【JX592】板框压滤机系统设计【11张CAD图纸+论文+PPT】【机械毕业设计论文】【通过答辩】
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- 内容简介：
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框压滤机设计 指 导 老 师 ： 涂建平 答 辩 人 ： 蔡太为 学 号 ： 20101138 专业 班 级 ：工 学 院机制 104班 论 内容提要 1 压滤机的工作原理 2 压滤部分 3 压紧部分 4 支承部分 5 6 总结与致谢 绪论 研究背景 压滤机广泛应用于化工、石油、制药、轻工、食品、选矿、煤炭和水处理等部门 。 随着工业的发展和社会的进步，近年来迫切要求节省能源有效地利用资源及环境保护。压滤机的需求量变不断增加 压滤机 压滤机是利用多孔性过滤介质，截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，而实现固、液分离的设备 压滤机的工作原理 2 聚丙烯板框压滤机 2 压滤机的工作原理 板框压滤机过滤原理图 压滤机的工作原理 板框压滤机由多块滤板、滤框按次序排列在止推板和压紧板之间，其间夹着过滤介质滤布。滤布不仅起过滤作用，还起着密封作用。 利用手轮推杆推动压紧板，使滤板压紧相邻的滤板形成滤室 利用压力泵，将滤液压入相邻两滤板形成的密闭滤室中，使滤布两边形成压力差，水透过滤布经排水管排出，固体物质在滤室中形成滤饼，从而实现固液分离。 1 2 3 压滤部分 利用压力泵，将滤液压入相邻两滤板 形成的密闭滤室中，使滤布两边形成压力差，水透过滤布经排水管排出，固体物质在滤室中形成滤饼，从而实现固液分离。 滤板与滤框 板框过滤机是由多块滤板和滤框交替排列组成，滤板和滤框的数量视生产能力和滤液的情况可以增减。 压紧部分 利用手轮推杆推动压紧板，使滤板压紧相邻的滤板形成滤室。 由于受到较大轴向力，极 限转速较低且要利于拆装 故压紧板与丝杆的连接采 用圆锥滚子轴承。 支承部分 左右两根横梁连接支承座以及止推板，既起着支承的作用，还起着板框的定位作用。 结与致谢 这次毕业设计得到了很多老师、同学的帮助，其中 我的导师 涂建平老师对我的关心和支持尤为重要，每次 我遇到问题，涂老师都能耐心帮我解答。 另外，感谢校方给我这一次机会，让我能够独立完 成一个课题，增强了我的实践操作和动手能力，提高了 独立思考的能力，再一次对我的母校表示感谢。 科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 板框压滤机系统设计 学 院： 工学院 姓 名： 蔡太为 学 号： 20101138 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 1004 班 指导教师： 涂建平 职 称： 副教授 二 0 一四 年 五 月 I 摘要 压滤机 是利用多孔性过滤介质 ,拦截混合固体颗粒的液体和固体颗粒 ,实现固体和液体分离 的 设备。 压滤机 广泛 应 用于化工、石油、制药、轻工、食品、选矿、煤炭和水处理等。目前 ,现有数百个大型 压滤机 制造商。为了满足产业发展的需求 ,市场上已经出现了各种不同 的类型 压滤机 。根据获得过滤 的推动力 不同 ,分为重力过滤 ,真空过滤机和三种类型的压滤机。板框压滤机压紧方式 有 手动压缩、机械压缩和液压三种形式。正在开发一种新型的过滤设备有 :机械力压过滤设备 ;实现无动态过滤滤饼层 ;洗煤废水处理、化工和石油等行业大型过滤设备。设计的手工板框过滤机。它的优点是结构简单 ,容易制造 ,过滤面积大 ,占地面积小 ,操作压力高、能力强的各种材料的应用 ,主要用于小企业 ,小批量生产 。 关键词 ： 过滤机 过滤面积 滤板 滤框 is of of to is in of To of of of Be by of Is a of to of a in of It of to is of of 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 绪论 . 1 1 板框压滤机 . 2 板框压滤机的起源 . 2 板框压滤机的简介及分类 . 2 板框压滤机的结构 . 2 板框压滤机的工作原理 . 2 2. 板框压滤机的设计 . 3 板框压滤机的过滤原理及特点 . 3 板框压滤机的结构 . 3 板框压滤机的流程 . 4 滤布的选型 . 5 过滤机的参数 . 5 滤板和滤框的设计以及强度计算 . 6 板框和滤板材料选择 . 6 滤板的强度计算 . 7 滤框的强度计算 . 8 螺杆的设计及计算 . 9 螺杆螺纹类型的选择 . 10 选取螺杆材料 . 10 确定螺杆直径 . 10 自锁验算 . 10 稳定性计算 . 10 校核螺纹牙强度 . 11 横梁设计 . 12 压紧板设计 . 12 轴承的选择 . 13 支座组件 . 14 螺栓的校核 . 15 操纵阀组件设计 . 15 螺杆套筒剪切力校核 . 16 手轮与螺杆联接 . 16 安装及调试 . 16 3. 板框压滤机的操作规程 . 18 4. 板框压滤机的保养维护 . 19 结 束 语 . 20 参 考 文 献 . 21 致 谢 . 21 1 绪论 20世纪初 ， 转鼓真空过滤机实现了操作 上的 连续过滤。自那时以来 ,各种类型的 压滤机 出现。间歇运行的 压滤机 因能实现自动化操作而得到发展 ,随着生产能力的进一步发展， 过滤面积越来越大。 压滤机 应该基于泥浆的浓度 ,固体颗粒大小 ,液体粘度和选择 压滤机 的质量要求。使用过滤漏斗实验 ,测定不同过滤介质和过滤速度不同压差下 ,滤液固体 颗粒 含量 ,滤饼层的厚度和含水量 ,找出 适当 的过滤条件 ,初步选定的 压滤机 类型 。 然后根据定 处理量 选 定 过滤面积的容量 ,和实际测试 。 正在开发一种新型的过滤设备有 :机械力 压滤 过滤设备 ;实现无动态过滤滤饼层 ;洗煤废水处理、化工 和石油等行业大型 使用 过滤设备。在过滤理论研究 ,残留在 滤室内的滤饼其 过滤阻力的计算和孔隙度、过滤速度、过滤设备模拟和放大 ,液体澄清过滤和动态过滤机制 ,以及过滤介质 ,是重要的课题。 2 1 板框压滤机 板框压滤机的起源 19世纪初 ,德国人酷爱葡萄酒 ,酒供不应求 ,当地白酒制造商 为了 加快葡萄酒 生产 和过滤 ,发明了世界上第一个台板 压滤机 大大加快工作效率 ,并不断 提高过滤 机 的质量。一直持续到今天 ,压滤机已成为一个非常重要的设备在工业生产和应 用程序 。 板框压滤机的简介及分类 板框压滤机是利用过滤原理对悬浮液进行固 滤操作过程一般包括过滤、洗涤、干燥、卸料四个阶段。 压滤机按操作方式可分为：间歇式压滤机和连续式压滤机。其中，间歇式压滤机有板框压滤机、重力压滤机、叶滤机、厢式压滤机 板框压滤机的结构 板框压滤机有 压紧部分 ， 压滤部分 和 支承部分 组成 1. 压紧部分 包括 手轮、推杆和压紧板。 2. 压滤部分 主要由止推板、 滤板、滤框、滤布构成 3. 支承部分 有 横梁、螺杆支架和座架 组成 板框压滤机的工作原理 压滤机的工作原理是利用压力泵， 将 浆液压入相临两滤板形成的密闭滤室中， 让 滤布两边形成压力差， 因而 实现固 滤机一般 止推 板、 压紧板 、滤板、 压力泵 、主梁、 丝杆 及 手轮 等部分组成。液压缸活塞推 压紧板 ，使滤板压紧相临的滤板形成滤室 ；压力泵 将浆液送人滤室，水透过滤布经排水管排除， 固体材料在过滤室滤饼的形成 ,后滤饼 填满 过滤室 ,使用 液压泵继续压滤浆、 滤液在滤室 实现 固液分离。 3 2. 板框压滤机的设计 板框压滤机的过滤原理及特点 板框压滤机由多块滤板、滤框按次序排列在止推板和压紧板 之间，其间夹着滤布 。当压紧板被向前推时，被压紧的滤板和滤框形成一个个滤室，在进料泵压力的推动下， 悬浮液 从止推板上的进料孔进入各个滤室，固体颗粒因粒径大于 滤布 的孔隙而被截留在 滤 室内，形成滤饼，滤液则透过滤饼和过滤介质由出液孔排出。 框压滤机的结构 板框过滤机由多块滤板和滤框交替排列组成，滤板和滤框的 多少 视滤浆和生产能力的情况可以增减，其结构如图所示。 图一 图二 4 9. 手轮支架 10. 螺杆套 盖 17 横梁 18 螺母 板框压滤机的流程 滤液在推动力的作用下，克服滤布的阻力进行固液分离； 固体颗粒 被 拦截 ,逐步形成滤饼 并且 不断增厚 ,所以过滤阻力也将继续增加 ,滤过率逐渐降低 ,滤过率降低到一定程度时 ,必须停止过滤 ,否则将导致浪费时间和力量 。 压滤机根据是否需要洗涤滤饼又可分可 洗 与 不可洗两种形式。需 要 洗涤滤饼的称为可洗型。 图三 图四 5 图五 滤布的选型 板框压滤机滤板和滤框中间夹着过滤介质， 当然 ,选择滤布的过滤效果是非常重要的 ,在压滤机的过程中使用 ,滤布起着关键的作用 ,它的性能好坏直接影响板框压滤机过滤质量 。目前 市场上所 使用的滤布 ,最常见的是合成纤维纺织品和滤布 ,根据材料不同 ,可分为聚酯 ,惠伦 ,聚丙烯、聚酰胺纤维 ,等等 。 其性能特点可见下表： 由于涤纶耐强酸，所以 此 设计选用的滤布材质为涤纶。 过滤机的参数 6 滤板和滤框的设计以及强度计算 板框和滤板材料选择 滤板和滤框的 材料选择 聚丙烯塑料 制成的板 框 ,并 添加填充剂 ,抗氧化剂和其他辅助材料 ,使其具有良好的优势。 聚丙烯塑料板框 占市场 80%以上的份额。这是因为它有良好的耐碱性的玻璃纤维增强塑料盘 ,可以用于强酸、强碱性环境中使用 ;可以使用高温 ,最高温度 100 120 ;重力很小 ,使用 时间长 ,一般可用一年多。 板框压滤机的滤板在表面设计有凹槽， 方便 安装滤布 ,引导滤液的流动 ,然后滤框和滤板组 成 液体流动通道。每个滤板的下方设有一个流体通过孔 ,滤板 过滤出来的液体通过 通道 流出 ,止推 板底部的孔 将 产生的液体排放 出管外 。 滤板 滤框 7 滤板的强度计算 滤板两个侧面的沟槽部分是承受着过滤压强。理论上两侧压强应当是相等的，但实际上在过滤过程中一开始滤板首先受到滤浆入口侧的压强，而且在 压 滤过程中由于液体流动受到障碍和压强损失等原因 ，滤板两侧的压力则失去平衡，多数滤板处于单侧受压状态，因而滤板 需要 具有一定 大小 的厚度才能 够 保证足够的机械强度。 设 滤板两侧过滤压强为 1P 和 2P 滤板所受的弯曲载荷 21 p 取达到最大值为过滤压强最为安全，但滤板太厚，将导致过滤效率降 8 低，成本增加。根据经验可得 10/ P=5 时滤板中产生的最大应力最大挠度满足下列条件 2 2m a x 3 4m a x m 式中 p 压强差 ， b 短边的一半 ， m; t 板厚 ,m； E 弹性模量 , 许用应力 , 板的许用挠度 ,m,对于树脂类材质的滤板，可取 b/130 或 b/200； ., 取决于 a/b 的比值的系数可查下表得 a/b 1 a 长边的一半， m。 由上式可得出最小滤板厚度 2 = 取 t=20合 设计 条件 滤框的强度计算 9 过滤时，在过滤压强 p 的 作用下，滤框承受了内部压强如右图。 现 将滤框的框边简化为两端固定作用有均匀载荷 p 的梁 ，故 框边最大弯曲力矩为 12 2 （ 3 1） 而 N/m （ 3 2） 式中 M 最大弯矩 ； 单位长度上的载荷； l 滤框内边长 ； p 过滤压强； t 滤框厚度 从而可求的滤框 各 边的最大弯曲应力最大挠度 22m a x 2 （ 3 3） 344m a x 323 8 4 （ 3 4） 262 取 d=40符合 设计 条件 螺杆的设计及计算 10 螺杆螺纹类型的选择 选择梯形螺纹牙型角 = 30,内部和外部的梯形螺纹和锥螺纹紧密 ,不容易松散 ;其基本牙型根据 2005 的规定。 选取螺杆材料 使用 45钢 确定螺杆直径 耐磨性条件 决定 中 径 2d ； 取 ， 则 M 201(22 由 /可得 查国标对 2d 标准化 选择 d=36 同时可查 得 p=6mm 332 971 自锁验算 自锁条件是 73 5c o s/r c t a n()c o s/a r c t a n(. 6/6a r c t a n()/a r c t a n( 2 v 符合自锁条件 稳定性计算 细长螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺 11 杆的稳定性。 4FF 螺杆的临界载荷 柔度s有关 由 ， 2 l =H+5t+20+36+5 6=304mm 1 0 42 s 应进行校核 0 6 6 0)/( 22 4FF 合理 校核螺纹牙强度 一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹强度 由于 D=36 32 剪切强度条 件为： M 0 M p )3336(556 符合剪切强度条件； 弯曲强度条件为： 6 2 l 查表得 M p 040 M p 6 2/)3336(556 2 12 b 符合弯曲强度条件 横梁设计 横梁采用 45 号钢材料 制，弯曲许用应力 M P ； 直径为 d=30用在横梁上的力为滤板，滤框，紧推板及滤液重量 G=105梁受压长度为 l=以横梁受均匀载荷 q=m 受力情况如下图所示： 通过分析可知最大应力出现在最远处 ， 于是有 m ； 引用记号z ； 则有WM ； 又有322/ 64/2/34 W z 由以上可得最大弯曲应力为： M P a 1 0 a x 可见此圆形截面横梁满足强度满足要求，选择是合理的 。 紧板设计 13 压紧板用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以支撑压紧板在 横 梁的轨道上滚动 。压紧板包括板和 丝 杆， 丝 杆和 压紧 板 采用圆锥滚子 轴承连接。由于转速不高，内圈与轴的轴向紧固用轴 和 弹性挡圈嵌在轴的沟 槽内，外圈与孔的轴向紧固采用轴承端盖紧固。 轴承的选择 由于要受到比较大的轴向力，极限转速较低而且要利于拆装。所以采用圆锥滚子轴承。 297受轴向力，所以只进行静强度校核 即000 （ 6 1） 14 由武汉理工大学出版社出版机械设计表 得 S （ 6 2） a a （ 6 3） 根据中个农业出版社出版实用机械设计手册（上）可查的 a 600 000 （ 6 4） 合理 轴承的寿命校核 假设当量载荷是1 1000 2236公式660=10 hP =61 . 1 2 2 3 6 6 0 3 0 0 0 2 0 0 03 1 7 5 0 0 2 3 5 9 01 1 0 符合 设计 要求 轴承的润滑 查 资料书 武汉理工大学出版社出版机械设计表 得使用脂润滑 密封圈选用推销锁紧挡圈 883座组件 15 机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧 板 ，两侧的 横 梁将二者 连接起来， 横 梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。 机架组选择材料铸造铁 为了保证操作与卸料的方便 ， 取横梁离地面距离为 H 约为 395支架与后顶板采用螺栓连接 选用 6 5 螺栓的校核 螺栓组不受任何工作负载的螺栓连接。即使连接不受任何工作负载 ,但螺母装配 时已经被拧紧 ，因此，螺栓必然受到预紧力 F和螺纹副摩擦力矩 1T 的作用。按照第四强度理论， 螺栓危险截面上的当量应力为 3 2222 e 故螺栓螺纹部分的强度条件为 4d ，式中 紧螺栓的需用拉应力 ， 查表可得 ， 1d =用应力 取值范围为 34，取 = 纵阀组件设计 16 操纵阀组件 包括： 螺杆套、手轮支架、手轮部件、螺帽 。 手轮支架 要考虑经济问题所以选用 易加工螺纹，所以螺杆与支架间加一个螺杆套，螺杆套与支架采用四个 螺栓联接。 杆套筒 剪切力 的 校核 螺杆套筒 材料 采用 45 钢 310301077 p 符合剪切应力条件 轮与螺杆联接 采用螺栓使得手轮在螺杆轴向固定。在使用键传递转矩，键选用平键联接，再根据高等教育出版社出版机械制图附录表 15 可选的 键宽 b=8高 h=7 键长 l=28 键挤压强度条件 4即 h lT p 1 2 9 4 64m a x 手轮是由手动转动，故满足挤压强度条件 安装及调试 17 安装调试应注意 以下几点 1、 地基结构应 当 由建筑工程人员按负荷情况进行设计 计算 ，地角螺栓位置可参见安装 装配 图，以两次灌浆法为宜 2、 压滤机 安装位置应该 有 足够的空间 ,周围没有障碍物的表面 ， 压滤机的最小距离不少于滤板的 3倍 边长 ,压滤机在最高点不 低 于滤板的 2倍 长度 3、 机器应放置在混凝土基础或框架 上 ,土地角螺栓固定进料侧架 ,和其他平台 ,在此基础上 。 4、 滤布材料 ,规格根据过滤材料 ,压力 ,温度和决定 ,应选择合适的滤布 5、 板框整齐排放架按照要求 ,将处理滤板上的滤布整齐 。 6、 检查电源连接是否正常。机械传动 ,检查电动机和扭转是否符合要求 ,螺杆 ,齿轮润滑油优 先 考虑 。 18 3. 板框压滤机的操作规程 列压滤机操作简单可靠 ,大多采用按钮控制 ,也可以使用触摸屏控制的非接触式 ,特殊情况可以配备各种安全装置 ,确保操作人员安全。 操作方法 ： （一）滤前检查 1操作前应检查进出 管道 ，连接 处 是否有渗漏或堵塞，管 道 与压滤机板框、滤布是否保持清洁 ,压力 泵及各阀门是否 能够 正常 使用 。 2 检查连接部件螺栓和螺母 是否 松动 ,紧固应随时调整 ,相对运动的零部件必须始终保持良好的润滑 。 （二）准备过 滤 1. 转动手轮 ，将 压紧板 退到适当位置， 将滤板与滤框分开 。 2. 清洁滤布挂在滤板 和滤框之间 ,将孔对准 ,滤布必须大于 板框的 密封面 ,布孔 必须小于 管孔 ,板框必须整洁、 并且注意 不能 把 过滤板框序列 排错 。 （三）过滤 1打开滤液出口阀门， 启动压力泵 ,逐步打开进气阀调节给水阀 ,调整过滤压力逐渐增加 ,一般不得大于 初 ,滤液经常 浑浊 ,见见变得清澈 。若板框 之间有较大的泄漏 ,可适当增加压 紧 力 ,推动压紧板加压， 因为滤布的毛细现象 ,仍有少量滤液渗漏 ,可用托盘托住 。 （四）过滤结束 1 压力 泵 结束 工作， 并 关闭进料 口 阀门 2 卸渣 并将 滤板、滤框 、 滤布冲洗干净 ,堆放整齐 ,以防板框变形 ,擦洗清洗场地及机架 、保持 场地 和 机 架整洁 。 电源，整个 压 滤工作结束。 19 为了更好的利用和管理板框压滤机，提高产品质量，延长设备寿命，日常维护和保养板框压滤机是一个必不可少的环节，因此需做好以下几点： 1、经常检查板框压滤机的各连接部件有无松动，应及时紧固调整。 2、要经常清洗、更换板框压滤机的滤布，工作完毕时应及时清理 滤饼 ，不能在板框上干结成块，以防 止再次使用时漏料。经常清理水条和排水孔，保持畅通。 3、 定期 更换板框压滤机的机 器 油，对于转动部件要保持 具有 良好的润滑。 4、压滤机长 时间 不 使 用 时 应 当 上油封存，板框应平整地堆放在通风干燥的库房，堆放 时的 高度不 宜 超过 2m，以防止 板框的 弯曲变形。 20 结束语 在学校、院系领导的安排下，我们进行了为期近两个月的毕业设计，这也是我们大学的最后一次设计 。 首先来说， 这次设计是我学了两年本科全部课程之后的又一次重要检验。它考验了我是否真的牢固 掌握了全部所
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