁性金属含量具有参考依据,课题的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。