传统的输送装置在食品加工和包装行业使用外部齿轮电机作为皮带传动机构。但鼓式马达作为一种替代输送机驱动装置越来越普遍。在这里，我们回顾了这两种驱动选项的优缺点和潜在的改进。
经过Davide Barbanti.，副教授•博士Giampaolo Betta.，食品科技合同教授|帕尔马大学
部分工程工厂领域和应用 - 尤其是食品行业中的应用 - 是挑选输送机的带驱动器。领先的技术利用电动机，但它们的卫生标准均有不同，易于安装，提升效率，并最大限度地减少噪音和热量。正如我们所看到的那样，鼓电机是一种可行的技术，可在食品加工应用中提供明显的好处。
独立运动的卫生调节和输送装置
一种工业级的带式输送机用于散装物料的搬运，如谷物、盐、煤、矿石和沙子。另一种是一般的材料处理(例如，在仓库中移动箱子)，这就是我们在这里讨论的。
带式输送机是最常见的输送机类型。通常有两个或两个以上的滑轮(如滚筒或滚轮)拉紧带环，带环承载着在带环周围流动的介质。一个动力滑轮推进皮带和物品骑在上面;有动力皮带轮为驱动皮带轮，无动力皮带轮为惰轮。
皮带输送机广泛应用于食品加工，用于运输食品原料、食品配料、最终产品、副产品、食品垃圾、容器和包装食品。在这里，包括欧洲卫生工程和设计集团(EHEDG)在内的私人组织制定了卫生设计指南和认证程序。在欧盟，涉及食品设备卫生要求的法规包括法规(EC) 852/2004，指令2006/42/EC，以及其他规定允许材料接触食品的法规。欧洲标准化委员会(CEN)和国际标准化组织(ISO)也制定了统一标准EN 1672-2和ISO 14159，详细的卫生要求需要满足，以符合欧洲法规。
符合这些标准(以及确保工人安全的特点)是食品工业中运行的所有设备的先决条件。但在选择合适的设备时，还会考虑其他因素，包括维护和安装方面的考虑;噪音;安装空间;能源效率;还有可能导致驾驶系统过热。
输送机对食品安全和质量的影响取决于输送机处理的材料以及：
- 食品工厂传送带运行的区域
- 食品工厂的任何分区和隔离
因此，带式输送机的设计和安装必须符合食品设施中使用的所有设备的规定。
带式输送机的两种驱动技术
齿轮电机包括电机和齿轮箱。以取决于安装的方式通过轴传递到驱动辊（或鼓或皮带轮）。
左边是齿轮马达，右边是滚筒马达。两者都用于食品相关的输送应用。
在四种常见设置的第一个，齿轮电机是在带式输送机的一侧。齿轮电机的空心轴直接与滚子轴相连，齿轮电机仅由滚子轴轴承支撑。在这里，一个扭力臂固定电机到输送机框架，以避免旋转。
在第二个四个可能的设置，齿轮电机是在皮带输送机的一边和一个专用框架(肩)支持它的固定。扭矩接头便于拆卸和维护，通常需要一个外壳来确保工人的安全。
在四种常见设置中的第三种，齿轮电机在皮带下，并通过传动链或皮带连接到辊轴。
在最后的四个设置中，齿轮电机不可见，因为它受到外壳保护。在某些情况下，外壳还支持框架，轴安装为悬臂。当驱动电机位于带式输送机的一侧时，它可以与电机下方的齿轮箱垂直;垂直于齿轮箱下的电机;或水平。
以下是传送带上齿轮马达的三种常见安排。点击放大。
这是一种应用程序的示例，其中食物直接接触输送机 - 所以需要定期洗涤。
与这些齿轮电动机设置相比，鼓电机通常在皮带输送机的一端安装。也就是说，当设置在皮带输送机的两端需要小辊时，鼓电机可以在带下方。鼓电机通常水平安装，但倾斜的安装是可能的。一个警告：在滚筒内可能需要更多的润滑剂，建议封闭的玻璃轴承，以确保在该位置润滑。
这些是驱动输送机的齿轮电机的两个常见布置。点击放大。
详细介绍了用于输送机驱动比较的设备
第一个输送场景:非食品区域
我们为测试而构建的第一个设计代表了食品工业中的几个应用，其中食品不暴露于周围环境。这是指食品被密封包装或产品在封闭设备内完全加工的地方。也就是说，要注意适当的分区原则应该到位，以减少从非食品区域到任何设施的食品区域的交叉污染的风险。我们的测试设备在这里比较了RGM Ruhrgetriebe SN 5 FR齿轮电机和Interroll滚筒电机80i。
第二输送方案：食物区
我们建造用于测试的第二种设计代表了食品暴露于周围环境的应用，并且设备旨在干洗或手动清洁。在这种情况下，不得清洗设备，不允许使用压力清洁。最终拆除通常用于改善特定组件的可访问性和可清洁性。我们的测试设置设备在此比较了NORD Drivesystems 93172.1 A-80 LH / 4HMTF齿轮电机和带有卫生密封件的Interroll滚筒电机113i。
第三个传送带场景:清洗食物区
我们为测试而设计的第二个设计代表了这样的应用:微生物敏感食品暴露在周围环境中，设备打算用化学水溶液和压力、泡沫或凝胶清洗。在这里，设备应该尽可能清洁的地方，并必须抵抗洗涤条件。拆卸清洗减少到最低限度。我们的测试设置设备在这里比较了鲍尔无菌驱动器DA08LB4-TF齿轮电机和Interroll鼓电机80D鼓电机。
这些设备是最先进的设备，并且对手头的场景具有可比的适用性 - 以及可比的输出扭矩，功率和皮带速度。
现在让我们来看看三个例子来查看每个驱动器excel的位置。齿轮电机和滚筒电机都有优点和缺点取决于应用。考虑到食品工业中的带式输送机，我们回顾了三种不同的场景，看看驱动是如何比较的。
- 第一个装置是带式输送机运行在食品包装设施的非食品区域。
- 第二个设置是皮带输送机在设施的食物区域中运行，并将用干燥或手动方式清洁。
- 第三种设置是皮带输送机在食品加工设施的食物区域中运行，并将定期洗涤。
食品设备最重要的要求是卫生，但完整的评估考虑了其他几个标准。
安装和维护
设备安装的便捷性影响着系统设置、操作人员的安全和人体工程学。对滚筒电机和齿轮电机技术的一般评价(包括重量和尺寸)显示出关键的差异。更重和更笨重的传送带驱动器使安装更加困难。充分的分析还考虑了驱动器的组件数量，以保证适当的功能，因为这影响了所需的时间，以适应电机到输送机框架。
维护是食品行业至关重要的，以保持良好的植物功能和效率 - 并确保食品的安全和质量。对维持驱动技术的操作分析（特别是在更换的地方的实际分析的一部分）表明，替代组件或整个设备的操作会影响整体驱动适用性。
在我们的三个示例设置中驱动卫生
根据目前的规定，卫生要求是一般的先决条件，但实际的卫生要求因应用而异。
第一个传送带场景(在食品工厂的非食品区域)包括行尾区域。所以这里的设备通常是保持干燥的，没有进行微生物级别的清洗。但在许多工厂(包括一些开放式工厂流程)，生产线末端设备位于产品加工和包装的同一工厂区域，因此暴露在周围环境中……而且分区策略实施得不够好，不足以充分保护食品。这就是为什么生产线末端的设备可能是产品交叉污染的来源。
与食物直接接触的传送带需要定期清洗。在这种情况下，滚筒电机比普通齿轮电机更卫生。
减少交叉污染风险需要终端设备至少达到:
- 避免土壤堆积，因为它是交叉污染和害虫吸引的来源。
- 要足够容易接近，以便进行适当的人工清洁。
- 尽量减少与食物区的互动。
此外，设备设计应防止润滑油污染食品容器。这通常不是一个安全问题，因为食品容器已经密封了——但消费者在购物或在家做饭时，不希望接触涂了润滑剂的食品容器，可能会污染其他产品。因此，对于进入食品包装设施的非食品区域的传送带，相关因素包括土壤积累;便于检查和人工清洁;其他可能交叉污染的途径;润滑油泄漏和容器污染。
关于第二种情况（用干燥或手动清洁的食品工厂的面积），EU机械指令（2006/42 / CE）要求这里的设备是合适的材料;可易清洗和可排水;避免积聚土壤;并避免润滑剂污染。此外，如果食物区域的设备可以是物理危险的源泉，如果它将异物引入产品......所以食品中的设备必须避免这种风险。
这个要求(欧洲法律没有明确列出)在美国联邦法规(21 CFR Part 110)中。因此，齿轮电机和滚筒电机的比较必须考虑土壤积累的可能性;便于检查和人工清洁;它作为可能的外来物体来源的威胁;和食品接触的适宜性。测量表面粗糙度(使用Mitutoyo Surftest SJ-201表面粗糙度测试仪)和内角半径，以检查是否符合“c”要求。
Interroll专门为美国市场设计了一款滚筒电机(型号113i)，遵循美国农业部制定的肉类、家禽和奶制品加工指南。
对于第三种情况(食品工厂食品区域的传送带准备清洗)，除了上述标准外，还根据国际规则(包括EHEDG指南)的建议，对易清洁性(例如带有弹性垫圈的可拆卸接头等设计特征)提出了要求。欧洲协调标准，3-A卫生标准和NSF标准。因此，根据EHEDG指南，在这些情况下，滚筒到齿轮电机的比较考虑了清洁度——包括排水能力的措施;润滑油泄漏和产品污染;可能的异物来源;和食品接触的适宜性。测量表面粗糙度(使用Mitutoyo Surftest SJ-201表面粗糙度测试仪)和内角半径，以检查是否符合“a”要求。
注:一家制造商通过在其轴中包含泄漏-逸出特性的美国农业部批准的鼓式电机解决了泄漏作为鼓式电机的潜在缺点。
漏油是鼓式电机的潜在缺点。为了解决这一问题，Interroll的USDA批准的鼓电机在轴上包含泄漏逃逸功能。
安装和能耗的空间
正如我们将概述的，完整的滚筒电机与齿轮电机的比较考虑了安装所需的空间和总体能耗。我们的调查探索了传送带的消耗，接近我们的三种食品工厂方案的平均设置。结果，我们在这个特点的图表是基于设置，其中带式输送机接受从齿轮电机或鼓电机驱动。然后扭矩电机连接到惰轮和使用制动器可靠地模拟负载在传动带。我们测量了不同制动扭矩值下的有功功率和有效值电流。
评估风险过热和噪音的风险
过热可以是齿轮电机和鼓电机的故障模式。为避免这种风险，齿轮电机通常包括用于冷却的风扇......但风扇通常是一个卫生问题，这么多用于食品工业的齿轮电机没有粉丝。另一方面，鼓电机是封闭的系统，并且产生的热量仅被鼓表面散发。
在这里，防止电机故障需要绕组温度保持在一个安全极限以下，所以电机通常运行与一个安全系统，切断电流，如果有过热的威胁。我们的滚筒电机和齿轮电机的研究通过计算来估计绕组温度，知道定子电阻和温度之间的关系。平均绕组温度是将待测温度下的绕组电阻与已知温度下的电阻进行比较得出的:
T = RT./ R.1（234.5 + T.1) - 234.5
其中T是绕组温度，RT.是温度t，t的绕组阻力1为环境温度，R1在温度t下弯曲耐弯曲1．挑战测试模拟了在两种不同的带速和高输出扭矩下连续运行的所有三种输送机场景。
然后我们比较每标准ISO 9614-2的音功率测量（使用声强 - 第2部分：通过扫描测量的第2部分：测量）在我们的三种情况下调查鼓电机和齿轮电动机发出的噪音。这种声强度测量不测量声压级但强度级别。可用于计算声音功率级别W：
W = Σ IN.S.N.
在哪里我N.是第n个面和S的强度吗N.是第n个测量表面的区域。在基于软件的分析中，使用丝网在电机周围定义了一个参考框，并用于所有测试。
然后，我们通过用强度探针扫描盒的所有表面来测量从每个电机发出的电力。因为我们测量了整体声音，结果考虑了整个系统。因此，对于滚筒电机设置，这对鼓电机和皮带的声音占 - 构成整个驱动器。相反，齿轮电动机设置中的该测量包括联合扭矩，轴承和滚轮的效果。测量之间的差异意味着这不会给出电动机本身发出的噪声的绝对测量...所以结果只具有比较意义。
鼓电机在卫生和更多上表现优于
具体的设备选择可能会影响比较性能，但根据我们的调查结果，这里有一些要点。
滚筒马达驱动有助于保持设计的卫生性(在食品加工工业中)，这是我们在这里概述的六个标准中最相关的。他们紧凑的设计帮助他们在一些方面胜过齿轮马达。与普通齿轮电机相比，转鼓电机的土壤积聚和交叉污染风险显著降低。另外，在清洗区域，安装的滚筒电机有更好的清洁能力。这是因为所有的子部件都嵌入在滚轮内部，没有保护外壳。这为操作人员节省了大量的清洁时间和成本。从卫生的角度来看，滚筒电机唯一的弱点是润滑油污染的潜在风险。即使使用的是合成食品级油，这也可能是一个临界点，应该进一步努力进行验证，以确保动态径向轴密封的足够可靠性。
注意：我们曾经获得结果的设备适用于我们探索的三种传送方案。但遗憾的是，具有规格的齿轮电机，如我们用于非食品情景的规格通常会被放入食物甚至洗涤区域。这种选择通常是为了降低成本，但它们的选择是可能导致卫生问题的糟糕选择。
正如我们的结果显示，滚筒电机提供了安装的其他优势，使它们成为某些布局中唯一可能的选择。更少的组件意味着鼓式电机的安装比齿轮电机更简单、更快。在食品和清洗设置中，更轻的驱动器也有助于安装人员和操作人员更好的人体工程学和降低受伤风险。
随着设备变得更加专业化，现场维护操作变得更加不切实际……食品和洗涤领域通常需要非常专业化的设备。所以在这些情况下，使用齿轮马达和鼓式马达没有明显的区别。
关于其他评价标准(能耗、噪声和过热)，我们的研究使用了特定商用鼓式电机和齿轮电机的实验试验。结果受到特定设备选择的强烈影响。在这里，对于涉及食品和需要洗涤的输送机来说，滚筒电机和齿轮电机之间只有轻微或无关紧要的差别。
这篇文章总结了来自一个帕尔马大学研究人员的独立研究．下载完整的白皮书Interroll“下载”页面．
Interroll |interroll.us
齿轮马达和滚筒马达在卫生等六项指标上有所不同。注意两种驱动技术对每种食品工厂输送机应用的比较。橙色方块表示齿轮电机的优势。绿色方块对应的条件，鼓电机显示更好的适用性或效益。1(+)表示轻微优势，(+++)表示显著优势。点击放大。
了下:运动控制技巧那电机（直接驱动）+无框架电机
