板框壓濾機械系統設計【含CAD圖紙和文檔】

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Currently, hundreds of our existing large filter manufacturers. To meet the requirements of the industry and the market has been the emergence of various different models and methods of filter .Be driven by different methods of filtration, divided into gravity filters, vacuum filters and pressure filter categories. Pressed mode frame filter press with manual compression, mechanical compression and hydraulic clamping three forms. Is developing a new type of filtration equipment: mechanical press filtration equipment; to achieve residue-free layer of filtering a dynamic filter; Coal washing waste water treatment, chemical and oil industry equipment used in large filtration. The design of the filter frame for the hand over machine. It has the advantage of simple structure, easy to filter area and small size, operating pressure is high, the application of the ability of various materials, mainly small-batch production and small business applicationsKey Words：Filter Filter area Plates Filter boxII目錄摘要 .IAbstract.II緒論.11 板框壓濾機.2 1.1 板框壓濾機的起源.2 1.2 板框壓濾機的簡介及分類.2 1.3 板框壓濾機的結構.2 1.4 板框壓濾機的工作原理.22. 板框壓濾機的設計.3 2.1 板框壓濾機的過濾原理及特點.32.1.1 板框壓濾機的結構.32.1.2 板框壓濾機的流程.42.1.3 濾布的選型.5 2.2 過濾機的參數.5 2.3 濾板和濾框的設計以及強度計算.62.3.1 板框和濾板材料選擇.62.3.2 濾板的強度計算.72.3.3 濾框的強度計算.8 2.4 螺桿的設計及計算.92.4.1 螺桿螺紋類型的選擇.102.4.2 選取螺桿材料.102.4.3 確定螺桿直徑.102.4.4 自鎖驗算.102.4.5 穩(wěn)定性計算.102.4.6 校核螺紋牙強度.11III 2.5 橫梁設計.12 2.6 壓緊板設計.122.6.1 軸承的選擇.13 2.7 支座組件.14 2.7.1 螺栓的校核.15 2.8 操縱閥組件設計.152.8.1 螺桿套筒剪切力校核.162.8.2 手輪與螺桿聯接.16 2.9 安裝及調試.163. 板框壓濾機的操作規(guī)程.184. 板框壓濾機的保養(yǎng)維護.19結 束 語.20參 考 文 獻.21致 謝.220緒論緒論 20 世紀初，轉鼓真空過濾機實現了操作上的連續(xù)過濾。自那時以來,各種類型的壓濾機出現。間歇運行的壓濾機因能實現自動化操作而得到發(fā)展,隨著生產能力的進一步發(fā)展，過濾面積越來越大。壓濾機應該基于泥漿的濃度,固體顆粒大小,液體粘度和選擇壓濾機的質量要求。使用過濾漏斗實驗,測定不同過濾介質和過濾速度不同壓差下,濾液固體顆粒含量,濾餅層的厚度和含水量,找出適當的過濾條件,初步選定的壓濾機類型。然后根據定處理量選定過濾面積的容量,和實際測試。正在開發(fā)一種新型的過濾設備有:機械力壓濾過濾設備;實現無動態(tài)過濾濾餅層;洗煤廢水處理、化工和石油等行業(yè)大型使用過濾設備。在過濾理論研究,殘留在濾室內的濾餅其過濾阻力的計算和孔隙度、過濾速度、過濾設備模擬和放大,液體澄清過濾和動態(tài)過濾機制,以及過濾介質,是重要的課題。11 板框壓濾機1.1 板框壓濾機的起源 19 世紀初,德國人酷愛葡萄酒,酒供不應求,當地白酒制造商為了加快葡萄酒生產和過濾,發(fā)明了世界上第一個臺板壓濾機-框式壓濾機,大大加快工作效率,并不斷提高過濾機的質量。一直持續(xù)到今天,壓濾機已成為一個非常重要的設備在工業(yè)生產和應用程序。1.2 板框壓濾機的簡介及分類板框壓濾機是利用過濾原理對懸浮液進行固-液分離的機械。過濾操作過程一般包括過濾、洗滌、干燥、卸料四個階段。壓濾機按操作方式可分為：間歇式壓濾機和連續(xù)式壓濾機。其中，間歇式壓濾機有板框壓濾機、重力壓濾機、葉濾機、廂式壓濾機1.3 板框壓濾機的結構板框壓濾機有壓緊部分，壓濾部分和支承部分組成 1. 壓緊部分包括手輪、推桿和壓緊板。 2. 壓濾部分主要由止推板、濾板、濾框、濾布構成3. 支承部分有橫梁、螺桿支架和座架組成1.4 板框壓濾機的工作原理 壓濾機的工作原理是利用壓力泵，將漿液壓入相臨兩濾板形成的密閉濾室中，讓濾布兩邊形成壓力差，因而實現固-液分離。壓濾機一般止推板、壓緊板、濾板、壓力泵、主梁、絲桿及手輪等部分組成。液壓缸活塞推壓緊板，使濾板壓緊相臨的濾板形成濾室；壓力泵將漿液送人濾室，水透過濾布經排水管排除，固體材料在過濾室濾餅的形成,后濾餅填滿過濾室,使用液壓泵繼續(xù)壓濾漿、濾液在濾室實現固液分離。22. 板框壓濾機的設計2.1 板框壓濾機的過濾原理及特點 板框壓濾機由多塊濾板、濾框按次序排列在止推板和壓緊板之間，其間夾著濾布。當壓緊板被向前推時，被壓緊的濾板和濾框形成一個個濾室，在進料泵壓力的推動下，懸浮液從止推板上的進料孔進入各個濾室，固體顆粒因粒徑大于濾布的孔隙而被截留在濾室內，形成濾餅，濾液則透過濾餅和過濾介質由出液孔排出。2.1.1 板框壓濾機的結構 板框過濾機由多塊濾板和濾框交替排列組成，濾板和濾框的多少視濾漿和生產能力的情況可以增減，其結構如圖所示。 圖一 圖二31.止推板 2.過濾框 3.過濾板 4.推板 5.彈性擋圈 6.內六角圓柱頭螺釘 7.深溝球軸承 8.軸承端蓋 9. 手輪支架 10. 螺桿套蓋 11.墊圈 12.六角頭螺栓 13.螺桿套筒 14.手輪 15.墊圈 17 橫梁 18 螺母 19.支座2.1.2 板框壓濾機的流程濾液在推動力的作用下，克服濾布的阻力進行固液分離；固體顆粒被攔截,逐步形成濾餅并且不斷增厚,所以過濾阻力也將繼續(xù)增加,濾過率逐漸降低,濾過率降低到一定程度時,必須停止過濾,否則將導致浪費時間和力量。 壓濾機根據是否需要洗滌濾餅又可分可洗與不可洗兩種形式。需要洗滌濾餅的稱為可洗型。 圖三 圖四4 圖五2.1.3 濾布的選型板框壓濾機濾板和濾框中間夾著過濾介質，當然,選擇濾布的過濾效果是非常重要的,在壓濾機的過程中使用,濾布起著關鍵的作用,它的性能好壞直接影響板框壓濾機過濾質量。目前市場上所使用的濾布,最常見的是合成纖維紡織品和濾布,根據材料不同,可分為聚酯,惠倫,聚丙烯、聚酰胺纖維,等等。其性能特點可見下表： 由于滌綸耐強酸，所以此設計選用的濾布材質為滌綸。2.2 過濾機的參數52.3 濾板和濾框的設計以及強度計算2.3.1 板框和濾板材料選擇 濾板和濾框的材料選擇聚丙烯塑料制成的板框,并添加填充劑,抗氧化劑和其他輔助材料,使其具有良好的優(yōu)勢。聚丙烯塑料板框占市場 80%以上的份額。這是因為它有良好的耐堿性的玻璃纖維增強塑料盤,可以用于強酸、強堿性環(huán)境中使用;可以使用高溫,最高溫度 100 120;重力很小,使用時間長,一般可用一年多。 板框壓濾機的濾板在表面設計有凹槽，方便安裝濾布,引導濾液的流動,然后濾框和濾板組成液體流動通道。每個濾板的下方設有一個流體通過孔,濾板過濾出來的液體通過通道流出,止推板底部的孔將產生的液體排放出管外。 濾板 濾框62.3.2 濾板的強度計算 濾板兩個側面的溝槽部分是承受著過濾壓強。理論上兩側壓強應當是相等的，但實際上在過濾過程中一開始濾板首先受到濾漿入口側的壓強，而且在壓濾過程中由于液體流動受到障礙和壓強損失等原因，濾板兩側的壓力則失去平衡，多數濾板處于單側受壓狀態(tài)，因而濾板需要具有一定大小的厚度才能夠保證足夠的機械強度。設濾板兩側過濾壓強為和 Pa1P2P則濾板所受的彎曲載荷 Pa21PPP當取達到最大值為過濾壓強最為安全，但濾板太厚，將導致過濾效率p7降低，成本增加。根據經驗可得 10/PP P=5 Mpa這時濾板中產生的最大應力的最大撓度應滿足下列條件maxmax Pa 22maxtpb m 34maxEtpb式中壓強差，Pa;p b短邊的一半，m; t板厚,m； E彈性模量,Pa； 許用應力,Pa； 板的許用撓度,m,對于樹脂類材質的濾板，可取 b/130 或 b/200； 取決于 a/b 的比值的系數可查下表得.,a/b11.251.51.7521.2311.5961.8171.961.9920.2210.3180.3840.4420.4430.454 a長邊的一半，m。由上式可得出最小濾板厚度= 2pbtm0112. 01011615. 0105 . 0596. 1626取 t=20mm 符合設計條件2.3.3 濾框的強度計算8 過濾時，在過濾壓強 p 的作用下，濾框承受了內部壓強如右圖?，F將濾框的框邊簡化為兩端固定作用有均勻載荷 p 的梁，故框邊最大彎曲力矩為 （31）mNlM122而 N/m （32）pt式中 M最大彎矩； 單位長度上的載荷； l濾框內邊長； p過濾壓強； t濾框厚度從而可求的濾框各邊的最大彎曲應力和最大撓度maxmax即 （33） 22max2dpl （34） 344max32384EdplEIl mpld0308. 010116221. 010526262取 d=40mm 符合設計條件92.4 螺桿的設計及計算2.4.1 螺桿螺紋類型的選擇 選擇梯形螺紋牙型角= 30,內部和外部的梯形螺紋和錐螺紋緊密,不容易松散;其基本牙型根據 GB / T5796.1 - 2005 的規(guī)定。2.4.2 選取螺桿材料 使用 45 鋼 2.4.3 確定螺桿直徑耐磨性條件決定中徑；2d取，5 . 1NpAF31015.2421231015則 Mpap4.26%)201(22由/8.02pFd可得 mmd8.292查國標對標準化2d選擇 d=36mm 同時可查得 p=6mm mmdd3332 mmdd29712.4.4 自鎖驗算自鎖條件是7346.4)15cos/08.0arctan()cos/arctan(.fv038.3)36/6arctan()/arctan(2dnp v符合自鎖條件2.4.5 穩(wěn)定性計算10 細長螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。45.2/FFcr螺桿的臨界載荷與柔度有關crFs由，ils/ =H+5t+1.5d=220+1.5 36+5 6=304mm2lmmdAIi25. 742941/14087.8325.7/3042s應進行校核KNulEIFcr63.190660)/(22 合理45.294.7/FFcr2.4.6 校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋強度由于 D=36mm mmD332剪切強度條件為： DbF查表得：Mpa4030Mpa48.1210665.0362/)3336(556 符合剪切強度條件；彎曲強度條件為：62bDbFl查表得Mpab604011Mpa79.2810)665.0(362/)3336(5562b符合彎曲強度條件2.5 橫梁設計 橫梁采用 45 號鋼材料制，彎曲許用應力； MPa100 直徑為 d=30mm作用在橫梁上的力為濾板，濾框，緊推板及濾液重量 G=105kg橫梁受壓長度為 l=0.78m所以橫梁受均勻載荷 q=1.35kN/m受力情況如下圖所示：通過分析可知最大應力出現在最遠處，于是有 ；zIyMmaxmaxmax 引用記號；maxyIWz 則有；又有 WMmaxmax322/64/2/34ddddIWz由以上可得最大彎曲應力為： MPaMPa10092.11max 可見此圓形截面橫梁滿足強度滿足要求，選擇是合理的。2.6 壓緊板設計 12 壓緊板用以壓緊濾板濾框，兩側的滾輪用以支撐壓緊板在橫梁的軌道上滾動。壓緊板包括板和絲桿，絲桿和壓緊板采用圓錐滾子軸承連接。由于轉速不高，內圈與軸的軸向緊固用軸和彈性擋圈嵌在軸的溝槽內，外圈與孔的軸向緊固采用軸承端蓋緊固。2.6.1 軸承的選擇 由于要受到比較大的軸向力，極限轉速較低而且要利于拆裝。所以采用圓錐滾子軸承。GB/T297-1994，只受軸向力，所以只進行靜強度校核即 （61）000SPCAa13由武漢理工大學出版社出版機械設計表 8.9 可得 （62）5 . 10S （63）kNARPa15.24tan3 . 20根據中個農業(yè)出版社出版實用機械設計手冊 （上）可查的kNCa600 （64）00043. 2SPCAa合理軸承的壽命校核假設當量載荷是 11000PN22236PN 由公式=660=10hPtnLf pCf61.1 223660 3000 200031750023590110NC符合設計要求軸承的潤滑 查資料書武漢理工大學出版社出版機械設計表 8.11 可得使用脂潤滑 密封圈選用推銷鎖緊擋圈 GB/T883-19862.7支座組件 14 機架是壓濾機的基礎部件，兩端是止推板和壓緊板，兩側的橫梁將二者連接起來，橫梁用以支撐濾板、濾框和壓緊板。 機架組選擇材料鑄造鐵 HT200 為了保證操作與卸料的方便，取橫梁離地面距離為 H 約為 395mm. 支架與后頂板采用螺栓連接選用GB578086M10352.7.1 螺栓的校核 螺栓組不受任何工作負載的螺栓連接。即使連接不受任何工作負載,但螺母裝配時已經被擰緊，因此，螺栓必然受到預緊力 F和螺紋副摩擦力矩的作1T用。按照第四強度理論，螺栓危險截面上的當量應力為3 . 1)5 . 0(332222e故螺栓螺紋部分的強度條件為 4d3 . 13 . 121Fe或，式中緊螺栓的需用拉應力，Mpa. F3 . 14d1 查表可得，M10 的=8.367mm，許用應力取值范圍為 34，取1d =3.5Mpa。 152.8操縱閥組件設計操縱閥組件包括：螺桿套、手輪支架、手輪部件、螺帽。手輪支架要考慮經濟問題所以選用 HT200，不易加工螺紋，所以螺桿與支架間加一個螺桿套，螺桿套與支架采用四個 M6 的螺栓聯接。2.8.1 螺桿套筒剪切力的校核螺桿套筒材料采用 45 鋼 Mpa100 = 25.3kN2633104 .725310301077mmmdANFMpaAFN24. 3 符合剪切應力條件2.8.2 手輪與螺桿聯接 16 采用螺栓使得手輪在螺桿軸向固定。在使用鍵傳遞轉矩，鍵選用平鍵聯接，再根據高等教育出版社出版機械制圖附錄表 15 可選的鍵寬 b=8mm鍵高 h=7鍵長 l=28鍵擠壓強度條件即 pdhlT4 mNdhlTp129464max手輪是由手動轉動，故滿足擠壓強度條件2.9 安裝及調試安裝調試應注意以下幾點1、地基結構應當由建筑工程人員按負荷情況進行設計計算，地角螺栓位置可參見安裝裝配圖，以兩次灌漿法為宜2、壓濾機安裝位置應該有足夠的空間,周圍沒有障礙物的表面，壓濾機的最小距離不少于濾板的 3 倍邊長,壓濾機在最高點不低于濾板的 2 倍長度3、機器應放置在混凝土基礎或框架上,土地角螺栓固定進料側架,和其他平臺,在此基礎上。4、濾布材料,規(guī)格根據過濾材料,壓力,溫度和決定,應選擇合適的濾布5、板框整齊排放架按照要求,將處理濾板上的濾布整齊。6、檢查電源連接是否正常。機械傳動,檢查電動機和扭轉是否符合要求,螺桿,齒輪潤滑油優(yōu)先考慮。173. 板框壓濾機的操作規(guī)程 YF 系列壓濾機操作簡單可靠,大多采用按鈕控制,也可以使用觸摸屏控制的非接觸式,特殊情況可以配備各種安全裝置,確保操作人員安全。操作方法 ： （一）濾前檢查 1操作前應檢查進出管道，連接處是否有滲漏或堵塞，管道與壓濾機板框、濾布是否保持清潔,壓力泵及各閥門是否能夠正常使用。 2檢查連接部件螺栓和螺母是否松動,緊固應隨時調整,相對運動的零部件必須始終保持良好的潤滑。 （二）準備過濾 1. 轉動手輪，將壓緊板退到適當位置，將濾板與濾框分開。 2. 清潔濾布掛在濾板和濾框之間,將孔對準,濾布必須大于板框的密封面,布孔必須小于管孔,板框必須整潔、并且注意不能把過濾板框序列排錯。 （三）過濾 1打開濾液出口閥門，啟動壓力泵,逐步打開進氣閥調節(jié)給水閥,調整過濾壓力逐漸增加,一般不得大于 0.6 MPa,起初,濾液經常渾濁,見見變得清澈。若板框之間有較大的泄漏,可適當增加壓緊力,推動壓緊板加壓，因為濾布的毛細現象,仍有少量濾液滲漏,可用托盤托住。 18（四）過濾結束 1壓力泵結束工作，并關閉進料口閥門2卸渣并將濾板、濾框、濾布沖洗干凈,堆放整齊,以防板框變形,擦洗清洗場地及機架、保持場地和機架整潔。3.切斷外部電源，整個壓濾工作結束。4.板框壓濾機的保養(yǎng)維護為了更好的利用和管理板框壓濾機，提高產品質量，延長設備壽命，日常維護和保養(yǎng)板框壓濾機是一個必不可少的環(huán)節(jié)，因此需做好以下幾點：1、經常檢查板框壓濾機的各連接部件有無松動，應及時緊固調整。 2、要經常清洗、更換板框壓濾機的濾布，工作完畢時應及時清理濾餅，不能在板框上干結成塊，以防止再次使用時漏料。經常清理水條和排水孔，保持暢通。 3、定期更換板框壓濾機的機器油，對于轉動部件要保持具有良好的潤滑。 4、壓濾機長時間不使用時應當上油封存，板框應平整地堆放在通風干燥的庫房，堆放時的高度不宜超過 2m，以防止板框的彎曲變形。 19結 束 語 在學校、院系領導的安排下，我們進行了為期近兩個月的畢業(yè)設計，這也是我們大學的最后一次設計 。 首先來說，這次設計是我學了兩年本科全部課程之后的又一次重要檢驗。它考驗了我是否真的牢固掌握了全部所學的專業(yè)知識，以及運用知識的能力并且是否具有廣泛的視角來看待機械方面的問題。最后，這次設計使我得到一次大規(guī)模檢索相關資料的機會，提高了 運用網絡和專業(yè)軟件輔助設計的能力。 不由感慨頗多，寶貴的大學學習生活轉瞬即逝，無論如何，我們的畢業(yè)設計已經結束了，我們要好好利用已經學到的知識并且要繼續(xù)學習掌握新的知識，以便更新我們的知識系統。重要的是，我們要將所獲取的各種知識運用于實踐，并用實踐來休整我們的不足和缺陷，使我們真正成為一名理論扎實而又具有很強的實踐能力的機械工作。20參 考 文 獻1 何銘新 錢可強主編 機械制圖，第五版，高等教育出版社2 楊明忠 朱家誠主編,機械設計.武漢理工大學出版社3 機械設計手冊（下）.第二版，石油化工出版社4 劉鴻文主編,材料力學第四版. 高等教育出版社5 使用機械設計手冊（上，下） ，中國農業(yè)機械出版社6 機械工程師手冊(上).機械工業(yè)出版社7 吳尚斌編著,公差配合使用技術手冊.遼寧科學技術出版社8 農業(yè)機械設計手冊(上).機械工業(yè)出版社9 無錫輕院、天津輕院合編,食品工藝學(上).輕工出版社21致謝這次畢業(yè)設計得到了很多老師、同學和同事的幫助，其中我的導師涂建平老師對我的關心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就是向涂老師尋求幫助，而涂老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。感謝在整個畢業(yè)設計期間給我?guī)椭耐瑢W，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯诖髮W生活即將結束的最后的日子里，我們再一次演繹了團結合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團結的力量。最后，感謝所有在這次畢業(yè)設計中給予過我?guī)椭娜?2