板框压滤机的设计（全套图纸）

摘要过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。过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。目前，我国现有几百家大型过滤机生产厂家。为了适应各行业发展及要求市面上已经出现各种不同的型号及方式的过滤机。按获得过滤推动力的方法不同，分为重力过滤器、真空过滤机和加压过滤机三类。按压紧方式板框压滤机有手动压紧、机械压紧和液压压紧三种形式。正在发展的新型过滤设备有：机械力压榨过滤设备；能实现无滤渣层过滤的动态过滤机；洗选煤炭污水处理、化工和石油工业用的大型过滤设备。此次设计的过滤机为手动板框过机。它的优点是结构简单、制造容易、过滤面积大而占地面积小、操作压力高、对各种物料的适用能力强，主要应用与小型企业小批量生产关键词：过滤机过滤面积滤板滤框螺杆AbstractFilteristheuseofporousfiltermedium,retainthemixtureofliquidandsolidparticles,solidparticles,andtoachievesolid,liquidseparationequipment.Filteriswidelyusedinchemical,petroleum,pharmaceutical,lightindustry,food,mineralprocessing,coalandwatertreatmentsectors.Currently,hundredsofourexistinglargefiltermanufacturers.Tomeettherequirementsoftheindustryandthemarkethasbeentheemergenceofvariousdifferentmodelsandmethodsoffilter.Bedrivenbydifferentmethodsoffiltration,dividedintogravityfilters,vacuumfiltersandpressurefiltercategories.Pressedmodeframefilterpresswithmanualcompression,mechanicalcompressionandhydraulicclampingthreeforms.Isdevelopinganewtypeoffiltrationequipment:mechanicalpressfiltrationequipment;toachieveresidue-freelayeroffilteringadynamicfilter;Coalwashingwastewatertreatment,chemicalandoilindustryequipmentusedinlargefiltration.Thedesignofthefilterframeforthehandovermachine.Ithastheadvantageofsimplestructure,easytofilterareaandsmallsize,operatingpressureishigh,theapplicationoftheabilityofvariousmaterials,mainlysmall-batchproductionandsmallbusinessapplicationsKeyWords:FilterFilterareaPlatesFilterboxScrew目录绪论 61板框压滤机 71.1板框压滤机的起源及发展 71.1.1板框压滤机的起源 71.1.2板框压滤机的发展 71.1.3板框压滤机的发展趋向 81.2板框压滤机的简介及分类 81.3板框压滤机的结构 81.4板框压滤机的工作原理 92.板框压滤机的设计 92.1板框压滤机的过滤原理及特点 9 板框压滤机的结构 92.1.2板框压滤机的流程 102.1.3滤布的选型 122.2过滤机的参数 122.3滤板和滤框的设计以及强度计算 132.3.1板框和滤板材料选择 132.3.2滤板的强度计算 152.3.3滤框的强度计算 172.4螺杆的设计及计算 182.4.1螺杆螺纹类型的选择 182.4.2选取螺杆材料 182.4.3确定螺杆直径 182.4.4自锁验算 192.4.5稳定性计算 192.4.6校核螺纹牙强度 202.5横梁设计 212.6压紧板设计 222.6.1轴承的选择 222.7支座组件 232.7.1螺栓的校核 242.8操纵阀组件设计 242.8.1螺杆套筒剪切力校核 242.8.2手轮与螺杆联接 252.9安装及调试 25板框压滤机的操作规程 25板框压滤机的保养维护 27参考文献 28致谢 28绪论过滤机自18世纪末首次在欧洲用于工业生产来，它在许多领域得到广泛应用。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。其中对过滤机需求量增加较快的领域有:煤炭.酒精上下水道发酵工业和蛋白的提取废弃物的回收和再利用。然而，需要过滤的物料多数是难过滤的，处理量的变动也很大，所以迫切的要求开发高性能的过滤设备以适应这一情况。过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。过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。中国古代即已应用过滤技术于生产，公元前二百年已有植物纤维制作的纸。公元105年，蔡伦改进了造纸法，他在造纸过程中将植物纤维纸浆荡于致密的细竹帘上，水经竹帘缝隙滤过，一薄层湿纸浆留于竹帘面上，干后即成纸张。最早的过滤大多为重力过滤，后来采用加压过滤提高了过滤速度，进而又出现了真空过滤。20世纪初发明的转鼓真空过滤机实现了过滤操作的连续化。此后，各种类型的连续过滤机相继出现。间歇操作的过滤机因能实现自动化操作而得到发展，过滤面积越来越大。为得到含湿量低的滤渣，机械压榨的过滤机得到了发展。过滤机应根据悬浮液的浓度、固体粒度、液体粘度和对过滤质量的要求选用。先选择几种过滤介质，利用过滤漏斗实验，测定不同过滤介质和不同压差下的过滤速度、滤液的固体含量、滤渣层的厚度和含湿量，找出适宜的过滤条件，初步选定过滤机类型，再根据处理量选定过滤面积，并经实际试验验证。正在发展的新型过滤设备有：机械力压榨过滤设备；能实现无滤渣层过滤的动态过滤机；洗选煤炭污水处理、化工和石油工业用的大型过滤设备。在过滤理论研究方面，滤渣层过滤阻力和孔隙率的测算、过滤速度、过滤设备的模拟和放大、稀薄液体澄清过滤和动态过滤机理，以及过滤介质的研究，都是重要的课题。利用电子计算机控制过滤操作是过滤设备的发展方向。1板框压滤机板框压滤机的起源及发展板框压滤机的起源在19世纪初期，由于德国人酷爱饮酒，酒类供不应求，当地某酒类制造商为了加快酒的压榨和过滤，发明了世界上第一台板框式压滤机，大大的加快了工作效率，提高了压滤质量。一直延续到今天，压滤机已经成为工业生产和应用中很重要的设备。板框压滤机的发展第一代压滤机，它适用于高灰分、细粒度、高粘度的煤泥和尾煤的脱水，也适用于精煤的脱水。产品的水分约为20%～22%,滤液浓度为0.1～0.03g/l。但它还有不足之处主要表现在4个方面：处理能力小、间歇生产、压滤时间长；机体笨重、占用空间大；操作复杂、操作成本高；滤布耗量高、滤板寿命短、维修量大第二代压滤机，其最主要的特点是滤板的改变。这种新滤板形成滤室，厚度是可以变化的，该滤板称为薄膜滤板。这种新型压滤机的工作过程与第一代压滤机的不同之处是在“压滤过程”结束后，被挤压到滤板表面上的橡胶薄膜与滤板之间的给入压缩空气或水使橡胶薄膜鼓涨。这种工作过程称之为“挤压过程”。挤压脱水是滤饼脱水的有效方法，由于组成滤饼颗粒间有很多空隙，当滤饼受到挤压作用时，由于颗粒之间的位移和变形，使得滤饼内空隙变小而挤出部分滤液,从而降低滤饼的水分。在挤压过程中、开始、滤饼受挤压明显变形，随后滤饼变形明显下降，水分下降变得缓慢。排出滤液的多少，取决于对滤饼的挤压程度。由于橡胶薄膜的收缩，也提高了卸饼的能力。美国丹佛撒拉公司研制的VPA型压滤机是第三代压滤机的代表。到目前为止该机已有10余台在各种行业应用。与第二代压滤机相比，它有以下不同。（1）滤板：大多采用钢制滤板，经过长期运转比较，钢芯的滤板尽管成本高，但坚固耐用。（2）卸料装置：为了加快卸料的过程，开启装置一次打开一组滤板，为了卸料，还增加了专门的振动装置。（3）过滤压力加大：一般情况下，它的过滤压力为0.8～1Mpa。（4）增加了“吹气过程”：在“挤压”滤饼后增加了“吹气过程”，这是第三代与第二代压滤机最明显的不同。板框压滤机的发展趋向新型APN压滤机的出现必将把压滤机的发展、制造和使用推到一个新的水平，它将给设计部门提供合适的选择，给现场的技术改造提供理想可靠的设备。大胆地设想，今后压滤机将沿着以下4点继续完善。（1）将多种固液分离及脱水的方法集于一身，在可能的条件下增加过滤、挤压、吹气的压力，用简单可行的调节产品水分的办法来满足用户的要求。（2）采用本身结构简单、容积不大和重量较轻的压滤机，循环时间虽短，却有较高的处理能力。（3）以最小移动空间的思想来设计工作部件，减少能耗，节约时间，减少维护，降低成本，并大大提高零部件的寿命。（4）简单可靠的控制系统。板框压滤机的简介及分类压滤机科技名词定义，中文名称：压滤机,英文名称：pressurefilter定义：在过滤介质一侧施加机械力实现过滤的机械。压滤机在18世纪初就应用于化工生产，至今仍广泛应用于化工、制药、冶金、染料、食品、酿造、陶瓷以及环保等行业。压滤机由多块滤板和滤框叠合组成滤室，并以压力为过滤推动力的压滤机。压滤机为间歇操作，有板框压滤机、厢式压滤机和立式压滤机3类。过滤板具有性能稳定、操作方便、安全、省力，金属和塑钢滤板精铸成型，耐高温、高压、经久耐用。在这里我以板框压滤机为例子做下面的介绍1.3板框压滤机的结构板框压滤机有送料系统，过滤系统和管路系统组成送料系统包括电机，底座，联轴器和泵组成过滤系统主要由止推板（固定滤板）、压紧板（活动滤板）、过滤器组件（滤板和滤框）、横梁、过滤介质（滤布或滤纸）、压紧装置、支座组件等组成（参见附图）操纵阀组件：密封圈组件、螺杆套筒、螺杆套手轮支架、手轮部件、螺帽等组成管路系统有法兰盘和不锈钢钢管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，降浆液压入相临两滤板形成的密闭滤室中，使滤布两边形成压力差，从而实现固液分离。压滤机一般出头板、尾板、滤板、液压缸、主梁、传动及拉杆装置等部分组成。液压缸活塞推动头板，使滤板压紧相临的滤板形成滤室：出料浆泵将浆液送人滤室，水透过滤布经排水管排除，固体物质在滤室形成滤饼，当浆液充满滤室后，用高压泵继续对浆液进行加压过滤，使固液在滤室分离。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，其间夹着过滤介质。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，物料从止推板上的进料孔进入各个滤室，固体颗粒因粒径大于过滤介质的孔隙而被截留在室内，形成滤饼层，滤液则透过滤饼和过滤介质由出液孔排出机外。板框压滤机的结构板框过滤滤机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浆的情况可以增减，其结构如图一所示。图一1.止推板2.过滤框3.过滤板4.推板5.弹性挡圈6.内六角圆柱头螺钉7.深沟球轴承8.轴承端盖9.手轮支架10.螺杆套盖11.垫圈12.六角头螺栓13.螺杆套筒图二2.1.2板框压滤机的流程压滤机的出液方式有明流和暗流两种形式。滤液从每块滤板的出液孔直接排出机外，此种形式称为明流式；若各块滤板的滤液汇合起一由出液孔道排出机外，则称为暗流式。。下面分析下暗流可洗压滤机的流程.图三图四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，通常板框压滤机选用的是滤布。当然滤布的选型对过滤效果很重要，在压滤机使用过程中，滤布起着关键的作用，其性能的好坏，选型的正确与否直接影响着过滤的效果。目前所使用的滤布中最常见的是合成纤维经纺织而成的滤布，根据其材质的不同，可分为涤纶、维纶、丙纶、锦纶等几种。其性能特点可见下表：由于涤纶耐强酸，所以本次设计选用的滤布材质为涤纶。过滤机的参数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板采用的塑料滤板是改进型的聚丙烯塑料滤板，在其中加入填充剂、增韧剂、防老化剂、抗氧化剂等辅助材料，使其具有很好的优点。这样的压滤机在市场占到了％80以上的份额。这是因为他具有比玻璃钢的滤板的耐碱性还要好，可以用在浓酸、浓碱的环境下使用；高温环境可以使用，最高温度达到100~120℃；重力小，使用时间长，在一年以上。板框压滤机的滤板在表面设计有凹槽，用以安装、支撑滤布，并引导过滤液的流向，而滤框和滤板在组装后构成液体流通通道，用以通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。每个滤板的下方设有出液通道孔，若干块滤板的出液孔连成一个出液通道，由止推板下方的出液孔相连接的管道排出。滤板滤框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，而且在过滤过程中由于压强损失和液体流动受到障碍等原因，滤板两侧的压力则失去平衡，多数滤板处于单侧受压状态，因而滤板必须具有一定的厚度才能保证足够的机械强度。取滤板两侧过滤压强为和滤板所受的弯曲载荷当取达到最大值为过滤压强最为安全，但滤板太厚，将导致过滤效率降低，成本增加。根据经验可得P=5Mpa这时滤板中产生的最大应力的最大挠度应满足下列条件式中——压强差Pa;b——短边的一半m;t——板厚m；E——弹性模量Pa；——许用应力Pa；——板的许用挠度m；——取决于a/b的比值的系数可查下表得由上式可得出最小滤板厚度=取t=20mm符合条件滤框的强度计算过滤时，在过滤压强p的作用下，滤框承受了内部压强如右图。今将滤框的框边简化为两端固定作用有均匀载荷p的梁因而框边最大弯曲力矩为而N/m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个边的最大弯曲应力和最大挠度即取d=40mm符合条件2.4螺杆的设计及计算2.4.1选择梯形螺纹，牙型角=30°，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧而不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。2.4.2选择45钢2.4.3按耐磨性条件确定中经；取，则由可得查国标对标准化选择d=36mm同时可查的p=6mm2.4.4自锁条件是符合自锁条件2.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杆的稳定性。螺杆的临界载荷与柔度有关由，36+56=304mm应进行校核合理2.4.6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=36mm剪切强度条件为：查表得：符合剪切强度条件；弯曲强度条件为：查表得符合弯曲强度条件2.5横梁设计横梁采用45号钢材料制，弯曲许用应力；直径为d=30mm作用在横梁上的力为滤板，滤框，紧推板及滤液重量G=105kg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；引用记号；则有；又有由以上可得最大弯曲应力为：可见此圆形截面横梁满足强度满足要求，选择是合理的。压紧板设计压紧板用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。压紧板包括板和螺杆，螺杆和板用轴承连接，。由于转速不高，内圈与轴的轴向紧固用轴用天弹性挡圈嵌在轴的沟槽内，外圈与坐孔的轴向紧固采用轴承端盖紧固。2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。GB/T297-1994，只受轴向力，所以只进行静强度校核即根据中个农业出版社出版《实用机械设计手册》（上）可查的合理轴承的寿命校核假设当量载荷是由公式=符合要求轴承的润滑密封圈选用推销锁紧挡圈GB/T883-1986支座组件机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧头，两侧的大梁将二者连执着起来，大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。机架组选择材料铸造铁HT200为了保证操作与卸料的方便.取横梁离地面距离为H约为395mm支架与后顶板采用螺栓连接选用GB5780·86—M10螺栓的校核螺栓组为不受任何工作载荷作用的紧螺栓联接。尽管该联接并不受任何工作载荷作用，但是由于装配时已经将螺母拧紧，因此，螺栓必然受到预紧力F＇和螺纹副摩擦力矩T的作用。按照第四强度理论，螺栓危险截面上的当量应力为故螺栓螺纹部分的强度条件为或，式中——紧螺栓的需用拉应力，Mpa.查表可得，M10的=8.367mm，许用应力取值范围为3~4，取=3.5Mpa。操纵阀组件设计操纵阀组件包括：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HT200，不易加工螺纹，所以螺杆与支架间加一个螺杆套，螺杆套与支架采用四个M6的螺栓联接。螺杆套筒剪切力校核螺杆套筒材料为45号钢符合剪切应力条件手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=8mm键高h=7键长l=28键挤压强度条件即手轮是由手动转动，故满足挤压强度条件2.9安装及调试安装调试应注意以下几点地基结构应由建筑工程人员按负荷情况进行设计，地角螺栓位置可参见安装基础图，以两次灌浆法为宜压滤机安装现场应由足够空间，在平面上压滤机四周五障碍物的最小距离不小于滤板边长的3倍，离压滤机最高点的上方不小于滤板边长的2倍本机应放置于混泥土基础或构架上，用地角螺栓固定进料端的机架脚，而另一端平放在基础上。滤布的材质、规格按照过滤的物料、压力、温度而定，应选择适宜的滤布板框按照要求整齐地排放在机架上，将加工好的滤布整齐地排在滤板上，注意滤板间进料孔和漂洗孔相对应。接通电源检查是否正常。机械传动要检查电机正反转是否符合要求，丝杆、齿轮润滑油是否加上。板框压滤机的操作规程YF系列压滤机的操作简单可靠，大多采用按钮控制，亦可采用非接触式的触摸屏控制，特殊工况可配备各种类型安全装置保证操作人员安全。操作方法（一）滤前检查1．操作前应检查进出管路，连接是否有渗漏或堵塞，管路与压滤机板框、滤布是否保持清洁,进液泵及各阀门是否正常。2．检查机架各连接零件及螺栓、螺母有无松动，应随时予以调整紧固，相对运动的零件必须经常保持良好的润滑，检查减速机和螺母油杯油位是否到位，电机正反转是否正常。（二）准备过滤1.接通外接电源，按动操作箱按钮，使电机反转，将中顶板退到适当位置，再按停止按钮。2．将清洁的滤布挂在滤板两面，并将料孔对准，滤布必须大于滤板密封面，布孔不得大于管孔，并抚平不准有折叠以免漏夜，板框必须对整齐，漂洗式过滤滤板次序不可放错。（三）过滤1．打开滤液出口阀门，启动进料泵并渐渐开启进料阀门调节回料阀门，视过滤速度压力逐渐加大，一般不得大于0.6MPa，刚开始时，滤液往往浑浊，然后转清。如滤板间有较大渗漏，可适当加大中顶板顶紧力，但因滤布有毛细现象，仍有少量滤液渗出，属正常现象可由托盆接贮。（四）过滤结束1．输料泵停止工作，关闭进料阀门2．卸滤渣并将滤布、滤板、滤框冲洗干净，叠放整齐，以防板框变形，也可依次放在压滤机里用压紧板顶紧以防变形，冲洗场地及擦洗机架，保持机架及场地整洁。3.切断外接电源，整个过滤工作结束。板框压滤机的保养维护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