自動開板器的改進畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題目：自動開板器的改進設(shè)計</p><p>　　作 者 屆 別 2010 屆 </p><p>　　院 別 機械工程學院 專 業(yè)

2、機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　指導教師 職 稱 副 教 授 </p><p>　　完成時間 2010年5月15日 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、<p>　　本文介紹了廂式壓濾機自動開板器的工作原理，并通過對現(xiàn)有自動開板器結(jié)構(gòu)復雜、零部件數(shù)多、體積大、故障發(fā)生率高等缺陷的分析，提出了兩種擬改進設(shè)計方案，經(jīng)過兩方案的對比分析，選擇最優(yōu)改進方案，再根據(jù)方案對拉簧、拉爪、活動板和頂板等關(guān)鍵零部件進行改進，設(shè)計出全新的、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠的自動開板器，使廂式壓濾機的配置得以提高，有利于廂式壓濾機更好地適應(yīng)市場、贏得市場。 </p><p>　　關(guān)鍵詞

4、：壓濾機；自動開板；開板器結(jié)構(gòu)改進設(shè)計 </p><p><b>　　ABSTRSCT</b></p><p>　　This thesis introduces the working principle of automatic open plate device in chamber filter press. On the basis of analyzing

5、the deficiency of it, including complex structure、 many spare parts、large size and easy to go wrong, I have put forward two kinds of improved designs.. Through comparing and analyzing this two designs, I chose an optimal

6、 improved design. Then according to this design, I improved the structure of key parts about coiling, claws, activity board and roof etc. At last I desig</p><p>　　Keywords: Filter Press; Automatic open plate

7、; Improve and design the structure of open</p><p><b>　　plate </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRSCTII&l

8、t;/p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p><b>　　1.1 壓濾機1</b></p><p>　　1.1.1壓濾機簡介1</p><p>　　1.1.2壓濾機的發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2 廂式壓濾機2</p>&l

9、t;p>　　1.2.1國內(nèi)外廂式壓濾機的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2自動廂式壓濾機原理4</p><p>　　2 廂式壓濾機自動開板器6</p><p>　　2.1 自動開板器現(xiàn)狀6</p><p>　　2.2 自動開板器工作原理7</p><p>　　2.3 自動開板器改進設(shè)計的必要性9

10、</p><p>　　3 改進設(shè)計方案擬定10</p><p>　　3.1 改進設(shè)計要求分析10</p><p>　　3.2 改進方案論證10</p><p>　　3.2.1方案一10</p><p>　　3.2.2方案二12</p><p>　　3.2.3對比分析13</p

11、><p>　　3.3 確定改進設(shè)計后的主體結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3.4 改進后的工作原理15</p><p>　　3.5 改進后的傳動方式15</p><p>　　4 零部件的改進設(shè)計16</p><p>　　4.1 拉簧的設(shè)計16</p><p>　　4.1.1拉簧的選擇16

12、</p><p>　　4.1.2拉簧參數(shù)的計算17</p><p>　　4.1.2拉簧結(jié)構(gòu)的設(shè)計18</p><p>　　4.2 拉爪的設(shè)計18</p><p>　　4.2.1廓形設(shè)計18</p><p>　　4.2.2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計19</p><p>　　4.3 頂板和活動板的設(shè)計

13、21</p><p>　　4.4 改進前后對比分析21</p><p><b>　　5 結(jié)論22</b></p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　

14、1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 壓濾機</b></p><p>　　1.1.1壓濾機簡介</p><p>　　作為過濾脫水設(shè)備的壓濾機，是由多塊濾板和濾框疊合成濾室，并以壓力為過濾推動力的，其從前一世紀被英國人發(fā)明以來，到本世紀五十年代，基本上保持著原始的結(jié)構(gòu)，沒有多大變化，開板、卸餅、清理，多數(shù)是人工操作

15、，勞動強度大，循環(huán)時間長。壓濾機分為廂式壓濾機、板框壓濾機、帶式壓濾機、立式壓濾機等；帶式濃縮脫水一體機是污泥、食品常用的過濾分離設(shè)備；其在18世紀初就應(yīng)用于化工生產(chǎn)，在19世紀初期，由于德國人酷愛飲酒，酒類供不應(yīng)求，當?shù)啬尘祁愔圃焐虨榱思涌炀频膲赫ズ瓦^濾，發(fā)明了世界上第一臺板框式壓濾機，大大的加快了工作效率，提高了壓濾質(zhì)量。一直延續(xù)到今天，壓濾機已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用中很重要的設(shè)備。至今仍廣泛應(yīng)用于化工、制藥、冶金、染料、食品、釀造、

16、陶瓷以及環(huán)保等行業(yè)。壓濾機是由多塊濾板和濾框疊合組成濾室，并以壓力為過濾推動力的過濾機。壓濾機為間歇操作，有板框壓濾機、廂式壓濾機和立式壓濾機3類。過濾板具有性能穩(wěn)定、操作方便、安全、省力，金屬和塑鋼濾板精鑄成型，耐高溫、高壓，經(jīng)久耐用。第二次世界大戰(zhàn)以后，科學的高速發(fā)展，自動化技術(shù)的出現(xiàn)，刺激各行各業(yè)為提高設(shè)備能力和效率，解放勞動生產(chǎn)力迅速的大量的向自動化發(fā)</p><p>　　1.1.2壓濾機的發(fā)展趨勢<

17、;/p><p>　　目前，壓濾機發(fā)展的總趨勢是向著大型、自動、大容量、高壓、帶擠壓機構(gòu)的全自動操作方向發(fā)展。</p><p>　　(1)壓濾設(shè)備的大型化、自動化。LAROXOY公司最近設(shè)計制造了200m2的Larox PF型自動壓濾機，日本拉薩公司和原西德利特爾豪斯一布萊亥爾公司合作制造了拉薩·利特豪斯(RASA Rittershaus)超高壓大型自動壓濾機，總過濾面積為1

18、050m2，原西德Passavant公司制造的MegamatA型壓濾機最大過濾面積為1250m2。與真空過濾機不同，高壓壓濾機在閉路控制回路的控制下運行，現(xiàn)代SPS系統(tǒng)可對過程模擬信號作直接處理。用戶程序結(jié)構(gòu)包括過程的在線控制、過濾槽充填水平的區(qū)段控制和回行系統(tǒng)。過濾速率和體系壓力預(yù)先根據(jù)工藝要求進行離線調(diào)整，但壓差是一個可調(diào)因素。通過連續(xù)測量氣壓、氣體體積、流量和過濾機料漿充填水平，使壓濾機在恒定透氣率的條件下作業(yè)，保持穩(wěn)定的濾餅殘余

19、水份量。 (2)普通過濾機趨向于高壓化。原西德在煤加工工業(yè)中，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，1986年采用旋轉(zhuǎn)式過濾機改造成高壓過濾機進行壓濾作業(yè)，用于精煤脫水，過濾面積為96m2，目前已有13臺壓濾機投入使用或在安裝之中，高壓過濾已成為原西德精煤脫水作業(yè)最為經(jīng)濟的手段。奧地利安德里茨機械制造廠應(yīng)用高壓壓濾機對智利浮</p><p>　　(4)研制新型過濾介質(zhì)。在常用濾布、差動氣壓下脫水的超細濾餅，其內(nèi)部形成收縮裂隙

20、，高速氣流通過時壓差損失較大，為解決這個問題，必須研制新型過濾介質(zhì)。新型過濾介質(zhì)是將整個過濾面分為若干小的過濾單元，過濾單元表面的濾餅可收縮但不產(chǎn)生裂隙，大大降低了耗氣量，而壓差保持不變。新型板框式過濾介質(zhì)其直徑小，具有很高的毛細壓，可以進行脫水而不讓氣體通過過濾介質(zhì)。試驗表明，該過濾介質(zhì)能得到完全潔凈的濾液,陶瓷過濾介質(zhì)也有相同的效果。</p><p><b>　　1.2 廂式壓濾機</b>

21、;</p><p>　　1.2.1國內(nèi)外廂式壓濾機的現(xiàn)狀</p><p>　　目前國內(nèi)外廠家所生產(chǎn)的作為過濾與分離行業(yè)中使用最廣泛的固液分離設(shè)備之一的廂式壓濾機，其工作原理基本上是一致的。均采用濾板作為需過濾物料的載體，每塊濾板兩側(cè)都有一凹腔，當兩塊濾板壓緊時，濾板之間就形成具有一定容積的空腔，稱為濾室。根據(jù)過濾面積不同，選用不同數(shù)量的濾板相互壓緊，就可得到多個濾室，且各濾室相互聯(lián)通。每個

22、濾室中均裝有兩塊濾布。濾機工作時，先將濾板壓緊，料泵將待濾料漿通過進料管道充入濾室中兩相鄰濾布之間，在料泵的進料壓力下，待濾料漿中的液相透過濾布，由濾板上的排液孔排出，固相被阻隔在濾布之間，形成含濕量較多的濾餅，從而實現(xiàn)固液兩相分離。再根據(jù)實際需要，若需進一步降低濾餅含水量，則對濾餅進行進一步的擠壓。過濾完成后再將壓緊的濾板松開，卸落濾室中的濾餅。然后重新壓緊濾板，開始下一循環(huán)。</p><p>　　各類廂式壓濾

23、機的主體結(jié)構(gòu)也大體相似，各型廂式壓濾機都由底座、濾板固定裝置、濾板壓緊裝置及主梁組成。</p><p>　　所用濾板中最外側(cè)的兩塊濾板分別由鋼結(jié)構(gòu)支架固定。其中一端的支架與底座固連，稱為尾板支架。待濾料漿由尾板支架上的法蘭口進入濾室，根據(jù)實際需要，還可以將濾液或壓榨水（氣）由尾板支架上的其他法蘭口排出；另一端的支架相對機架可以移動，起壓緊和松開濾板作用，稱為頭板支架。頭板支架上可裝有反吹風法蘭，以吹除進料管道中的

24、殘余料漿。由兩根主梁將尾板支架、頭板支架及濾極壓緊裝置聯(lián)成一個整體。此整體固定在底座上，濾板均豎直放置在主梁上，可沿主梁上的導軌平行滑動，頭板支架亦可在主梁上平移。</p><p>　　雖然不同廠家所生產(chǎn)的廂式壓濾機機架結(jié)構(gòu)大體相似，但是其濾板壓緊和開板卸料的方式以及所用濾板卻各不相同?？v觀國內(nèi)外各種型號的廂式壓濾機，其濾板壓緊及開板卸料的方式主要有以下兩種形式：</p><p>　　一種

25、是采用全液壓方式。即濾板壓緊機構(gòu)采用液壓缸實現(xiàn)壓緊，并將頭板支架與油缸活塞桿聯(lián)成一體。開板時，由油缸活塞帶動頭板支架，松開頭部濾板，其余濾板則用液壓馬達帶動開板小車實現(xiàn)開板卸料。這種方式的優(yōu)點是濾板壓緊、松開靈活，易獲得很大的壓緊力和開板拉力，能實現(xiàn)無級變速，調(diào)速范圍大，易于實現(xiàn)自動化控制，且工人勞動強度低。其缺點是負載對傳動特性的影響較大，由于液體的壓縮性，管道的彈性變形，油溫、粘度、油液含氣量及負載的變化均可影響傳動的平穩(wěn)性。而開板

26、機構(gòu)要求速度均勻，動作平穩(wěn)，定位準確。因此，采用液壓馬達實現(xiàn)開板卸料動作，其可靠性不易保證。另外，由于液壓元件質(zhì)量不太穩(wěn)定，故障率較多。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障的分析與排除也比較困難，對操作、使用和維修的技術(shù)水平要求較多。另外，因為結(jié)構(gòu)較復雜，液壓元件價格較貴，導致整機的制造成本也較多。</p><p>　　另一種形式是采用機械壓緊和人工開板相結(jié)合的方式。即濾板壓緊是采用絲杠手動壓緊，開板卸料則由操作工依次拉開濾板

27、來完成。這種方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易于制造且維護方便。其缺點是不易獲得大的壓緊力，且濾板壓緊機構(gòu)與機架為剛性聯(lián)接。由于此過濾物料大多具有一定溫度，過濾時濾板會產(chǎn)生一定的熱膨脹變形，可能將絲杠頂死，導致開板卸料時濾板難于松開，甚至導致主梁及機架主題變形，影響整機正常使用，另外，操作工的勞動強度也大大提高。</p><p>　　目前廂式壓濾機所用濾板主要有兩種：</p><p>　　一

28、種是鑄鐵濾板，采用翻砂鑄造成型。其優(yōu)點是價格低廉，不變形。缺點主要是結(jié)構(gòu)笨重，不耐腐蝕且由于工藝原因，大多數(shù)鑄鐵濾板表面較粗糙，濾布容易磨損。</p><p>　　另一種是工程塑料濾板。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)輕巧，外形美觀，耐腐蝕性好，不磨損濾布。其缺點主要是價格較貴。根據(jù)其成型方法不同又可分為整版機械加工成型和粉料加溫模壓成型。用整板加工的濾板外形美觀，尺寸精確，但價格昂貴。用粉料加溫模壓成型雖然價格較低，但濾板的收縮率

29、不易保證，外形尺寸不很精確，且模壓工藝要求嚴格。</p><p>　　1.2.2自動廂式壓濾機原理</p><p>　　自動廂式壓濾機是20世紀60年代以后發(fā)展起來的。其特點是過濾壓力高，最高壓力已達2.0MPa；單機過濾面積大，國外已有1727m2的產(chǎn)品問世[1]，國內(nèi)的最大過濾面積已達1050 m2；濾餅含液量低，經(jīng)壓榨后的濾餅含濕量可再降低5% ~ 15%，濾板抗腐蝕性好，慮板可采用

30、多種增強型塑料，重量輕，彈性好，耐腐蝕，適應(yīng)性廣；運轉(zhuǎn)費用低，可實現(xiàn)多臺連續(xù)作業(yè)、聯(lián)機控制。因此，在過濾與分離行業(yè)中現(xiàn)代壓濾機多以廂式為主。</p><p>　　自動廂式壓濾機按慮板安裝方向分為臥式和立式；按濾布安裝方式分為濾布固定式、濾布單行走式和濾布全移走式；按有無擠壓裝置分為隔膜擠壓型和無隔膜擠壓型；按濾液排出方式分為明流式和暗流式；按操作方式可分為全自動操作和半自動操作。其壓緊方式一般均為液壓壓緊。<

31、;/p><p>　　自動廂式壓濾機適合粘性大、顆粒小、渣量多等過濾難度較大的物料，因此 可用于各種懸浮液的固液分離；廣泛應(yīng)用于石油、化工、染料、冶金、醫(yī)藥、食品等工業(yè)部門；近年來又成為紡織、印染、制藥、皮革、造紙行業(yè)的污水處理等各種需進行固液分離的領(lǐng)域的重要設(shè)備，每年在中國需求量將近有數(shù)萬臺之多, 該設(shè)備采用機、電、液一體化設(shè)計制造；能實現(xiàn)濾板壓緊、進料過濾、濾餅洗滌、拉板卸料等各道工序。其工作時首先將慮板壓緊，然后

32、啟動進料泵將料壓入各個濾室內(nèi)進行過濾，固體顆粒留在濾室內(nèi)，濾液穿過濾布，經(jīng)過慮板的排液溝槽流到慮板排液口，排出機外。過濾結(jié)束，啟動洗滌泵將洗液通入濾室洗滌濾餅，然后通入壓縮空氣進行吹風干燥；吹風結(jié)束后，將濾液槽從壓濾機底部移開，接著主油缸啟動，將壓緊板拉回，第一濾室里的濾餅從張開的濾布上落下，當壓緊板到達預(yù)定位置時，位于橫梁兩側(cè)的拉板裝置將慮板一塊接一塊地一次拉開，因濾板間的濾布呈八字型張開，故濾餅很容易因自重自然落下，對于難以剝落的濾

33、餅，可借用濾布振打裝置使濾餅迅速剝離卸除。濾餅全部卸除后，主油缸啟動，推動壓緊板將全部慮板合在一起壓緊，至此一個工作循環(huán)完成。清洗濾布可在卸料后進行，或若干個循</p><p>　　2 廂式壓濾機自動開板器</p><p>　　2.1 自動開板器現(xiàn)狀</p><p>　　在過濾與分離行業(yè)中使用最廣泛的固液分離設(shè)備之一的廂式壓濾機在過濾完成后，須將濾板依次逐塊拉開來

34、卸落濾餅，拉板卸料采用人工手動或自動兩種方式，使濾餅依靠重力下落到料槽內(nèi)(部分機型配置有曲張、振打等輔助卸餅裝置)。手動拉板過程需配置兩人同時進行操作，不僅勞動強度大、效率低，而且不適于勞動環(huán)境惡劣的場合，基本被自動開板器所取代，目前，國內(nèi)外多數(shù)廠家一直所采用的是70年代初由國外引進了一種自動開板器，此種自動開板器解決了廂式壓濾機自動開板難題。</p><p>　　自動開板器由拉板機構(gòu)和傳動裝置兩部分組成，一般是

35、平行配置在兩根橫梁上或機架上部，工作時將濾板一塊一塊依次拉開，稱為間歇式開板。廂式壓濾機自動開板器按拉鉤運動方向又分為回轉(zhuǎn)式和往復式兩種。其中往復式自動開板器[1]采用得較多(見圖2-1)。</p><p>　　1 扭轉(zhuǎn)彈簧 2 移動桿 3 擺臂 4 動桿 5 調(diào)節(jié)桿 6 擺桿 </p><p>　　圖2-1 往復式自動開板器動作原理圖 </p>

36、;<p>　　由圖2-1所示，往復式自動開板器在開板時是由動桿4擋住濾板把手后，使其隨開板器一起運動實現(xiàn)拉板。</p><p>　　圖2-2 定力矩減速機結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　對拉板裝置的往復運動可采用多種傳動裝置進行控制，如用定力矩減速機、液壓壓力繼電器、摩擦離合器、索鏈和接近開關(guān)等，應(yīng)用較廣泛的定力矩減速機（見圖2-2）為蝸輪減速裝置，蝸桿軸軸向可串動，用一彈簧

37、頂著，使其保持原始位置。當減速機傳遞的力矩超過給定值時，因蝸桿的軸向力超過了彈簧的頂緊力，蝸桿軸向串動，觸動電氣開光而達到換向目的。液壓壓力繼電器傳動裝置由液壓馬達、電磁換向閥和壓力繼電器組成，慮板移動裝置將最后一塊慮板拉開后，向前運動受阻，可使液壓系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器控制電磁換向閥，使油壓馬達反向運作。</p><p>　　2.2 自動開板器工作原理</p><p>　　現(xiàn)代壓濾機都

38、是自動開板自動卸餅，這是廂式壓濾機大型化、自動化的發(fā)展趨勢。廂式壓濾機在卸除濾餅時，首先用自動開板器將濾板拉開，為了將濾板逐塊拉開，自動開板器需反復換向完成送鉤和拉板動作，這一程序由定力矩減速機和一組接近開關(guān)的配合使用來完成。頭板支架松開后，拉板電機啟動，經(jīng)定力矩減速機減速后，由減速機輸出軸帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，鏈條拖動開板器前進，使拉板器完成送鉤動作，當開板器鉤住第一塊濾板后，減速機轉(zhuǎn)矩增大，電機自動反轉(zhuǎn)，帶動拉板小車反向行走，完成拉板動作，

39、如此反復，完成全部開板卸料動作，然后電機停止轉(zhuǎn)動。電機轉(zhuǎn)向的自動切換由接近開關(guān)和可編程控制器共同實現(xiàn)。</p><p>　　由圖2-3所示自動開板器運動的傳遞途徑為:</p><p>　　開板電機 → 定力矩減速機 → 自動開板器</p><p>　　圖2-3 傳動示意圖</p><p>　　因其拉板時要求運行平穩(wěn)，定位準確，傳動可靠，無彈

40、性滑動及打滑現(xiàn)象，由于拉板小車運行速度慢且與定力矩減速機相距較遠，故不宜采用帶傳動或齒輪傳動，因而可采用滾子鏈傳動，由于定力矩減速機與拉板小車之間采用剛性傳動，為了避免電機過載及便于傳動機構(gòu)在壓濾機上的安裝，電機與定力矩減速機之間采用V行橡膠皮帶傳動。</p><p>　　其拉板具體動作通過其工作原理簡圖（圖2-1）可表述如下：自動開板器向右（尾板端)運行，動桿4碰到濾板把手后被壓下，并推動擺臂3逆時針方向旋轉(zhuǎn)，

41、將移動桿2頂起，移動桿2隨即被濾板把手左側(cè)面擋住，產(chǎn)生一定阻力，形成反向力矩，并通過定力矩減速機和行程開關(guān)控制電板反向拉板，使自動開板器向左即頭板方向移動，這時移動桿2在扭轉(zhuǎn)彈簧1的作用下順時針旋轉(zhuǎn)并壓動擺臂3，使動桿4在扭轉(zhuǎn)彈簧1和擺臂3的作用下被頂起，即而鉤住濾板把手將濾板拉向頭板端。</p><p>　　當達到頭板端并被頭板擋住后，又產(chǎn)生一定的反向力矩，通過定力矩減速機和另一個行程開關(guān)控制電機反向送鉤，這樣

42、反復動作直到濾板被拉完而自動開板器又返回尾板端時，擺桿6碰到尾板端的控制把而被抬起，使調(diào)節(jié)桿5下落，從而使動桿4失去支撐而落下，自動開板器回到頭板端碰到行程開關(guān)而停止,同時，擺桿6和調(diào)節(jié)桿5將動桿4推回原位。根據(jù)以上分析，自動開板器的主要功能循環(huán)是：

43、 </p><p>　　拉板→反向→拉板→復位</p><p>　　2.3 自動開板器改進設(shè)計的必要性</p><p>　

44、　此種自動開板器結(jié)構(gòu)復雜，零部件數(shù)多（共有34個零件），體積大，使得制造成本高和安裝不便，同時使其傳動效率和可靠性降低，而且由于其生產(chǎn)現(xiàn)場腐蝕嚴重，開板器上的扭簧在頻繁拉板狀態(tài)下經(jīng)常出現(xiàn)端部扭臂處因疲勞而發(fā)生斷裂現(xiàn)象等，使得自動開板器反復頻率高，所以故障發(fā)生率很高，使得該自動開板器因故障停車檢修從而影響生產(chǎn)工作的正常進行的頻率較高。而通過相關(guān)資料[2]查閱發(fā)現(xiàn)影響壓濾機作業(yè)效率的故障主要有以下幾個方面：開板故障、油壓故障、限位開關(guān)故障和

45、其他故障。由2-4餅狀圖可知：開板故障是制約壓濾機作業(yè)率的主要原因，故自動開板器也成為制約壓濾機工作效益的瓶頸之一，而對于競爭激烈的市場來說，改進其結(jié)構(gòu)，使其性能日臻完善是眾多用戶的迫切需要。因此，對開板器的改進設(shè)計以減少作業(yè)時的故障發(fā)生率，從而提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，在競爭中贏得市場是很有必要的。</p><p>　　圖2-4 壓濾機故障分析餅圖</p><p>　　3 改進設(shè)計方案擬定

46、</p><p>　　3.1 改進設(shè)計要求分析</p><p>　　由于廂式壓濾機尺寸已定，故擬改進設(shè)計的新自動開板器首先在結(jié)構(gòu)上要能滿足在原有廂式壓濾機上的安裝使用，功能上要能夠順利完成拉板的任務(wù)，對其改進設(shè)計的主要方面為：</p><p>　　1. 簡化自動開板器的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有自動開板器零部件數(shù)多，體積大，結(jié)構(gòu)復雜，使得制造成本高和安裝不便，需通過改進簡化其結(jié)構(gòu)來

47、減少自動開板器的成本。</p><p>　　2. 提高自動開板器的可靠性，因生產(chǎn)現(xiàn)場腐蝕嚴重，開板器上的扭簧在頻繁拉板狀態(tài)下經(jīng)常出現(xiàn)端部扭臂處因疲勞而發(fā)生斷裂現(xiàn)象等，使得自動開板器反復頻率高，影響生產(chǎn)的順利進行，需經(jīng)過改進設(shè)計提高其可靠性，降低維護費用。</p><p>　　3. 提高自動開板器的工作效率，通過改進其結(jié)構(gòu)，來提高傳動效率，完善其功能，使其獲得更高的經(jīng)濟效益。</p&g

48、t;<p>　　因改進后的自動開板器需在原有廂式壓濾機上安裝使用，故其在壓濾機上的安裝尺寸需保持不變，所以其總體結(jié)構(gòu)尺寸改變不大。同時，現(xiàn)有自動開板器結(jié)構(gòu)復雜，零部件數(shù)多、體積大，傳動效率低和反復頻率高等缺點，主要是因為現(xiàn)有自動開板器在開板時其整個過程控制拉板工作的零件數(shù)量多，導致傳動效率低，也易發(fā)生故障，故在改進設(shè)計時應(yīng)主要對拉板零件進行改進設(shè)計，以便能有效達到改進設(shè)計的目的。</p><p>　

49、　3.2 改進方案論證</p><p>　　通過收集資料及對現(xiàn)有開板器的拉板動作的分析后，提出以下兩種設(shè)計方案：</p><p>　　3.2.1方案一 </p><p>　　該方案針對原自動開板器的結(jié)構(gòu)復雜，克服其安裝不便及易出故障等多種弊端，在原有開板器的基礎(chǔ)上改進設(shè)計出了該自動開板器[3]，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　

50、1.撥爪 2.限位擋銷 3.連接轉(zhuǎn)軸 4.拉扳手 5.上導座 6.拉伸彈簧 7.頂塊</p><p>　　8.中間銷 9.橡膠扭簧 10.滾輪座 11.滾輪 12.滾輪軸 13.上鏈槽</p><p>　　圖3-1 方案一開板器結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　該改進方案的思路為：為改進拉板零件，設(shè)計一拉扳手用于拉板，為使拉扳

51、手能在去拉板過程中被壓下，而在拉板回的過程中能帶動濾板一起運動，在拉扳手的右端使用一段拉簧連接拉扳手，左端設(shè)計了一限位擋銷，在拉扳手在被壓下后，在濾板手柄間隙處能被彈回復位，在復位后反向移動，通過限位擋銷的限位使拉扳手拉動濾板一起移動，其反向移動依然是依靠定力矩減速機和行程開關(guān)控制，于是在拉簧的另一端設(shè)計一頂塊，使其被濾板壓下后產(chǎn)生的阻力來控制定力矩減速機。而在完成一個動作循環(huán)后為使拉扳手復位，而在拉扳手下設(shè)計了一撥爪，并在其上安裝了一

52、橡膠扭簧，在其共同作用下進行復位。設(shè)計的鏈槽主要是為了防止灰塵、雜物對鏈條的污染，使其不必采用價格較貴的不銹鋼鏈條，可降低鏈條的制造費用。</p><p>　　改進后的自動拉板器的拉板過程：其拉板時靠拉板手在限位擋銷和拉伸彈簧的共同作用下來回拉板。具體為當開板器拉板時，其拉扳手在觸及濾板把手右端面時，拉板手受壓順時針旋轉(zhuǎn)避開手柄右端面從而通過手柄，當達到手柄左端面，拉板手在拉伸彈簧的作用下逆時針旋轉(zhuǎn)，在兩塊濾板手

53、柄間隙處復位，在此過程中，由于頂塊7被濾板把手擋住，產(chǎn)生一定阻力，并通過定力矩減速機和行程開關(guān)控制電機反向，從而使自動開板器反方向移動開始拉板。當?shù)竭_頭板端并被頭板擋住后，又產(chǎn)生一定的阻力，通過定力矩減速機和另一個行程開關(guān)控制電機反向送鉤，這樣反復動作直到濾板被拉完而自動開板器又返回尾板端時，拉扳手觸及止推板側(cè)撞桿而順時針轉(zhuǎn)動到一定角度后被撥爪鉤住后返回，當回退到油缸座位置時，撥爪被兩側(cè)的撞板觸發(fā)后脫鉤，并在橡膠扭簧的作用下復位。<

54、;/p><p>　　通過其工作情況可知，該改進方案能達到簡化其結(jié)構(gòu)，安裝方便，減少成本，維修簡易等性能特點。但由其結(jié)構(gòu)圖可知，其體積還較大，同時其使用了橡膠彈簧，而橡膠彈簧使用的是粘-彈性材料，力學性能比較復雜，設(shè)計時難以精確計算，隨著使用的進行，其可靠性逐漸降低，使得其依然有一定的故障發(fā)生率。</p><p>　　3.2.2方案二 </p><p>　　方案二的改進

55、思路與方案一相似，其在原有開板器的基礎(chǔ)上主要改進之處表現(xiàn)為將設(shè)計兩個拉爪用于拉板，來代替原來通過動桿、移動桿和擺臂的配合進行的拉板；依舊使用頂板限位，在拉爪拉板時其頂住拉爪，使拉爪實現(xiàn)拉板。同時，在新自動開板器[4]中設(shè)計的頂板和活動板是用來控制左右拉爪的運動，以代替原開板器結(jié)構(gòu)中采用兩套裝置分別控制左右移動桿的運動；而將原機構(gòu)中的擺臂3和扭簧的功能，用一根拉簧來代替，為安裝拉簧，設(shè)計了掛桿。結(jié)構(gòu)改進后的開板器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-2所示。

56、</p><p>　　1、活動板 2、連接板 3、頂板 4、左拉爪</p><p>　　5、拉簧 6、右拉爪 7、擋軸 8、掛桿 </p><p>　　圖3-2 方案二開板器結(jié)構(gòu)簡圖 </p><p>　　其開板過程為：當拉板小車向尾板方向運行，左拉爪4碰到第一塊濾板把手后，即

57、被濾板把手碰倒，此后，右拉爪6被濾板把手擋住，產(chǎn)生一定阻力，并通過定力矩減速機和行程開關(guān)控制電機反向拉板，從而使自動開板器向頭板方向移動。這時左拉爪4在拉簧回復力的作用下被彈起，并即鉤住濾板反把手將濾板拉向頭板端。當?shù)竭_頭板端并被頭板擋住后，又產(chǎn)生一定的阻力，通過定力矩減速機和另一個行程開關(guān)控制電機反向送鉤，這樣反復動作直到濾板被拉完而自動開板器又返回尾板端時，活動板1碰到尾板端的控制把而被推回，使左拉爪4被壓下。同時自動開板器回到頭板

58、端碰到行程開關(guān)而停止，活動板1和拉爪4、6也隨之被推向原位。</p><p>　　拉爪的設(shè)計簡化了開板器結(jié)構(gòu)，使得拉板動作更為靈活可靠，提高了其傳動效率；拉簧的改進不僅可以保證拉爪的順利壓下和復位，還能方便設(shè)備的維護；增加的活動板能有效地實現(xiàn)拉爪的復位，簡化了原來通過擺桿和調(diào)節(jié)桿復位的復雜結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3.2.3對比分析</b></p>

59、;<p>　　表3-1為原開板器、方案1和方案2三種自動開板器性能方面的對比分析。</p><p>　　表3-1 三種自動開板器性能對比分析表</p><p>　　由上表的對比可知，方案二比方案一具有更好的結(jié)構(gòu)、維護性能，其制造、安裝成本也較低，兩者擇優(yōu)應(yīng)選擇方案二作為改進設(shè)計的最終方案。</p><p>　　3.3 確定改進設(shè)計后的主體結(jié)構(gòu)<

60、/p><p>　　因開板器安裝所在廂式壓濾機尺寸結(jié)構(gòu)已定，故按方案二改進時，其箱板基本尺寸不變，改進前的總體結(jié)構(gòu)圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 原開板器總體方案設(shè)計圖</p><p>　　由圖3-3知原開板器箱板尺寸314x58x84mm,開板器改進后依舊安裝在原壓濾機的橫梁上，故新的開板器其兩車輪之間尺寸和箱板寬度需保持不變,因改進方案用兩拉爪替代了

61、原開板器復雜的開板零部件，其長度可根據(jù)實際改進需要而稍作改變，改進方案設(shè)計箱板尺寸為280x58x84mm，活動板為實現(xiàn)拉爪工作循環(huán)后的復位，需插入頂板中，故頂板需設(shè)計一長方形通槽，而連接板的尺寸和位置不做改變，同時依靠車輪運行的新自動開板器因其廂式壓濾機上橫梁未作改變，故其車輪也將保留為原樣，按照方案二的改進可確定改進后的總體方案設(shè)計圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 方案二總體方案設(shè)計圖<

62、/p><p>　　3.4 改進后的工作原理</p><p>　　由方案二的開板過程可知，改進后的自動開板器工作方式不變，故其工作原理與改進前一致。 </p><p>　　3.5 改進后的傳動方式</p><p>　　改進后的開板器依然由開板電機來提供動力，其運動的傳遞途徑與改進前一致，均為開板電機→定力矩減速機→自動開板器，故其傳動方式不改變，開

63、板器與定力矩減速機滾子依舊是鏈傳動，電機和定力矩減速機的鏈接依然采用V行橡膠皮帶傳動,其傳動部分不需作改變。</p><p>　　4 零部件的改進設(shè)計</p><p>　　按方案二改進后的自動開板器沒了移動桿、擺臂和動桿等零部件，取而代之的為兩個拉爪，兩拉爪之間由一拉簧連接，開板器通過拉爪的動作實現(xiàn)拉板過程；同時新的自動開板器中設(shè)計了活動板，用它來替代原開板器中調(diào)節(jié)桿和擺桿實現(xiàn)工作循環(huán)后

64、復位的功能。而其他的零部件的改進設(shè)計主要是為了裝配的需要，故新的開板器的關(guān)鍵改進零部件為拉簧、拉爪、活動板和頂板的設(shè)計。</p><p><b>　　4.1 拉簧的設(shè)計</b></p><p>　　4.1.1拉簧的選擇</p><p>　　彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷的作用下產(chǎn)生較大的彈性變形，把機械功或動能轉(zhuǎn)化為變形能，而卸載后彈簧的變形

65、消失并回復原狀，將變形能轉(zhuǎn)化為機械功或動能。其按受力性質(zhì)，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧[5]。</p><p>　　拉伸彈簧是承受軸向拉力的螺旋彈簧，拉伸彈簧一般都用圓截面材料制造。在不承受負荷時，拉伸彈簧的圈與圈之間一般都是并緊的沒有間隙。</p><p>　　扭轉(zhuǎn)彈簧是承受扭轉(zhuǎn)變形的彈簧，它的工作部分也是密繞成螺旋形。扭轉(zhuǎn)彈簧的端部結(jié)構(gòu)是加工成各種形狀的扭臂，而不是

66、勾環(huán)。</p><p>　　在改進方案中，是用拉簧來代替原機構(gòu)中的擺臂和扭簧的功能，其連接兩個拉爪，保證兩個拉爪動作同步。故拉簧應(yīng)具有較大的彈度，同時由于自動開板器其工作現(xiàn)場腐蝕嚴重，拉簧應(yīng)保證具有良好的熱處理性能，可選擇65Mn低錳彈簧鋼[6]，同時，開板器在拉板時，拉簧受循環(huán)載荷的作用，其工作中要求可靠、靈敏，其作用次數(shù)應(yīng)大于1x103,故拉簧應(yīng)按第Ⅱ類考慮，為節(jié)省軸向工作空間，拉簧應(yīng)選有預(yù)緊力的拉伸彈簧[7

67、]。</p><p>　　拉簧在由原拉板器工作情況，得出拉簧的工作情況：預(yù)調(diào)拉力，最大工作拉力為,其寬度為16mm,最大變形量為,因其受力不大，估取彈簧鋼絲直徑為2.0mm，而彈簧絲直徑小于8mm的一般用冷卷法，大于8mm的用熱卷法。故該拉簧用冷卷法卷制[8]。</p><p>　　4.1.2拉簧參數(shù)的計算</p><p>　?。?）確定許用應(yīng)力：</p>

68、;<p>　　表4-1 65Mn彈簧鋼絲的拉伸強度極限(摘自GB/T 4357-1989) MPa</p><p>　　由表4-1可得，由文獻[8]表16-2可得：</p><p>　?。?） 計算彈簧鋼絲直徑</p><p>　　現(xiàn)選取旋繞比，則由式</p><p><b>　　可得： </

69、b></p><p><b>　　由得：</b></p><p>　　取, ,不變，取D=16mm, ,計算, </p><p><b>　　于是 </b></p><p>　　上值與原估計值相近，取彈簧鋼絲標準直徑。此時，</p><p>&

70、lt;b>　　為標準值 </b></p><p>　?。?） 計算彈簧圈數(shù)n</p><p>　　由公式及文獻[8]表16-2取 則彈</p><p><b>　　簧圈數(shù)n為</b></p><p>　　取圈，此時彈簧的剛度為： </p><p>　　（4）驗算彈簧的初拉

71、力</p><p><b>　　因,初應(yīng)力</b></p><p>　　由文獻[8]圖16-9，當時，初應(yīng)力的推薦值為42~120MPa,故初應(yīng)力合適。故所用拉簧為直徑2mm，中徑16mm的65Mn低錳彈簧鋼。</p><p>　　4.1.2拉簧結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　拉簧的中徑和簧絲的直徑已定，根據(jù)兩拉爪裝配距

72、離，拉簧長度為139mm，選定兩端的勾環(huán)為，為保證拉簧的使用效果，勾環(huán)中心面與彈簧軸心線位移度為1.5mm公差，同時，其表面須經(jīng)熱處理以保證其硬度，熱處理后其硬度達到HRC45-50，同時最好經(jīng)經(jīng)噴丸表面處理以提高強度[9]。其結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖4-1 彈簧結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　采用拉簧不僅滿足了其功能要求，而且還能夠在彈簧因腐蝕斷裂后拉爪自

73、然落下時及時查出故障并對設(shè)備進行維護。</p><p><b>　　4.2 拉爪的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)其功能要求，新自動開板器設(shè)計成二個拉爪，一拉爪起拉板作用，一拉爪起止動反向作用，兩拉爪通過掛桿、拉簧和頂板中間的拉爪槽支撐和限位。</p><p><b>　　4.2.1廓形設(shè)計</b></p>

74、;<p>　　為實現(xiàn)拉爪的功能，其左右拉爪應(yīng)設(shè)計成不同的廓形，拉爪在與濾板把手接觸時，需平滑壓下和彈起，而方形端面接觸時易卡死及出現(xiàn)沖擊，不能達到要求，而須在端部設(shè)計出斜面，經(jīng)相關(guān)實驗得出左拉爪其斜面角度為43°時能平滑的被濾板把手壓下及在兩濾板空隙之間彈起，其表面粗糙度要求達到[10]。右拉爪需能被平滑頂起，回落時能與活動板保持連續(xù)接觸，其活動板接觸端面設(shè)計為67.5°的斜面為宜，同時端面廓形改變處設(shè)

75、計R5的圓弧平滑過渡連接，保證拉爪工作時的平穩(wěn)、順暢。</p><p>　　4.2.2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計</p><p>　　左拉爪用于拉板，要求先能被濾板把手順利壓下，再在其到達兩濾板之間空隙中能順利彈出，彈出后還要保證與濾板有足夠的有效接觸長度來保證拉板，根據(jù)其箱板尺寸，設(shè)計左拉板安裝的軸孔心距離箱板上端43mm,拉板下端軸心距上端圓弧中心距為78mm,同時左拉爪在彈出后應(yīng)保證與濾板把手有一

76、定的接觸長度，而濾板把手長度為26mm,故可取拉板厚度為22mm。應(yīng)小于兩個濾板把手之間的寬度，并能在其之間活動自如，取其寬度為30mm。右拉爪其寬度和厚度與左拉爪一致，兩拉爪的長度需保證兩爪被壓下時不能相碰，在能有效拉住濾板的情況下，盡量減少其尺寸，以節(jié)省材料，降低制造費用，可取右拉爪長度為103mm。其下端為安裝拉簧，并在其壓下、彈出時，與拉簧不能相碰，左拉板下端設(shè)計孔徑的通孔，并在其厚度上減少了10mm厚度,用于安裝掛桿，連接拉簧

77、，掛桿和孔的配合采用基孔制,配合公差為[11]。因拉爪不斷地被壓下和彈起，故拉爪與箱板的連接需可靠和具有足夠的抗剪切強度。其連接通過擋軸連接，其直徑大小要滿足足夠強度，不能太小，同時，若直徑較大，導致配合孔徑也大，消弱了拉爪的強度和剛度。因使用環(huán)境有強腐蝕性，連接檔軸材料可選用3Cr13</p><p>　　因軸距兩廂邊的距離分別為23mm、35mm。所以軸所受最大彎矩 </p><p>

78、　　由公式 得 </p><p>　　故 取軸徑大小為mm。</p><p>　　軸和孔徑采用基孔制配合，配合公差為：，表面粗糙度要求達到。</p><p>　　通過對兩拉爪的設(shè)計，使自動開板器實現(xiàn)了開板的功能，在不增加控制件的情況下，達到了改進設(shè)計的目的。兩拉爪的結(jié)構(gòu)如圖4-2、4-3所示。</p><p>　　圖4-2

79、 左拉爪零件圖</p><p>　　圖4-3 右拉爪零件圖</p><p>　　4.3 頂板和活動板的設(shè)計</p><p>　　新的開板器設(shè)計了頂板和活動板，頂板用于開板器的限位，其間開有拉爪槽，在拉板時限制左拉爪的移動，從而實現(xiàn)拉爪拉動濾板，為使拉板和復位動作準確可靠，拉爪槽長度方向應(yīng)給出一定的尺寸公差。同時，為順利拉板，兩爪支撐軸的軸間距尺寸公差應(yīng)控制較嚴，軸

80、心到頂面的高度尺寸應(yīng)至少控制在6級[12]。增加的活動板用于開板器工作循環(huán)后的復位，其是插入在頂板下的一長方形通槽內(nèi)，在自動開板器拉完板后返回尾端時，通過活動板碰到尾板端的控制把被推回使左拉爪壓下，使得開板器能順利回到頭板處，再復位。在因現(xiàn)場的工作環(huán)境，活動板需采用不銹鋼板并表面拋光，使其活動自如，抗腐蝕。</p><p>　　以上零部件的設(shè)計為此次改進設(shè)計的關(guān)鍵，滾輪軸和車輪采用與原開板器上同樣的結(jié)構(gòu)，銷軸、螺

81、釘?shù)葮藴始筛鶕?jù)需要直接選用。</p><p>　　4.4 改進前后對比分析</p><p>　　（1）舊的自動開板器共有34個零件，而新的開板器只有17個零件，大大簡化了其結(jié)構(gòu)，使制造成本大為降低，同時也簡化了裝配，方便了維護。</p><p>　?。?）在舊的自動開板器中,控制兩個移動桿的零部件有4個擋軸,3個扭轉(zhuǎn)彈簧、1個擺臂、一個調(diào)節(jié)桿、一個擺桿及其它一些輔

82、助件；而在新的自動開板器中，控制兩個拉爪的零部件只有一個活動板、一個頂板、一個掛桿和一個拉簧，這樣就使兩個拉爪的動作更加靈活可靠，使故障發(fā)生率降低，同時彈簧因腐蝕斷裂后拉爪會自然落下，便于及時查出故障并對設(shè)備進行維護，其整體結(jié)構(gòu)更加合理。</p><p>　　（3）由于新的自動開板器比舊的自動開板器的零件減少了一半，所以使安裝維修調(diào)試都更加方便，其傳動效率也大大提高，效益將更加顯著。 </p>&l

83、t;p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計是根據(jù)實際生產(chǎn)需要，在分析原自動開板器的不足的基礎(chǔ)上，對其進行改進設(shè)計。在設(shè)計之初，通過對原自動開板器的大量具體分析，并通過查閱大量相關(guān)資料后，了解原自動開板器的工作原理及工作情況，發(fā)現(xiàn)其所存在的缺陷，對其提出改進方案，再經(jīng)過不同方案之間的比較分析，確定了改進方案，對拉爪、拉簧、頂板和活動板等關(guān)鍵零部件進行了改進設(shè)計，對

84、這些零部件設(shè)計的主要特點是：</p><p>　?。?）設(shè)計不同廓行的兩拉爪來控制拉板，較好的滿足了拉板的功用，還有效的簡化了拉板結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（2）在兩拉爪之間用一根拉簧連接，使得拉板動作更加靈活可靠，同時，若彈簧因腐蝕斷裂后，拉爪會自然落下，從而反映出故障，能夠及時對設(shè)備進行維護。</p><p>　?。?）活動板的設(shè)計保證了拉爪循環(huán)后的復位，使整

85、體結(jié)構(gòu)更加合理。 </p><p>　　改進后自動開板器結(jié)構(gòu)簡單，運行更加靈活可靠，減少了其故障發(fā)生，有效的提高了壓濾機的作業(yè)率，保證了車間的順產(chǎn)順行，不僅可節(jié)省大量的制造資金，還避免了大量因停車檢修帶來的損失。因此，經(jīng)過改進設(shè)計后的自動開板器更有利于廂式壓濾機的生產(chǎn)作業(yè)

86、，較原來的自動開板器基本達到了結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、功能完善、維修簡易、成本低廉、體積小巧的改進目的，達到了改進設(shè)計之初的設(shè)想。隨著其規(guī)模投入使用，其經(jīng)濟效益將會顯著凸顯，其必將得到廣大用戶的認可，從而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將非?？捎^，從而必將取代原自動開板器在廂式壓濾機的應(yīng)用，使得廂式壓濾機在市場具有更強的市場競爭力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p&

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92、stems Engineering[M].Londen．1979．</p><p>　　[18] Miklell P. Groover: Automation,Production Systems and Computer-Aided Manufacturing[M].Lehigh University.1980．</p><p><b>　　致 謝</b><

93、/p><p>　　大學四年飛快過去，馬上又到了快離開的時候。大學四年的學習使我我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。畢業(yè)設(shè)計是對以大學四年所學的知識及掌握的技能的一次檢驗。隨著社會經(jīng)濟的不斷地向前發(fā)展，對原有機構(gòu)的不足采用改進設(shè)計來使其滿足不斷發(fā)展的市場要求已經(jīng)成為最為普遍的應(yīng)用。我通過對自動開板器的改進設(shè)計讓我對設(shè)

94、計有了一個全新的認識，豐富了自己對壓濾機自動開板器方面的知識，而對自動開板器的改進設(shè)計實現(xiàn)了突破。</p><p>　　在xx老師的幫助和講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料對原自動開板器進行了分析，明確改進設(shè)計方案，并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，利用查閱各種資料，同時與同學進行充分討論，使畢業(yè)設(shè)計一步步展開。在設(shè)計的過程中，碰到過一些困難，但在xx老師的悉心指導和自己三個多月的努力下，畢業(yè)設(shè)計逐漸