机械毕业设计1455厢式压滤机拉板机械手的设计与改进.pdf

过 滤 与 分 离 J o u r n a l o f F i l t r a t i o n & S e p a r a t i o n 2 0 0 7 V o l . 1 7 N o 21 引 言压 滤 机 作 为 一 种 间 歇 性 的 过 滤 设 备 ， 用 于 各 种 悬浮 液 的 固 液 分 离 ； 广 泛 用 于 石 油 、 化 工 、 染 料 、 冶 金 、 医药 、 食 品 等 工 艺 流 程 ； 也 适 用 于 纺 织 、 印 染 、 制 药 、 皮 革 、造 纸 行 业 的 污 水 处 理 等 各 种 需 进 行 固 液 分 离 的 领 域 。每 年 在 中 国 需 求 量 将 近 有 数 万 台 之 多 。 该 设 备 采 用 机 、电 、 液 一 体 化 设 计 制 造 ； 能 实 现 滤 板 压 紧 、 进 料 过 滤 、 滤饼 洗 涤 、 拉 板 卸 料 等 各 道 工 序 。 其 中 拉 板 卸 料 采 用 人 工手 动 或 自 动 两 种 方 式 依 靠 重 力 下 落 到 料 槽 内 （ 部 分 机型 配 置 有 曲 张 、 振 打 等 辅 助 卸 饼 装 置 ） 。 手 动 拉 板 过 程需 配 置 两 人 同 时 进 行 操 作 ， 不 仅 劳 动 强 度 大 、 效 率 低 ，而 且 不 适 于 劳 动 环 境 恶 劣 的 场 合 。 为 适 应 压 滤 机 向 大型 化 、 自 动 化 发 展 的 要 求 ， 配 置 自 动 拉 板 系 统 的 机 型 必将 是 大 势 所 趋 。2 拉 板 机 械 手 工 作 原 理自 动 拉 板 机 构 根 据 其 附 属 的 压 滤 机 机 型 可 分 为 侧梁 间 歇 拉 板 型 、 悬 梁 连 续 拉 板 型 、 一 至 三 次 开 板 的 快 开型 、 带 小 气 ( 油 ) 缸 的 异 型 机 械 手 等 几 种 类 型 ， 本 文 针 对侧 梁 间 歇 拉 板 型 进 行 论 述 。 侧 梁 间 歇 型 拉 板 机 械 手 ， 由液 压 马 达 或 力 矩 电 机 通 过 减 速 装 置 进 行 驱 动 ， 通 过 时间 继 电 器 或 压 力 继 电 器 控 制 、 溢 流 阀 进 行 过 载 保 护 ， 由传 动 链 条 带 动 二 侧 梁 上 的 左 、 右 机 械 手 同 步 将 滤 板 逐一 拉 开 。 机 械 手 在 主 梁 前 、 后 终 端 位 置 靠 拉 板 回 、 停 撞块 组 进 行 限 位 ， 并 由 行 程 （ 接 近 ） 开 关 进 行 位 置 电 气 检测 控 制 。 拉 板 系 统 中 机 械 手 是 核 心 ， 其 性 能 的 好 坏 直 接关 系 到 拉 板 过 程 能 否 顺 利 实 现 。 纵 观 国 内 外 厂 家 研 制的 机 械 手 ， 犹 如 百 花 齐 放 ， 精 彩 纷 呈 。 笔 者 就 多 年 来 设计 改 造 、 实 际 使 用 过 的 几 种 机 械 手 的 利 弊 展 开 讨 论 ， 以求 剖 析 问 题 ， 期 待 进 一 步 改 进 与 提 高 。3 机 械 手 的 结 构 、 使 用 过 程 中 的 问 题 及 改 进 措 施3 . 1 普 通 拉 板 机 械 手该 机 械 手 最 初 通 过 吸 收 国 外 压 滤 机 机 械 手 相 关 结构 基 础 上 经 变 形 改 进 设 计 而 成 ， 结 构 如 图 1 所 示 。 此 机械 手 拉 板 工 作 时 靠 停 止 爪 在 扭 转 弹 簧 牵 引 拨 动 下 来 回拉 板 。 具 体 当 机 械 手 去 拉 板 触 及 滤 板 手 柄 右 端 面 时 ， 停止 爪 受 压 顺 时 针 旋 转 避 开 手 柄 右 端 面 从 而 通 过 手 柄 ，当 到 达 手 柄 左 端 面 瞬 间 停 止 爪 在 扭 簧 作 用 下 逆 时 针 转动 在 两 块 滤 板 手 柄 空 档 间 隙 处 复 位 停 止 ； 当 达 到 时 间继 电 器 中 设 定 的 拉 板 进 时 间 后 ， 传 动 系 统 反 转 ， 左 、 右机 械 手 一 起 同 步 拉 动 一 块 滤 板 返 回 压 紧 板 侧 ； 当 达 到时 间 继 电 器 设 定 的 拉 板 回 时 间 后 ， 机 械 手 进 入 下 一 个拉 板 循 环 （ 一 个 循 环 约 6 秒 左 右 ） 。 在 拉 板 过 程 中 为 配合 人 工 辅 助 铲 饼 需 随 时 控 制 拉 板 动 作 ， 一 般 需 配 置 拉线 开 关 或 推 拉 杆 控 制 起 停 ； 另 外 可 配 置 节 流 调 速 阀 进行 速 度 调 节 。厢 式 压 滤 机 拉 板 机 械 手 的 设 计 与 改 进周 志 根（ 杭 州 兴 源 过 滤 机 有 限 公 司 ， 浙 江 杭 州 3 1 1 1 1 3 ）摘 要 ： 介 绍 了 厢 式 压 滤 机 目 前 常 用 的 几 种 拉 板 机 械 手 的 结 构 ， 说 明 了 其 存 在 的 问 题 ， 提 出 了 设 计 、改 进 方 案 ， 取 得 了 良 好 效 果 。关 键 词 ： 压 滤 机 ； 拉 板 机 械 手 ； 设 计 ； 改 进中 图 分 类 号 ： T Q 0 5 1 . 8+5 文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 5 - 8 2 6 5 ( 2 0 0 7 ) 0 2 - 0 0 4 2 - 0 3收 稿 日 期 ： 2 0 0 7 - 0 3 - 2 0作 者 简 介 ： 周 志 根 （ 1 9 7 2 . ） ， 男 ， 工 程 师 ， 联 系 电 话 ： 0 5 7 1 - 8 8 7 7 8 1 4 1 .图 1 普 通 拉 板 机 械 手 结 构 简 图1 . 拨 杆 2 . 限 位 块 3 . 拉 板 座 4 . 停 止 爪 5 . 中 间 摆 杆 6 . 移 动 爪 7 . 中 间 销8 . 轴 用 弹 性 挡 圈 9 . 滚 轮 1 0 . 连 接 块 1 1 . 柱 销 1 2 . 拉 板 扭 转 弹 簧 1 3 . 销 轴4 2 过 滤 与 分 离 J o u r n a l o f F i l t r a t i o n & S e p a r a t i o n2 0 0 7 V o l . 1 7 N o . 2此 机 械 手 虽 然 推 广 较 早 ， 但 在 使 用 过 程 出 现 较 多问 题 。 首 先 ， 因 机 械 手 靠 滚 轮 在 T 形 限 位 链 槽 内 横 向 移动 拉 板 ， 但 由 于 某 些 松 散 物 料 的 滤 饼 在 拉 板 过 程 中 从主 梁 手 柄 上 侧 溅 入 链 槽 内 ， 容 易 污 染 链 条 ， 造 成 链 传 动润 滑 不 良 ， 影 响 链 条 使 用 寿 命 。 其 次 ， 机 械 手 上 的 扭 簧在 频 繁 拉 板 状 态 下 经 常 出 现 端 部 扭 臂 处 因 疲 劳 而 发 生断 裂 现 象 。 后 查 原 因 ： 一 方 面 为 追 求 美 观 防 止 生 锈 腐蚀 ， 弹 簧 采 用 Y B 不 锈 钢 丝 制 作 ， 但 不 锈 钢 丝 的 许 用 弯曲 应 力 、 弹 性 模 量 等 低 于 同 类 碳 素 弹 簧 或 琴 钢 丝 ； 另 一方 面 ， 扭 簧 因 安 装 空 间 限 制 造 成 其 设 计 外 径 偏 小 、 有 效圈 数 偏 少 。 在 同 等 工 作 扭 矩 及 变 形 角 内 ， 极 易 在 承 受 扭矩 后 抱 紧 导 杆 销 轴 而 断 裂 。 针 对 上 述 情 况 ， 为 改 善 断 裂 处弹 簧 钢 丝 的 弯 曲 性 能 ， 采 用 变 径 设 计 把 端 部 扭 臂 处 1 2圈 外 径 加 大 ， 经 过 多 次 试 验 及 实 际 使 用 ， 效 果 较 佳 。3 . 2 防 护 式 拉 板 机 械 手为 克 服 普 通 机 械 手 在 实 际 使 用 过 程 中 定 位 链 槽 中易 积 料 液 及 拉 板 扭 簧 易 断 裂 等 多 种 弊 端 ， 在 参 考 、 吸 收国 外 先 进 结 构 基 础 上 ， 研 发 设 计 了 防 护 式 拉 板 机 械 手 ，结 构 如 图 2 所 示 。 该 机 械 手 在 拉 板 工 作 时 靠 拉 板 手 在限 位 挡 销 和 拉 伸 弹 簧 共 同 作 用 下 来 回 拉 板 。 具 体 当 机械 手 去 拉 板 触 及 滤 板 手 柄 右 端 面 时 ， 拉 板 手 受 压 顺 时针 旋 转 避 开 手 柄 右 端 面 从 而 通 过 手 柄 ， 当 到 达 手 柄 左端 面 时 ， 拉 板 手 在 拉 伸 弹 簧 作 用 下 逆 时 针 旋 转 ， 在 两 块滤 板 手 柄 间 隙 处 复 位 暂 停 。 当 达 到 拉 板 进 设 定 时 间 值后 ， 左 右 机 械 手 协 同 拉 动 一 块 滤 板 返 回 压 紧 板 侧 后 暂停 ； 当 达 到 拉 板 回 设 定 时 间 值 后 ， 机 械 手 再 次 起 动 进 入下 一 个 拉 板 过 程 。 直 至 拉 完 最 后 一 块 滤 板 后 ， 拉 板 手 触及 止 推 板 侧 撞 杆 而 顺 时 针 转 动 到 一 定 角 度 后 被 拨 爪 钩住 后 返 回 ； 当 回 退 到 油 缸 座 位 置 时 ， 拨 爪 被 两 侧 的 撞 板触 发 后 脱 钩 ， 并 在 橡 胶 扭 簧 作 用 下 复 位 。与 上 一 机 械 手 相 比 ， 不 仅 结 构 简 单 ， 性 能 可 靠 ， 有利 于 延 长 弹 簧 使 用 寿 命 ； 而 且 安 装 、 更 换 受 损 弹 簧 简 易快 捷 。 拉 板 手 采 用 拇 指 圆 弧 状 仿 生 形 设 计 ， 在 拉 板 时 具备 强 制 开 板 功 能 ， 特 别 适 合 于 滤 饼 较 粘 物 料 的 拉 板 卸饼 。 防 护 式 机 械 手 一 改 以 往 传 统 的 开 式 定 位 链 槽 结 构 ，上 下 链 槽 均 采 用 矩 形 方 管 。 滚 轮 座 在 上 链 槽 底 部 开 有一 字 槽 的 方 管 内 部 移 动 ， 下 链 槽 则 全 封 闭 ， 从 而 使 链 条在 一 个 相 对 封 闭 的 腔 室 内 传 动 ， 不 易 受 外 界 灰 尘 、 杂 物的 污 染 ， 可 得 到 良 好 的 润 滑 ； 尤 其 不 必 再 采 用 价 格 较 贵的 不 锈 钢 链 条 ， 可 大 大 降 低 制 造 成 本 ； 另 外 链 条 采 用 倍速 链 设 计 ， 既 可 保 证 在 一 字 槽 中 的 定 位 ， 又 可 降 低 传 动摩 擦 力 ； 加 上 在 上 导 座 与 方 管 接 触 滑 移 部 位 衬 贴 尼 龙与 不 锈 钢 板 ， 更 进 一 步 减 小 了 摩 擦 力 。起 初 拉 板 手 、 顶 块 与 联 接 销 轴 之 间 采 用 轴 用 弹 性挡 圈 进 行 轴 向 定 位 。 但 在 现 场 实 际 使 用 过 程 中 ， 因 弹 性挡 圈 较 小 、 卡 槽 浅 ， 随 着 各 部 件 之 间 的 磨 损 与 松 动 ， 弹性 挡 圈 极 易 松 脱 酿 成 故 障 。 后 改 用 轴 端 挡 圈 ， 组 合 用 螺栓 与 销 钉 进 行 紧 固 与 定 位 ， 小 小 问 题 迎 刃 而 解 。 另 外 连接 在 拨 爪 上 的 橡 胶 扭 簧 开 始 因 设 计 硬 度 不 够 与 撞 杆 相碰 挂 上 钩 后 ， 在 拉 板 回 的 过 程 中 极 易 发 生 脱 钩 现 象 。 后来 通 过 改 变 橡 胶 材 质 增 加 扭 簧 硬 度 、 增 大 外 径 和 减 小其 长 度 来 增 加 弹 簧 刚 度 等 多 种 措 施 得 以 解 决 。 但 因 橡胶 弹 簧 使 用 的 是 粘 - 弹 性 材 料 ， 力 学 性 能 比 较 复 杂 ， 设计 时 难 以 精 确 计 算 ， 随 着 橡 胶 蠕 变 量 的 逐 渐 增 加 及 老化 ， 可 靠 性 会 逐 渐 降 低 。3 . 3 简 易 型 拉 板 机 械 手上 述 二 种 机 械 手 分 别 配 置 了 扭 转 弹 簧 及 拉 伸 弹簧 ， 那 么 有 没 有 一 种 机 械 手 不 用 上 述 弹 簧 而 改 用 压 缩弹 簧 呢 ？ 通 过 搜 集 资 料 及 对 现 有 二 种 机 械 手 拉 板 动 作的 深 度 分 析 后 ， 最 终 构 思 并 设 计 出 了 新 的 变 种 简 易型 拉 板 机 械 手 。 简 易 型 拉 板 机 械 手 不 但 结 构 简 单 ， 制 造安 装 也 十 分 方 便 ； 特 别 当 弹 簧 损 坏 需 更 换 时 非 常 简 便 ，具 体 结 构 如 图 3 所 示 。 拉 板 工 作 时 ， 拉 板 块 在 复 位 压 缩弹 簧 配 合 、 共 同 作 用 下 来 回 拉 板 。 具 体 过 程 为 ： 拉 板 时挡 块 首 先 将 松 开 的 滤 板 推 向 止 推 板 侧 未 拉 开 的 滤 板 ，拉 板 块 受 压 顺 时 针 旋 转 避 开 手 柄 右 端 面 从 而 通 过 手柄 ， 当 到 达 手 柄 左 端 面 时 拉 板 块 在 压 缩 弹 簧 作 用 下 逆时 针 在 两 块 滤 板 手 柄 空 档 间 隙 处 复 位 而 停 止 ， 然 后 通过 电 控 所 设 定 的 程 序 来 实 现 往 复 拉 板 过 程 。 当 拉 完 最后 一 块 滤 板 后 ， 止 推 板 侧 拉 板 回 撞 块 将 定 位 销 通 过 定位 销 压 缩 弹 簧 滑 入 拉 板 块 尾 部 定 位 键 形 孔 内 ， 实 现 定 、复 位 后 返 回 油 缸 座 侧 ； 当 返 回 到 油 缸 座 侧 时 ， 通 过 梁 上的 拉 板 停 撞 块 使 横 销 受 力 ， 从 而 将 定 位 销 从 拉 板 块 的键 形 孔 中 拨 出 迫 使 拉 板 块 复 位 。在 简 易 型 拉 板 机 械 手 工 作 过 程 中 ， 定 位 销 与 拉 板图 2 防 护 拉 板 机 械 手 结 构 简 图1 . 拨 爪 2 . 限 位 挡 销 3 . 联 接 转 轴 4 . 拉 板 手 5 . 上 导 座6 . 拉 伸 弹 簧 7 . 顶 块 8 . 中 间 销 9 . 橡 胶 扭 簧 1 0 . 滚 轮 座1 1 . 滚 轮 1 2 . 滚 轮 轴 1 3 . 上 链 槽4 3 过 滤 与 分 离 J o u r n a l o f F i l t r a t i o n & S e p a r a t i o n 2 0 0 7 V o l . 1 7 N o 2D e v e l o p m e n t a n d D e s i g n o f t h e B L Z G 3 8 A u t o m a t i c V e r t i c a l P r e s s u r e F i l t e rH E J u n( E q u i p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f J i n c h u a n G r o u p L t d , J i n c h a n g 7 3 7 1 0 2 , C h i n a )A b s t r a c t : A c c o r d i n g t o t h e d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f t h e v e r t i c a l p r e s s u r e f i l t e r i n C h i n a a n d a b r o a d , t h e s t r u c t u r e , t h e m a i nt e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r , o p e r a t i o n p r i n c i p l e a n d p r o c e s s , k e y t e c h n o l o g y d e s i g n a n d d e s i g n c h a r a c t e r o f t h e B L Z G 3 8 a u t o m a t i c p r e s s u r ef i l t e r a r e i n t r o d u c e d . T h e a p p l i c a t i o n f i e l d o f t h e B L Z G 3 8 a u t o m a t i c p r e s s u r e f i l t e r i s w i d e . I t c a n b e w i d e l y p u t o n t h e m a r k e t a s a n e wp r o d u c t .K e y w o r d s : v e r t i c a l ； h y d r a u l i c p r e s s u r e f i l t e r ； d e v e l o p m e n t a n d d e s i g n图 3 简 易 型 拉 板 机 械 手 结 构 简 图1 . 定 位 销 座 2 . 定 位 销 压 缩 弹 簧 3 . 定 销 4 . 拉 板 块5 . 复 位 压 缩 弹 簧 6 . 导 杆 螺 钉 7 . 拉 板 座 8 . 挡 块 9 . 销 轴1 0 . 滚 轮 1 1 . 连 接 块 1 2 . 横 销 1 3 . 滚 轮 轴块 之 间 的 插 、 拨 销 动 作 是 关 键 ； 定 位 与 复 位 压 缩 弹 簧 的刚 度 与 压 缩 稳 定 性 是 灵 魂 。 第 一 次 使 用 时 ， 因 挡 块 长 度设 计 过 短 ， 导 致 拉 板 时 容 易 往 回 带 板 ， 后 增 加 了 挡 块 长度 才 解 决 问 题 。 为 保 持 压 缩 稳 定 性 ， 导 杆 螺 钉 的 长 度 应合 适 ， 其 头 部 结 构 应 带 螺 纹 使 之 上 下 高 度 可 调 ； 为 使 复位 压 缩 弹 簧 的 刚 度 不 致 过 大 及 在 拉 板 过 程 中 保 持 有 合适 的 压 缩 变 形 量 ， 设 计 时 应 合 理 控 制 弹 簧 外 径 ， 选 择 较细 的 优 质 碳 素 弹 簧 钢 丝 ， 最 好 经 喷 丸 表 面 处 理 以 提 高强 度 。3 . 4 对 比 分 析表 1 是 对 三 种 拉 板 机 械 手 性 能 等 方 面 分 析 。4 结 束 语通 过 对 以 上 三 种 拉 板 机 械 手 的 结 构 原 理 、 动 作 过程 的 分 析 对 比 ， 以 及 多 年 来 在 实 际 使 用 过 程 中 的 不 断改 进 与 提 高 ， 性 能 日 臻 完 善 ； 从 反 馈 的 信 息 来 看 ， 不 仅得 到 了 众 多 用 户 的 认 可 ， 而 且 在 竞 争 中 赢 得 了 市 场 ； 同时 为 开 发 新 一 代 的 机 械 手 理 清 了 思 路 。责 任 编 辑 ： 邵 耀 亮 （ 0 7 9 1 - 3 7 0 8 0 5 9 ）表 1 三 种 拉 板 机 械 手 对 比 分 析 表类 别普 通 拉 板机 械 手防 护 拉 板机 械 手简 易 拉 板机 械 手结 构 性防 护 性 能使 用 故 障 率选 用 弹 簧 类 型安 全 & 维 护性 能拉 板 过 程 中是 否 带 板适 用 压 滤 机类 型制 造 成 本复 杂差高