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JX16-44

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【JX16-44】带式压滤机设计（二维+论文）,JX16-44

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摘 要随着经济的发展，日益严重的水污染控制问题越来越受到人们的关注。目前，有很多污水处理设备，带式过滤器是一种理想的污水处理设备。带式压榨机是因为结构简单，操作方便，能耗低，噪声低，处理能力，连续运行的优点，在食品、化工、造纸等领域得到了广泛的应用，特别是在环保领域。本课题研究设计了一台带宽为2000mm的带式压滤机。总结了设计时用到的带式压滤机处理能力、过滤面积、功率、滤带有效宽度等计算公式，对压滤机的主要零部件进行了设计计算。该机具有运行费用低，稳定可靠，处理效果好，易于操作维护等诸多优点。 关键词：污泥，脱水，带式压滤机，结构设计 IAbstractWith the development of economy，more and more people pay attention to the increasingly serious water pollution control problem. At present，there are many sewage treatment equipment，belt filter press is one of the ideal equipment for sewage treatment. Belt type filter press is because has simple structure，convenient operation，low energy consumption，low noise，processing capacity，the advantages of continuous operation，rapid development has been extensively used in food，chemical industry，papermaking，especially in the field of environmental protection.This paper has designed a bandwidth for belt type filter press 2000mm. summarizes the design used in the belt type filter press machine processing capacity and the filtration area，power，filter with effective width etc. calculation formula are analyzed，and the calculating and designing of main parts of the filter. The machine has the advantages of low operation cost，stable and reliable，good treatment effect，easy operation and maintenance etc. Key Words：Sludge dewatering，belt filter press，structure design目录摘 要IAbstractII1绪论11.1 课题背景11.2 污泥脱水机械发展现状21.2.1 国外发达国家污泥脱水机械发展概况21.2.2 国内污泥脱水机械发展概况51.3 研究内容5第2章 带式压滤机总体设计72.1工作原理72.2基本结构83带式压滤机结构设计概述103.1带式压滤机的设计要求103.2带式压滤机的工作系统103.3带式压滤机脱水机理阐述123.3.1料浆的预处理123.3.2机械压滤133.4本章小结144带式压滤机结构相关设计154.1处理能力计算154.2过滤面积计算164.3功率计算174.4滤带有效宽度的计算174.5压榨辊刚度计算174.6电机转速计算184.7减速机输出扭矩计算184.8气缸缸径横截面积计算184.9轴承寿命计算195带式压滤机各部件设计205.1确定各辊直径及辊系布置205.1.1确定各辊直径205.1.2辊子结构设计205.2气缸的计算与选型215.3带式压滤机电机功率计算215.3.1轴承的摩擦特性215.3.2电机功率的计算225.4传动设计225.4.1减速比计算225.5链传动设计235.6纠偏装置设计255.6.1纠偏方式的选择255.6.2纠偏原理及受力分析255.7棍子刚度计算265.8机架设计275.9 本章小结28总结29参考文献301绪论1.1 课题背景片面追求经济的快速发展，无视环境污染造成的，是经济实力进行污染控制的一般经验，在大多数国家的工业化。现在我国正面临着经济的快速发展和环境保护，污染控制的主要问题之间的平衡。环境污染的一个重要来源是废水。我国是一个非常严重的水资源，水污染非常严重的国家。随着环保意识的提高，自九十年代以来，我国城市污水处理产业得到了快速发展。截至2005年底，全国661个城市正式指定，383个城市已建成污水处理厂792座，污水处理率提高了2000，34%至52%，这是适合污水处理技术路线和管理机制的情况。其中，有135个城市污水处理率达到或接近70%，单株处理规模达到每天100万立方米。是城市污水处理厂的运作，每天都会产生约10亿吨的污泥（含水量%左右），污泥产生，如果不是有效的处理和处置仍将环境污染，污水处理厂的功能不能充分发挥。然而，在污水处理过程中会产生大量的污泥，污泥是一种固体废水处理过程中，大量的细菌，病原体，有毒有害物质的水。二级污水处理厂污水污泥生产量约占0.3% 0.5%，如加工深度，增加0.5-1倍的污泥量。处理不当会造成2个污染严重，投给废水处理。污泥处理处置是水处理过程中的一个难题。在我国的污泥处理处置技术刚刚起步时，与国外先进技术相比还有很大的差距。随着污水处理厂的建设，污泥处理过程中存在的问题日益突出，技术和设备的改进已成为目前亟待解决的问题。从污水处理厂排放的污泥水含量高，体积大，不利于运输和处置，所以往往需要脱水，这可以减少污泥含水率，减少污泥体积，降低运输成本，污泥浓度在现有的物质含量会增加，如农业肥料，燃烧热值，并有利于污泥的后续处置和利用。有2种自然干燥和机械脱水脱水方法。将自然干燥污泥污泥转化为一个利用太阳能干燥的领域，这种方法的优点是节能、干燥成本低。缺点是大面积，大臭，干燥时间长，受天气影响，阴雨天气可能不干燥，空气湿度不干燥。机械脱水法在世界上得到了广泛的应用。在自然界常见机械固液分离说，滤饼过滤，也称为表面过滤；过滤表面截留悬浮颗粒，然后逐渐增厚的滤饼，以捕获颗粒，脱水主要是在超过1%以上的直径LUM污泥悬浮颗粒的含量。过滤器，属于本过滤器的性质，分为：真空过滤，压力过滤，离心过滤和过滤。1.2 污泥脱水机械发展现状产生大量的污泥在污水处理过程中，具有容量大，易腐烂的优点，气味特征。大量未经处理的污水污泥不正常的方式，已成为污水处理厂的主要负担，和二次污染周边环境，使污水处理厂不能充分发挥对消除污染的作用。因此，污泥的处理处置和必须，污泥脱水是污泥处置的主要过程，其作用是在稀释95%经机械脱水后变成水含量在60% 80%比干燥污泥使污泥的含水率，以应对下一步。因此，污泥脱水机在污水处理过程中起着举足轻重的作用，其性能的好坏直接影响到污水处理的全过程，污泥脱水机具有优良性能的研究和发展已经引起了人们的关注。1.2.1 国外发达国家污泥脱水机械发展概况一些发达国家，对污泥脱水机的发展历史较长，技术相对成熟。1975，日本当局对世界的一项调查，363水厂脱水的方法，结果表明：自然干燥中的应用率为35%，3%和31%，真空过滤，过滤，离心过滤6%，选择3%籽粒脱水，采用4种脱水率的机械方法的占43%。在过去的20年里，随着科学技术的快速发展和环境保护的日益重视，自来水厂污泥处理大多采用的是不受自然条件影响，机械脱水的方法，操作方便的脱水率，自动化程度高。国外污泥脱水技术目前主要靠机械脱水，而且发展更全面，结合发展的实际情况，突出表现在：（1）高参数的发展趋势（2）多功能的发展趋势（3）（4）新材料的全自动化发展趋势（5）的多元化发展趋势发展趋势模型。描述如下：间歇式板框压滤机压滤机是主要的（图1-1），是国内生产量大。明星polypress提出了压滤机的概念是一个滤饼：得到低成本的更多的事情。提高了板框压滤机，工作压力是降低滤饼水分的一种重要手段，国外的板框压滤机，工作压力，一般是6-14bar，到为25bar或更多，例如70bar。这需要有能力从材料和结构增强框架，合理的设计是压滤机制造的核心技术。图1-1 板框式压滤机德国KHD humboltwedag银有各种各样的转筒式压滤式（图1-2），盘式连续压滤机，人们都很熟悉。盘型煤炭科学研究院中国唐山分公司和马鞍山矿山研究院分别，对连续压滤机的发展和生产应用；KDF盘amafilter荷兰的压力脉动机相似；改进卡尔斯鲁厄滤波器KHD是“tukarlsruhe”，并结合高压过滤和真空过滤。德国BHS公司为旋转压滤机的生产，染料，医药，农业，采矿和其他食用油过滤器是由不锈钢制成，工作压力3 6bar，过滤面积0.12 7.7m2，直径可达到200万，滤饼的厚度2-150mm，广泛应用。图1-2 旋转圆筒式压滤机带式压滤机（图1-3）有两种基本类型：垂直和水平。随着污泥处理的飞速发展，后者。作为前庄园塔型压滤机，两个运行之间的频带可以产生2.5bar压力。水平带式过滤机模型国外厂商更。仅Sernagiotto公司就有几十种双带压滤机，目前带式压滤机的带宽一般为0.53.4m。图1-3带式压滤机在纤维，纸浆，蔗糖和污泥处理，有很多外国公司螺旋压滤机（图1-4），这是一个非常紧凑的装置，脱水，粉碎，筛选所有运输由螺旋做。在一个多孔外壳螺杆，它是紧迫的机制和传输机制，蜗壳和越来越小的空间之间，物料被挤压，有效容积减少了。新闻的形式主要有两种：一种是圆柱壳，螺旋间距逐渐减小，圆锥壳，螺杆直径逐渐减小。图1-4螺旋压滤机当谈到离心机，详细描述了许多材料，本文不再赘述。在污泥脱水中的广泛应用在许多方面国外。对离心机，问题的核心是降低滤液和滤渣水浊度。在中国离心机厂家重视的滗水器的改进，以减少排放和水沙，是引进德国，法国，日本和其他国家的技术有了很大的改进。为了提高沉降离心机沉降效率的措施是提高离心机的转速和扭矩的圆柱和圆锥的适当的部分，因此必须配备高质量的微分控制器。wesafilias peaartor除了这些措施的使用，但也与卸荷和向心泵排出澄清液的压力，特别是加强隔声和密封，以防止微粒分散。从0.5%离心污水能集中到6% 8%。高固体脱水离心机的设计，他们认为延长脱水时间，离心力和提高锅体的结构可以提高固体残渣的含量。沉积物脱水3% 10%可以低于离心机平均。1.2.2 国内污泥脱水机械发展概况虽然国内污泥脱水起步较晚，与发达国家之间的半个世纪后，虽然从19%年开始出现了一些建设污泥脱水车间，但一般仍处于探索阶段。目前，中国的城市污水处理厂和工业污水处理厂污泥脱水机械品种众多，一般有一个旋转鼓的真空过滤器，板和框架过滤器，各种手动，半自动和自动板和帧过滤，滚筒式干燥机，叶型过滤器，带式过滤器，离心脱水机。自八十年代以来，由于皮带式过滤器的优越性，我国城市和工业部门纷纷出台。但这几台脱水机存在许多缺点，如离心脱水机、振动、噪声、加工能力小；慢板和框架式过滤器压差、投资成本和工作环境差；带式过滤器压机虽然能耗低，但由于过滤带强度的限制，在高压区压不到，脱水效果。但考虑到价格，国外的污泥脱水设备的引进是非常昂贵的，所以在国内污泥脱水技术的国内现状，独立和高效的污泥脱水机械的发展具有重要意义。化工废水处理过程中产生大量的剩余污泥应及时从系统中删除，否则将导致活性污泥系统的污泥老化，浓度过高，溶解氧的消耗量太大，处理效率降低，二沉池出水悬浮物增加，这将导致系统中的污泥在内源呼吸和最后的污水排放标准后形成新的解体。处理过的剩余活性污泥一般经过重力浓缩、化学调理后，滤入泥饼中，再由其他方式输送或处理。目前，污水处理场一般采用框架式过滤器、带式过滤机、活性污泥离心脱水。前2种方法均为过滤效率低，能耗高，易堵塞过滤布清洁的缺点，离心脱水机噪声比较大，工作环境差。对于一些具有特殊性质的，如高粘度或油性污泥脱水，上述三种过滤介质均难以起到作用，新型螺旋式叠压型过滤器具有能耗低、噪声低、操作方便、设备不易堵塞等特点，具有自清洗功能，特别适用于粘性污泥过滤器。1.3 研究内容带式压榨过滤机主要由驱动装置、机架、压榨辊、上滤带、下滤带、滤带张紧装置、滤带清洗装置、卸料装置、气控系统、电气控制系统等组成。1. 确认设计参数污泥类型：污水处理厂污泥带宽：2000mm污泥含水率：9699%处理能力812m/h滤带速度：110m/min2. 总体结构分析通过查找带式压滤机的相关设计及相关机械资料，对驱动机构、压榨辊系、张紧装置、纠偏装置等进行分析设计。3. 确定完压滤机总体结构后，运用所学知识对相关重要零件进行受力分析和校核。根据设计计算所得数据，完成带式压滤机的总装图和部分零件图。31第2章 带式压滤机总体设计2.1工作原理污泥浓度和在静态和动态混合器充分混合絮凝剂浓度后，污泥中的固体小颗粒硬质笨重的絮聚群众，同时，独立的自由水，絮凝污泥输送到滤带上的重力脱水浓缩，分离在无重力水，污泥的形成流动状态，然后将上下两网带之间，楔形预压区后，低压和高压区挤压压力上升，剪切应力逐渐挤压污泥，以达到最大程度的泥、水分离，最后形成滤饼排出。1、化学预处理脱水为了提高污泥的脱水性能，改良滤饼的性质，增加材料的渗透性，需要进行化学治疗，使用独特的“水中絮凝颗粒混合器”的装置以达到化学加药絮凝效果的机器，该方法不仅是一种良好的絮凝效果，但还可以节省大量的化学物质，运行成本低，经济效益十分明显。2、重力浓缩及脱水段污泥由布桶均匀地进入网带，污泥与过滤带向前移动，自由状态下的水的作用下，通过过滤带的水接收罐，重力脱水也可以说是高度集中期间，一个主要的作用是在自由水的污泥，污泥流动性减少，进入一步挤压准备。3、楔块预压脱水段重力脱水污泥流动性几乎完全丧失，带式压滤机滤带向前移动，上下滤带间距逐渐减小，在轻微压力下的材料，并与滤带运行，压力逐渐增大，楔形扩展重力脱水时间，絮凝体的挤出稳定性增加，在进入压区的制备。4。挤压辊高压脱水段材料从楔形成带压，在这个区域内的材料压在，沿过滤带的运行方向压力随挤压辊直径的减小而增大，材料是压缩，材料在间隙内自由水被挤压出来。此时，滤饼的基本形式，持续到高压滤饼含后高压区的压力，含水量可降至最低。系列带式压榨机结构紧凑，款式新颖，操作方便，管理方便，容量大，滤饼含水率低，效果良好。它与同类型设备相比，具有以下特点：1、第一重力脱水段为倾斜式，使污泥距地面高达1700mm，使污泥在重力脱水段高度增加，提高了重力脱水能力。2、重力脱水段长，第一与第二重力脱水段总长5m多，使污泥在压榨前充分脱水失去流动性。同时，重力脱水段还设置反转等特殊机构，经“楔”形、“S”形压榨等作用使污泥滤饼获得最低含水量。3、第一个脱水辊采用“T”型泄水槽，使压榨后的大量水迅速排出，从而提高了脱水效果。4、滤带跑偏等设有自动控制装置，滤带张力和滤带移动速度可自由调整，操作管理方便。5、噪音低、无振动。6、化学药物用量少2.2基本结构带式压榨过滤机主要由驱动装置、机架、压榨辊、上滤带、下滤带、滤带张紧装置、滤带清洗装置、卸料装置、气控系统、电气控制系统等组成。带式压滤机主机结构如图2-1所示。1. 主机架 2.导向辊 3.重力脱水装置 4.上纠偏辊 5.接液盘 6.进料口 7.上清洗装置 8.传动滚 9.卸料辊 10.托辊 11.底座 12.高压压榨辊 13.下清洗装置 14.压榨脱水辊 15.下纠偏装置 16.导向辊2 17.张紧装置 18.翻转辊图2-1 带式压滤机主机结构1 机架：带式压榨过滤机架主要用来支撑及固定压榨辊系及其它各部件.2 压榨辊系：是由直径由大到小顺序排列的辊筒组成。污泥被上、下滤带夹持，依次经过压榨辊时，在滤带张力作用下形成一由小到大的压力梯度，使污泥在脱水过程中所受的压榨力不断增高，污泥中水份逐渐脱除。3 重力区脱水装置：主要由重力区托架、料槽组成。絮凝后的物料在重力区脱去大量水份，流动性变差，为以后的挤压脱水创造条件。4 楔形区脱水装置：由上下滤带所形成的楔形区对所夹持物料施加挤压力，进行预压脱水，以满足压榨脱水段对物料含液量及流动性的要求。5 滤带：是带式压榨过滤机的主要组成部分，污泥的固相与液相的分离过程均以上、下滤带为过滤介质，在上、下滤带张紧力作用下绕过压榨辊而获得去除物料水分所需压榨力。6 滤带调整装置：由执行部件：气缸、调整辊信号反气压、电气系统组成。其作用是调整由于滤带张力不均、辊筒安装误差、加料不均等多种原因所造成的滤带跑偏，从而保证带式压榨过滤机的连续性和稳定性。7.滤带清洗装置：由喷淋器、清洗水接液盒和清洗罩等组成。当滤带行走时，连续经过清洗装置，受喷淋器喷出的压力水冲击，残留在滤带上的物料在压力水作用下与滤带脱离，使滤带再生，为下一个脱水过程做准备。8.滤带张紧装置：由张紧缸、张紧辊及同步机构组成，其作用是将滤带张紧，并为压榨脱水的压榨力的生产提供必要的张力条件，其张力大小的调节可通过调节气压系统的张紧缸的气压来实现。9 卸料装置：由刮刀板、刀架、卸料辊等组成，其作用是将脱水后的滤饼与滤带剥离，达到卸料的目的。10 传动装置：由电机、减速机、齿轮传动机构等组成，它是滤带行走的动力来源，并能够通过调节减速机转速，满足工艺上不同带速的要求。11 气压系统：该系统主要是由动力源（储气罐、电机、气泵等），执行元器件（气缸）及气压控制元件（包括压力继电器、压力流量及方向控制阀）等组成。通过气压控制元件，控制空气压力，流量及方向，保证气压执行元件具有一定的推力和速度，并按预定程序正常地进行工作。是完成滤带张紧、调整操作的动力来源。3带式压滤机结构设计概述3.1带式压滤机的设计要求1自动化程度高。滤带的驱动速度可根据污泥的进料量进行调整；滤带的运行线路由气动开关控制，稳定快速；滤带的跑偏量达到时自动纠偏系统动作，当跑偏量达到时自动停机。建设部1996年推行的污泥脱水用带式压滤机（CJ/T 80.1999）规定跑偏量的这两个极限值分别为和。2连续运行。一体化的设计理念保证了系统能够连续运行，各部件都可以单独调试，方便设计、调试、制造和维护。3运行费用低。由于采用了自动进料系统和双带式结构，可以降低絮凝剂消耗量，而且重力脱水段的采用和压榨辊之间的剪切力布置，大大降低了能耗。4脱水效果好。独特的滤带涨紧装置使得系统能够充分利用滤带的张力，从而获得更好的压榨效果；上、下滤带分别设置的清洗系统保证了滤带的再生性；上、下滤带的选择与布置增强了机器的性能。5整机寿命长。相关标准规定带式压滤机的主机寿命不低于年，本次设计保险起见安全系数取得较大，使用寿命长。3.2带式压滤机的工作系统过滤是一种常用的方法在固液分离过程中，过滤原理：通过过滤介质的流体，将悬浮液固溶于介质或介质的表面，从而达到固液分离的目的。按照介质封固溶体的方法，进行表面过滤和深层过滤。表面过滤是一种固体物质，在过滤介质的进料侧沉积滤饼，通常采用该方法处理固溶物含量较高的悬浮液；深层过滤是溶液沉淀在过滤介质内，用于处理悬浮液含量1%的固体溶液，如图3.1所示。图3.1 过滤基本模型图带式压榨过滤器属于过滤器的表面，但与传统的和不同的表面过滤。过滤介质的孔隙大小传统的表面过滤的要求是小于或等于是在过滤器中径的固体物质，和带式压滤机是利用高分子絮凝剂能快速收集固体颗粒的机制，细颗粒形成较大的絮体的凝聚，然后孔径比在滤料粒径多较大的过滤介质滤波器实现高效过滤固体物质。21。带式压榨机是一种皮带夹，以一种压榨脱水脱水的形式，采用双过滤器，一般为脱水过程分为三个区域：重力脱水区、楔形脱水区、压榨脱水区和高压挤压区。从能量转换的角度来看，带式压榨脱水过程是一种利用化学能和机械能的化学絮凝机械压榨脱水的过程。 图3.2 带式压滤机脱水工艺系统图带式过滤网是采用双网带夹在挤压辊的挤压辊进行固液分离。如图3.2型过滤器压榨脱水系统。带式过滤压榨脱水过程分为两个部分：浆体预处理和机械脱水挤出。一、要将脱水浆液和絮凝剂投入到管道混合器中，经过充分混凝后反应成带式过滤器，按机械脱水。流到带式过滤器的泥浆中按入重力脱水段，在重力作用下重力脱水段，根据重力作用去除部分水，重力脱水后的泥浆流动性损失，则楔前压力预压脱水。在楔形预压段上，一方面，料浆平滑；另一方面，轻压浆，使料浆再次脱水，并为挤压和脱水制备。然后将浆料分为挤压型材和挤压型材，中间层与下层中间，由多个托辊反复挤压，使浆料脱水进一步，然后进入挤压脱水段，再将物料浆挤压而成辊，又由挤压装置的强力挤压脱水，料浆呈饼状排出，落入输送设备的转载。3.3带式压滤机脱水机理阐述3.3.1料浆的预处理带式压滤机固液分离，泥浆的多数在一般情况下，应在浆预处理，这是第一个，加用物理和化学方法使浆浆絮凝剂絮凝成团。事实上是完成了水造粒。正如大家所知，在水向自由水，毛细管水和水的结合在三个国家存在，见图3.3。水由水所携带，在水的孔隙中充满了水，可以通过重力脱水，如浓度、沉淀等来去除。结构水结合水是材料本身是材料的生产过程，状态存在于内部材料中，材料组成的，一般不容易被去除。毛细水是含有在颗粒表面的空隙中的水。毛细水压力等于： (3.1)式中：表面张力，；湿润接触角，度；毛细管半径，；图3.3 絮凝作用图由式3.1可见，浆液中的颗粒越小，毛细半径越小，毛细管压力越大。湿连接较小的天线，毛细管压力将增加。在毛细管压力作用下，大量的水在泥浆中聚集。差距最窄，主要集中在附近的颗粒接触点。较小的颗粒，这种接触的程度更容易维护。用于浮选尾矿、尾矿、烟尘等一些小工业材料的分离固体分子的吸附势能较大，颗粒表面的吸附能力较大，颗粒的吸附能力较大。也很难。将絮凝剂加入到浆料中，分子间的化学键被破坏，将毛细水转化为游离水。带式滤器主要用于去除泥浆中的游离水。3.3.2机械压滤图3.4 滤带与压榨棍的受力图带式压滤机脱除料浆中的游离水的方法，是依靠滤带产生的机械力，使其过滤介质，即滤带两侧产生的压力大于水的表面张力。过滤介质的压力差是由滤带拉力产生的，如图3.4所示。带式压滤机压榨区模型可用平带理论近似描述，压榨力与带的张紧力的关系式 （3.2）其中具体的推导过程为： （3.3）式中：滤带的带宽， ； 压榨棍的直径， ； 包角的一半，度；由上式可知，压榨力与滤带的张紧力成正比，而与脱水辊的半径成反比。这就是为什么带式压滤机脱水辊直径多是从大到小排列的原因。带式压滤机在脱水过程中，除了依靠滤带产生的挤压力外，还有脱水辊对两层滤带的旋转半径不同所致，如图3.5所示。脱水辊在运行过程中，双滤带相反的旋转半径是不同的，二层过滤带必然产生相对滑动来补偿由不同半径引起的额外带宽的差异。因此，它引起的泥浆剪切，降低了过滤阻力，提高了滤饼的渗透性，从而改善了过滤条件。然而，过滤器带的相对位移对过滤带的使用寿命有很大的影响，容易引起过滤器的使用或拉坏。滤带损坏的主要原因之一是位移不及时补偿。图3.5 滤带间浆料受剪图3.4本章小结本章介绍带式压滤机的主要设计要点，分析压榨过滤的机理，比较各种典型结构，设计符合本次设计要求的结构。4带式压滤机结构相关设计4.1处理能力计算 处理能力是评价带式压滤机综合性能的首要指标。影响带式压滤机处理能力的因素很多，但主要体现在重力脱水区、压榨区及其滤带运行速度、滤带张力、辊径(大小、包角和中心距)、滤带(透气量)选择、加药调理效果等方面，也是带式压滤机结构设计、生产制造等质量的综合体现。根据卡门过滤基本方程:式中:V滤液体积，m3；t过滤时间，s:P过滤压力，Pa；A过滤面积，m2；p滤液的动力粘度，Pa.s；滤过单位体积滤液在过滤介质上截留的干固体重量，；比阻，即滤饼的阻力，定义为单位过滤面积上单位干重滤饼所具有的阻力，；R过滤介质的阻抗，1/m3；由的定义可写出下式 式中: 进污泥(处理)量，m3；滤液量，m3；滤饼中固体物质的浓度，kg/m3。根据液相平衡关系：根据固相平衡关系：得：式中: 进原污泥中固体物质浓度，g/L；滤液中固体物质浓度g/L，污泥脱水机系统一般要求固体回收率95%，数值很小，实际计算时可取；滤饼量，L。根据过滤生产率的定义，设过滤介质得阻抗，则卡门过滤方程变为：，即设滤饼干重为W，则，带入整理得：即带式压滤机处理量L为：4.2过滤面积计算 当已知年生产能力时：式中:A压滤机的过滤面积，m2；W年生产能力，t/a，m3/a；c根据实验得到的过滤速度，；T年工作时间，h；f压滤机的过滤利用率系数，f=0.9；过滤速度可靠性系数，=1.01.5已知每小时生产能力时式中:W每小时生产能力，kg/h，L/h。4.3功率计算 带式压滤机运转过程与带式真空过滤机很相似，因而其传动功率与带式压滤机相同:式中:N主动电机功率，kw；A过滤面积，m2需要注意的是，该功率只是带式压滤机的主动电动机功率，配套的空气压缩机、泡药箱的驱动功率并不在此范围内。4.4滤带有效宽度的计算 带式压虑机的有效宽度一般按下式计算7： （4.11）式中: 带式压滤机的滤带有效宽度，；生产能力，； 滤带速度，；滤饼的厚度，；滤饼中干物的质量分数，；滤饼的容重。可查到的文献所提到的压滤机最大宽度7m指的就是此宽度。本课题所开发的就是宽度为2m的带式压滤机.考虑到一般采用0.9的使用宽度系数，所以辊筒的实际宽度大约在2250mm左右。4.5压榨辊刚度计算 压榨辊的刚度用其最大挠度来表示。要保证压榨辊有足够的刚度，必须尽可能地减少其最大挠度。压榨辊系中的每一个辊筒都可看作为一个简支梁，简支梁的最大挠度按下式计算：式中：均布载荷，；滤带宽度，；轴承中心距，；材料的弹性模量，；截面惯性矩，；。其中：，为辊筒外径，；为辊筒内径，；4.6电机转速计算 带式压滤机采用变频调速时，其变频调速交流异步电动机的转速按下式计算：式中：电机轴转速，；定子供电频率，；极对数；转差率，；4.7减速机输出扭矩计算 国产的压滤机一般采用可调速异步电动机驱动减速机来达到带机调速的目的，计算输出扭矩的目的是为了在计算滤带的张力、涨紧力、各辊筒的刚度、机架的刚度等提供驱动力。式中：扭矩，；电机功率，；滤带运行速度，4.8气缸缸径横截面积计算 本课题的气缸主要作用是提供涨紧力和调偏用，气源动力由空气压缩机提供。气缸选用质量比较好的大品牌的产品，比如亚德客和SMC标准气缸，容易购买和维护，而且也可与主机进行同寿命设计。式中：气缸内径（活塞）横截面积，；滤带张力，；滤带有效宽度，空气压力，4.9轴承寿命计算 开放式的框架结构选用TR或者FS的带座轴承比较合适，因为带座轴承不仅安装方便，而且可调心，对大尺寸的设计十分有利。式中：寿命，；轴承转速，；基本额定动载荷，当量动载荷，寿命指数（球轴承3，滚子轴承3.3333）5带式压滤机各部件设计5.1确定各辊直径及辊系布置5.1.1确定各辊直径 带式压滤的辊按其作用可分为：压榨棍、张紧辊、纠偏辊及托辊四种类型。除了对辊的强度、刚度有要求外，还要求其具有良好的抗腐蚀能力，驱动辊和纠偏辊要求滤带和辊之间有大的摩擦系数，要求包胶（氯丁橡胶）外，其它的辊表面表面处理（如表面镀锌）来提高防腐蚀能力。根据公式第四章的理论计算，可知在滤带张紧力一定的情况下，压榨力与辊的半径成反比。为了避免跑泥现象，要求在压榨的过程中压榨力逐渐增加。故压榨辊在压榨区的排列沿滤带行走方向依次从小到大排列，相邻压榨棍之间辊径减小系数约为1.3。5.1.2辊子结构设计带式压滤机的棍子由钢管、轴头、钢板组成。在钢管的；两侧焊接由轴头和圆钢板。钢管采用304不锈钢无缝钢管，为降低成本，轴头和钢板使用碳钢。图5.1为直径压榨棍的结构图。轴与轴承的配合为基孔制过渡配合公差为H7/h6.图5.1 114辊结构图驱动辊和纠偏辊包胶，包胶厚度不小于，包胶的胶层与金属表面应紧密贴合、牢固、不脱落。橡胶为氯丁橡胶。5.2气缸的计算与选型本次设计的带式压滤机的张紧机构和纠偏机构均采用气压传动方式。张紧机构要求滤带的张紧力为（给水排水设计手册专业机械600页），气体减压阀的压力一般在0.10.4之间调节，常用的张紧气压在0.20.3，这里的气体减压阀的压力为0.3（具体情况依据现场调整）。初步选定气缸的直径为125。气缸截面积： （5.1）则气缸的压力为： （5.2）滤带的拉力: （5.3）则张紧力为： （5.4）滤带的张紧力符合设计要求，由文献8，第7页选择气缸为10A-5系列的无给油润滑气缸，型号为10A-5 FA 125 B 250，是气缸型号为10-5，气缸内径为125，行程为200，前法兰安装形式的气缸。纠偏用气缸因纠偏辊纠偏时受力较小（受力分析见图5.5），选用内径为80，行程为160，具体型号为10A-2 FB80B160。5.3带式压滤机电机功率计算5.3.1轴承的摩擦特性轴承的摩擦特性：存在于轴承内部各元件间的摩擦，不仅影响轴承的温升、功率损耗、承载内力和使用寿命，而且在各种控制仪表、伺服电机以及精密机械中，还影响系统的精度和可靠性。轴承的摩擦，是以摩擦力矩的大小来度量的。摩擦力矩与轴承类型、结构、尺寸、加工精度有关，也受载荷、转速、润滑等条件的影响。由文献1，6-2-7，可知轴承的摩擦力矩可按下式近似计算： （5.5）式中： 摩擦力矩； 摩擦系数（深沟球轴承摩擦系数，这里取）； 轴承内径； 外载荷。依据滤带的张力为7360，轴承的外载荷主要受到径向载荷，轴向载荷很小可忽略不计，故轴承的摩擦力矩如表5.3所示。5.3.2电机功率的计算带式压滤机的驱动辊直径为180，总摩擦力矩为13.43，滤带的速度为，即。由式子，可知在外载荷作用下轴承的摩擦力为： （5.6）因为轴承的摩擦力为带的紧边和松边的拉力差，则滤带传动的功率为P，有： （5.7） （5.8）该功率为带式压滤机在空载时的所需的电机功率，因运行时负载的情况比较复杂，电机的安全系数取4。电机功率为，选定电机功率为。5.4传动设计5.4.1减速比计算电机的转速，带式压滤机设计调速范围为，则电动机输出转速到驱动辊所需转速的总减速比为： （5.9）电动机输出同步转速驱动辊的转速设计链传动的传动比为，则减速机输出转速为： （5.10）则减速机的减速比为： （5.11）5.5链传动设计根据链条的工作条件和载荷，选择传动用短节距精密滚子链，滚子链的结构具有缓和冲击的作用。1、设计链的已知条件：传动功率，小链轮转速，大连轮转速，传动比为。2、选择链轮齿数、和确定传动比。一般设定小链轮齿数、大链轮齿数、取整为实际传动比 （5.12）误差为，满足要求。3、确定链条型号和节距计算当量的单排链的计算功率 （5.13）式中：工况系数，；（查参考文献3，表9-6 ） 主动轮轮齿数系数，；（查参考文献3，表9-13） 多排链系数，； （5.14）链条型号根据当量的计算功率和主动链轮的转速，查参考文献3，图9-11 链条型号为16A。查表（机械设计表9-1），可知节距。4、计算链速，确定润滑方式 （5.15）润滑方式：定期人工润滑。5、小链轮轴孔的最大直径从机械设计手册查得：最大直径。6、初定中心距初选中心距，则 （5.15）7、链节数 （5.16）链节数应为圆整数，且最好取偶数节，取。8、实际中心距计算中心距 （5.17）松边下垂度取 实际中心距 （5.18）8、作用在轴上的力，其中有效圆周力， （5.19）5.6纠偏装置设计5.6.1纠偏方式的选择带式压滤机具有较小的长宽比，再加上大量辊子安装的误差，以及给料不均匀因素的影响，网带在运行中偏离中心的情况随时都有可能发生。网带跑偏一则造成上下网带互不重合，降低网带宽度利用率，再则跑偏过大导致网带边缘磨损，甚至使机器运行困难。因此，设计简便可靠的调整装置极为重要。带式压滤机的纠偏方式主要有机械式、气动式以及液压式三种方式。机械式主要通过滤带本身的运动，以齿轮传动的方式达到纠偏的目的。其优点是不依靠外部动力就可调偏，但结构复杂，可靠性低。气动式是在上、下滤带的两侧装有机械换向阀，当滤带脱离正常位置时，接通阀内气路，是纠偏气缸带动纠偏辊运动，使滤带恢复原位。具有动作平稳可靠、灵敏度高、维修方便等优点。液压式和气动式原理相同，但液压式因经济环保因素，目前使用较少。综合比较，选定气动式纠偏。5.6.2纠偏原理及受力分析1、纠偏力分析计算图5.5 纠偏受力分析图如图5.5所示，纠偏辊纠偏时与正常位置有一夹角，滤带作用于纠偏辊的压轴力分解为沿调偏辊方向的轴向力和径向力。只要径向分力大于滤带滑动所产生的摩擦力，就能完成滤带的纠偏。2、调偏角度的确定根据对辊子的受力分析，得出调偏角与滤带作用于轴上的力以及摩擦因数的关系，即： （5.40）式中：滤带作用于轴上的力（即压轴力）；滤带与辊子的滑动摩擦因数；调偏角整理可得： （5.41）本次设计的纠偏行程为，纠偏辊长为，纠偏角为，有： （5.42）符合纠偏设计要求。5.7棍子刚度计算压榨辊的刚度用其最大挠度来表示。要保证压榨辊有足够的刚度，必须尽可能地减少其最大挠度。压榨辊系中的每一个辊筒都可看作为一个简支梁，由参考文献7，11-14，可知简支梁的最大挠度按式5.43计算：图5.6 简支梁挠度计算示意图 （5.43）式中：均布载荷，；滤带宽度，；轴承中心距，；材料的弹性模量，；截面惯性矩，；。其中：，为辊筒外径，；为辊筒内径，；以张紧辊为例，由表1.1和表5.3可知压轴力为，滤带宽度，由参考文献1，表1-1-38 ，轴承中心距，代入数据可得：截面惯性矩： （5.44）最大挠度： （5.45）相对辊长来说，的变形量是符合设计要求的。其中危险截面在轴承支撑断面处，剪力，轴颈为危险截面面积为： （5.46）则剪切应力： （5.47）查文献1，表3-1-26，。5.8机架设计机架采用槽钢、结构用矩形钢、钢板焊接而成。根据辊系的布置要求、张紧装置、纠偏装置的布置方式来进行设计，焊接按按国家标准要求。热轧钢板规格按GB/T 709-1988选择，304不锈钢无缝钢管按GB/T 17395-1998，结构用冷轧矩形空心型钢GB/T 6278-2002。5.9 本章小结本章对辊系布置、传动等主要结构进行设计计算，对所用到的材料进行归类总结。总结本次设计的带式压滤机是带式浓缩脱水一体机的主机，。在脱水工艺上与浓转鼓浓缩设备相配合使用，故在设计机架时考虑到与转鼓浓缩设备的安装使用。带式压滤机设计以脱水理论为主、经验设计为辅的设计理念。与其它的框架式相比，此次设计的带式压滤机的特点主要有：1、 压榨辊系布置紧凑、径小棍多，多重压榨。 辊系设计参考经验设计，采用水平布置，辊径小、辊数多的结构。整个压榨区do为高压压榨，平均压榨力高。2、 设置预压辊，防止跑泥。在楔形区设置预压辊，对污泥进行小压力的压榨，减少其含水率，防止在进入压榨区时发生跑泥的现象。3、 采用304不锈钢无缝管、整机表面热镀锌防腐蚀处理。4、 厢式结构，维护方便。机架两侧焊接钢板，轴承、气缸等部件安装在钢板上，且采用小径的压榨辊，安装维护方便。5、 驱动机构采用滚子链同步驱动，传动更平稳。6、 纠偏和撑紧采用气动式，自动调节，可共用压缩机，节省成本。7、 采用可在市场上易