毕业设计（论文）-全自动立式压滤机液压系统设计.doc

大学毕业设计4中华人民共和国教育部*大学 毕 业 设 计 设计题目： 全自动立式压滤机液压系统设计 学 生： * 指导教师： *教授 学 院： *学院 专 业： * 2012年6月*大学毕 业 设 计 任 务 书设计题目 全自动立式压滤机液压系统设计 指导教师 *教授 专 业 * 学 生 * 2012年 11 月 2 日题目名称：全自动立式压滤机液压系统设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）压滤机广泛应用在石油、化工、矿山、医药等领域，并发挥着重要的作用。全自动立式板框压滤机由板框组、板框顶紧机构、滤布驱动机构、管路系统、自动润滑系统、气动控制系统、压力加压系统和电气控制系统等组成。在这些组成系统中，液压传动的准确性与平稳性决定了机器性能的好坏。本课题设计要求：进行全自动立式压滤机液压系统设计，使其完成滤板压紧、系统保压过滤、滤饼卸除及滤布冲洗动作；包括液压系统的设计计算、液压缸的设计计算，液压泵、马达、液压元件的选择及PLC控制设计等。设计参数如下：工作压力-25MPa出杆长度L-1500mm 滤板闭合时间t-1min机械效率-0.900.97 总卸料时间-1min系统泄漏修正因数K-1.11.3进度安排：12月30日前，收集资料，写出开题报告；3月30日前，进行实习，收集资料；4月20日前，完成压滤机结构装配图合A1图纸1张，进行液压系统设计计算； 5月10日前，选择电机和液压元件；完成液压系统图一张（A0图纸）；进行PLC控制部分设计，完成PLC梯形图图一张（A2图纸）； 5月31日前，进行液压缸设计计算，完成液压缸装配图一张（A1图纸）,液压缸零件图合A1图纸一张，设计说明书一份。6月10日至15日，导师评审，完善改进图纸和设计说明书。其中：参考文献篇数： 20篇以上（其中，外文文献3篇以上）图 纸 张 数： 合A0图纸3张 说明书字数： 6000字以上专业负责人意见签名：年 月 日全自动立式压滤机液压系统设计摘 要全自动立式压滤机由板框组、顶紧机构、滤布驱动机构、管路系统、自动润滑系统、压力加压系统和控制系统等组成。本设计在明确液压系统的设计要求及工况分析以及熟悉所有液压基本回路的基础上，提出了压滤机液压控制系统的设计方案。本课题通过对现有压滤机液压系统的设计缺陷、故障现象以及具体的工艺流程的分析，进而根据压滤机的负载，确定整个压滤机液压控制系统的主要参数，通过设计、计算、选择液压系统液压元件，并对非标准的执行元件进行设计、校核，对液压系统主要性能进行验算，从而完成对压滤机液压控制系统的静态设计过程。并以PLC控制技术与液压技术相结合的方式，实现压滤机液压系统优化设计的目的，增强压滤机液压系统的可靠性。关键词：液压系统；压滤机；PLC控制 Automatic vertical filter press hydraulic system design AbstractAutomatic vertical pressure filter plate frame, top group by tight institutions, the filter cloth driving mechanism, pipeline system, the automatic lubrication system, the pressure, pressure system and control system, etc. This design in clear hydraulic system design requirements and condition analysis and familiar with all the hydraulic and pneumatic circuits are put forward, based on the filter press hydraulic control system design scheme.This topic through to existing filter press hydraulic system design flaws, fault phenomenon and the specific process flow, and according to the analysis of filter press load, make sure the whole filter press hydraulic control system, the main parameters through the design, calculation, choose hydraulic pressure system hydraulic components, and the implementation of the components of the standard of design, structure, main performance of hydraulic system analysis, thus completing the filter press hydraulic control system static design process. And with PLC control technology and the way of the combination of the hydraulic pressure technology, and realize the filter press hydraulic system design, enhance the purpose of filter press hydraulic system reliability.Keywords：Hydraulic system，Filter press，PLC control目 录摘要Abstract1 绪论 11.1 引言11.2 压滤机发展历程11.3 压滤机研究现状概述21.4 课题来源及主要研究意32 全自动立式压滤机结构42.1 主机部分42.2 压滤机工作过程63 压滤机液压系统方案设计83.1 立式压滤技术的主要工艺83.2 压滤机液压系统的工艺要求83.3 压滤机液压系统方案设计93.4 编制系统原理图 104 液压系统中液压件的设计计算 114.1 执行元件中主液压缸的分析 114.1.1 执行元件主液压缸的工况分析 114.1.2 执行元件主液压缸的主要参数的确定 144.1.3 主液压缸的工作腔的压力、流量以及功率154.2 执行元件中滤布驱动液压马达选取 174.3 液压元件的结构设计与选择 184.3.1 执行元件的计算 184.3.2 执行元件的结构设计 204.3.3 液压泵和电动机的选择 224.3.4 液压控制阀的选择 234.3.5 液压辅助元件的选择 245 PLC在压滤机控制系统中的应用255.1 系统工作原理 255.2 PLC控制系统设计256 结论 28参考文献致谢毕业设计全自动立式压滤机液压系统设计1 绪论1.1引言压滤机广泛应用在石油、化工、矿山、医药等领域，并发挥着重要的作用。从压滤机的诞生到现在已经有100多年的历史。目前最先进的压滤机当属西班牙TH 公司的APN型压滤机，而在国内专门的厂家相对较少，主要是企业与科研单位联合研制特定工况下的压滤机。追溯压滤机的起源，欧洲则是压滤机使用最早的地方，苏联最早研制开发，后来德国、英国广泛使用在煤炭工业、化学工业、医疗业等过滤行业，经过一百年的发展，新生代的压滤机相继出现，技术不断提高。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的滤室中，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、传动及拉开装置等部分组成。液压缸活塞推动头板，使滤板压紧相邻的滤板形成滤室；由料浆泵将浆液送入滤室，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，使滤液在滤室内分离。1.2压滤机的发展历程（1）第一代压滤机具备上述压滤机的基本特征，它适用于高灰分、细粒度、高黏度的煤泥和尾煤的脱水和过滤。产品的水分约为2022，滤液的浓度为0.030.1gl。不足之处主要表现在：处理能力小，间歇生产，压滤时间长：机体笨重，占用的空间大： 操作复杂，操作成本高；滤布耗量高，滤板的寿命短，维修量大。（2）第二代压滤机针对第一代压滤机的特点，压滤机厂家进行了改进，主要有以下几个方面。滤板材质为了增大处理能力、加大过滤面积，需要增加滤板的片数和滤板的面积，除铸铁滤板外，出现了新的化工材质滤板。滤板结构采用新的钢制加固板的滤板，在滤板表面压层橡胶薄膜和橡胶周边，这种滤板重量轻，易于维修，防腐性好。滤板支撑由于有的厂家仍用铸铁滤板，加大每块的尺寸及数量后，重量增加，所以将滤板两边支撑的结构改为上部悬挂结构，滤板吊挂在上部梁上。液压缸与头板相连的液压缸，由于滤板大，仅压在中心，显得四周压力不足，尺寸也太大，所以改用多缸结构。拉开装置拉开滤板装置简单可靠，大大缩短了拉开的时间，使卸饼时间少。自动化有些厂家已研制出连续生产的全自动化压滤机。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。这种新型的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”。（3）第三代压滤机美国丹佛撒拉公司研制的VPA型压滤机是第三代压滤的代表，和第二代相比，它有以下不同：滤板 大多采用钢制滤板，钢芯的滤板尽管成本高，但坚固耐用。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。过滤压力 过滤压力加大，一般情况下，它的过滤压力为0.81MPa。循环时间 循环时间减少，仅为815min。（4）第四代压滤机西班牙TH公司生产的APN型压滤机是目前最新一代的压滤机，在固液分离的方法中，它先先采用高压隔膜泵压滤，然后用高压空气通过滤饼进行置换脱水，最后用机械的方法压缩滤室进行挤压。APN型压滤机的结构与第三代压滤机相比有了较大的变化，而且是根本的变化。与第三代压滤机相比，它最显著的不同点是机体小、结构简单、占用空间少；滤板少、循环快；采用机械式挤压过程，与第二、三代压滤机用橡胶隔膜挤压相比寿命长的多，且能耗低，使用可靠； 世界上生产压滤机的厂家有：波兰的DF-300公司，美国SUF公司，美国的EIMCO公司，美国丹佛撒拉公司，日本的栗公司，芬兰的LAROX公司，德国的HOESCH公司(现为LAROX的分公司)。国内专门的厂家较少主要是企业与科研单位联合研制特定工况下的卧式压滤机，北京矿冶研究总院先后于1981年研制的ZYL-1型全自动压滤机，1994年研制ZYLD自动压滤机，1996年的ZYLDl0自动压滤机：2003年北京菲尔泰科技有限公司对山铝压机进行了改进，并投入沸石的过滤生产；但总的来看，所设计的机体笨重，滤布耗量高，生产率低，生产规模小，自动化程度低。1.3压滤机研究现状概述目前，压滤机用途及其广泛，跨石油、化工、矿山、医药等多个领域，并在推动国民经济的发展中发挥着重要的作用。虽然压滤机在国内具有如此广阔的市场并发挥着及其重要的作用，但是受技术、经济等各个方面的制约国内用于生产的压滤机大多数靠从国外进口，整个市场被国外的跨国公司所垄断控制。且购买压滤机的价格及其昂贵，中国铝业集团公司从芬兰的拉罗克斯公司购买的PF2832 B1H60型压滤机价格高达140347600美元，并且安装维修全靠国外的公司派人上门服务，服务费用极其昂贵。国内专门的生产厂家较少，主要是企业与科研单位联合研制特定工况下的压滤机，远远不能满足生产的需求。因此在充分吸收国内外生产压滤机的先进经验和技术的基础上，研制开发符合国情的新型全自动立式板框压滤机，全面提高压滤机的工作性能指标，使其国产化，成为当前迫切的需要。2003年北京菲尔泰科技有限公司设计的PET-LS4型压滤机，主要用于4A沸石的生产。PET-LS4型压滤机是一种立式压滤机。滤板沿垂直方向排列，过滤面与地面平行，每块滤板具有各自的滤布和卸饼洗布机构。过滤前用升降机构合拢并压紧全部滤板，在滤板之间形成密闭的滤室。随后用泵将料浆压入各个滤板的密室，然后进行压滤烘干。滤板压合与拉开机构靠四个竖立的螺纹丝杠来带动牵引完成。其压滤机过滤面积最大40，最小5，滤板10002710mm滤板数量216 块，工作压力08MPa。该机主要对滤板的打开与闭合采用了丝杠动作，使整体的效率很低，而且间断生产，故障率高，可靠性差。山东铝业集团公司所属的化学品公司正在用于生产的压滤机是2003年从德国进口的PF 2832 B1H60型全自动立式板框压滤机，后来生产该压滤机的德国公司被芬兰的LAROX公司收购，成为LAROX的所属公司。现在全球逾有700台LAROX压滤机在运行中。其中，LAROX公司十分重要的创新是改变了过滤的方向，由垂直式过滤改为水平式过滤，即滤室水平的安装，一块块的滤板叠成塔形，这样可以使用长的无端滤布作传送带，使滤饼自动卸料。该公司的产品除了生产的经济性，同时压滤机的固液分离的效率高，水洗性能良好，现已成功用于矿物加工料浆和冶金工业、化学品和粮食、药物、纸浆和造纸工业。该公司研发的较大过滤面积的Power PF压滤机系列专用于高产量生产，最大的Power PF压滤机的过滤面积144，生产能力可高达150t/h。该公司研制的Larox Minimax压滤机系列，用于产量较小而有特殊的分离要求的工艺。Minimax有四种规格，过滤面积从1.66.3。该公司所生产的压滤机在化学品，药品和粮食等方面广泛应用，还用于发酵过程，金属矿物浓缩物的过滤。1.4课题来源及主要研究意义本课题采用简化设计、节能设计等现代设计方法，设计压滤机液压快速严格定位回路及自动卸载回路，并以电气自动控制技术与液压技术相结合的方式，实现压滤机的工业自动化和节能化。以至于实现压滤机液压系统优化设计的目的，增强压滤机液压系统的可靠性，为实现全自动立式压滤机国产化提供可靠的保障。为确保“新型全自动立式压滤机液压控制系统研制与动态设计”的成功，将主要开展的工作有： (1)明确液压系统的设计要求及工况分析。在熟悉所有液压基本回路的基础上，提出了压滤机液压控制系统的设计方案。(2)充分利用简化设计、节能设计等现代设计方法，设计液压快速严格定位回路及自动卸载回路，并以电气自动控制技术与液压技术相结合的方式，实现压滤机的工业自动化和节能化，并拟定液压系统原理图。(3)根据压滤机的负载，确定整个压滤机液压控制系统的主要参数，通过设计、计算、选择液压系统液压元件，并对非标准的执行元件进行设计、校核，对液压系统主要性能进行验算，从而完成对压滤机液压控制系统的静态设计过程。(4)设计液压装夹，编制液压系统技术文件。本项研究既可以面向实际，促进企业设备现代化、自动化，保证长时期连续生产，减少泄漏，增加产量，创造经济效益，同时有利于吸收国外的先进技术，为实现先进压滤机的国产化提供了宝贵的依据，具有良好的社会效益和经济效益。2 全自动立式压滤机结构和工作原理从结构上可将全自动立式压滤机分为：主机部分、动力源及润滑系统、供料系统、挤压水系统、热空气系统。2.1 主机部分主机主要有底架、集水槽、顶紧机构、压板和立柱、板框组、滤布驱动装置、滤布张紧装置、管路系统等组成，如图2-1所示，其主要组件简述如下。图2-1立式压滤机结构示意图1一压滤板框；2顶紧装置(动力源)：3一滤布松紧装置；4一滤布驱动装置：5一压板：6一立柱；7一集水槽；8一机座；9一管路；10一滤布：11一气动装置（1）板框板框由滤板、滤框、隔膜、密封圈及格子扳组成，如图2-2所示。图2-2压滤机板框示意图1一滤板；2一滤框；3一格子板；4一橡胶隔膜；5一密封条；6一滤饼腔7压力水腔；8一滤液腔；9一滤布滤板上装有格子板，形成滤液腔，滤液汇集到这里并排出。隔膜与密封圈均装在滤框上。隔膜与滤框形成过滤腔，滤饼在此腔内形成。(2)顶紧装置本系统采用单油缸顶紧装置，液压油缸的活塞顶着滤框上下来回运动。当闭合各滤框后，转换为密封油缸保压工作。(3)压板和立柱底板、顶压板与四根立柱相连组成机架，动压板在中问，其上有滚轮，可沿立柱外侧滑道上下滑行。底板上部装有滤板压紧装置，形成滤板开闭的下支承面。顶压板底面固定在压滤板框中的框架及橡胶隔膜形成的压力水腔卜，顶压板前面有压力水通往压力水腔。动压板的下面与液压缸的上座相连，形成压紧装置的上支承面。上面固定压滤板框的底板，两侧装有滚轮，左侧装有滤布托辊，随着动压板的上下滑行而开、闭压滤板框。支柱处作为承重支柱和滑道外，还用于支承滤液管、压力水管和料浆管。(4)滤布驱动装置在压滤机每两个工作循环之间滤布都要运行，以卸掉滤饼和清洗滤布。电动机带动皮带传动、减速机和带动滤布驱动辊设有限矩离合器，以保证滤布驱动力不致过大。另外一种滤布驱动方式是采用液压马达驱动。 (5)滤布张紧装置板框组开闭时，滤布长度的变化是通过张紧装置调整的，如图2-3所示。图2-3滤布驱动装置示意图板框组打开，滤布张紧，然后滤布运行，卸除滤饼。张紧辊上装有液力耦合器，以保证张紧力恒定。 (6)管路系统管路系统包括料浆管、滤液管、高压水管和冲洗水管，如图2-4所示。图2-4压滤机管路系统示意图料浆经料浆管和分配胶管进入每个板框，高压水经高压水管和胶管进入每个板框的隔膜上方，滤液经胶管和滤液管排出机外，如图2-4所示。管路系统包括：料浆进入管路、多余料浆返回管路、挤压水进入管路、挤压水返回管路、冲洗水管路、滤液流出回路、干燥空气进入管路等。2.2 压滤机的工作原理2.2.1 压滤机工作流程压滤机机构简单，工作可靠，适应性强，一般按以下流程进行：(1) 过滤由一主液压缸向上推动滤板，形成密闭的滤腔，料浆由料浆泵通过分布管进入每个滤腔。滤液通过滤布进入滤液通道，离开滤腔。滤饼在滤布上形成。(2)一次隔膜挤压在挤压阶段，挤压水泵将高压水送入橡胶隔膜上部的空间，滤腔中的液体就被挤压透过滤布，形成滤饼。 (3)滤饼洗涤洗涤液按料浆同样的通道送入滤腔。当它填充滤腔时，抬高橡胶隔膜上部的空间，顶向滤板，使挤压水流出。洗涤液透过滤饼层，置换滤饼中的母液，达到有效的洗涤效果。(4)二次隔膜挤压洗涤阶段结束后，滤腔中剩余的洗涤液被挤压水(或压缩空气)和隔膜挤出，过程同第一次挤压阶段， (5)滤饼风干最后滤饼的干燥由压缩空气完成。空气抬高橡胶隔膜，使挤压水流出。空气透过滤饼，降低滤饼的湿度 (6)滤饼卸出最后滤板打开，滤饼卸出，同时进行滤布洗涤。完成了上述的六个步骤，就完成了压滤机的一个工作流程。2.2.2 压滤机基本工作原理从结构上来讲，全自动立式压滤机主要有底架、集水槽、顶紧机构、压板和立柱、板框组、滤布驱动装置、滤布张紧装置、管路系统、集中润滑系统、高压水站和控制柜组成。几乎所有的压滤机都是通过板框构架一个个单独的滤腔，在滤腔中，面是滤布，另一面是隔膜。当料浆被注入滤腔，料浆中的部分水通过滤布流出滤腔，达到了固液分离的效果，称之为过滤。如果在固液分离的过程中，通过隔膜给滤腔施加压力，从而使过滤过程得到迅速进行，这就是压滤机的基本工作原理。3 压滤机液压系统方案设计针对压滤机液压控制系统所需完成的功能以及具体的工艺流程的分析，采用简化设计、节能设计等现代设计方法，设计液压快速严格定位回路及自动卸载回路，并以电气自动控制技术与液压技术相结合的方式，实现压滤机的工业自动化和节能化。以至于实现压滤机液压系统优化设计的目的，增强压滤机液压系统的可靠性，为实现全自动立式板框压滤机国产化提供可靠的保障，使整个工艺流程显得更加协调、灵活、可靠，减小了原材料的浪费，提高企业的经济效益3.1 立式压滤技术的主要工艺及原理立式压滤机的工作过程大致可描述如下：当压滤机滤板组件顶紧后，料浆由泵进入压滤机，通过进料分配管，进入各滤室。滤液通过滤布流入滤液收集区，然后通过卸流管流出。滤出的物料集结在滤布表面上，形成滤饼。在进浆成饼阶段，固体颗粒逐渐滞留在过滤布上形成滤饼，液体在压差作用下透过滤布，同时穿过厚度渐增的滤饼，并从其孔隙中排出，成饼速度的快慢取决于物料的粒度、粘度，粒度大、粘度小的物料容易形成滤饼。延长给料时间可阻增加滤饼厚度，但时间延长会降低其处理能力，滤饼过厚容易产生龟裂，卸饼时比较困难，给料时间的确定要根据物料的浓度、粒度、粘度等因素选择最佳的给料时间。成饼后，滤饼孔隙内充满了水，这些水主要是毛细水，还有少量的重力水和表面水。进一步排除这些水的方法是机械压榨和用空气吹干。高压水由泵送到板框的橡胶隔膜上方，隔膜挤压滤饼，这样就将滤饼中的水穿过滤布。挤压过程要根据不同物料来确定挤压时间、挤压力的大小。挤压时问越长，滤饼越密实，直到滤饼收缩到可能的厚度。滤饼越薄，挤压时间越短。挤压压力越大，滤饼越密实，密实速度越快。吹风脱水是空气逐渐取代滤饼孔隙中的残存水。挤压、吹风的时间和压力大小要根据物料的特性而定。当物料粒度细、粘度大时，挤压力大、时间长效果好。对粒度细、粘度小的物料，挤压力要适中、吹风时间长效果好。综合所有的立式压滤机分析，它们都共有两种不同的工艺组，分为长程序和短程序。长程序包括过滤、一次挤压、洗涤、二次挤压、吹干和卸饼六个过程，短程序则不包括洗涤和二次挤压过程。3.2压滤机液压系统的工艺要求压滤机的过滤部分由滤板构成，滤板由一个主液压缸向上推动、向下拉动顺次实现其闭合、打开动作，闭合时间设定为60s，各个滤板间由机械铰链连接，每两块滤板所形成的滤腔高度达40mm，过滤面积47m2， 这种全自动立式投框压滤机由多个板框水平重叠放置组成板框组件，整条滤布（无端环形）在板框间蛇形穿行；每个板框由下至上依次为隔膜、板框钢板（如两个浴缸倒扣在一起）、格栅板：两个板框重叠与滤布共同组成工作腔，从下到上依次是滤液腔、滤布、滤腔、隔膜、接压水腔。滤腔注满料浆后，向隔膜上方挤压水腔通入高压(约16MPa)水，隔膜向下挤压料浆，滤液透过滤布进入滤液腔，滤饼在滤布上形成。此后若向滤腔(滤饼上方)加入洗水，两次挤压可实现滤饼洗涤工序。为降低滤饼含湿量，需向滤腔通入高压（约0.8MPa）空气达到空气吹干的功效。卸饼时，板框组件由液压缸打开，滤布由液压马达驱动运行，滤饼从板框两边卸除，滤布用高压水从两边清洗。当板框打开或关闭时，滤布的持续张紧通过一个张紧辊(依靠重力)来实现。在压滤机中，液压系统所应完成的功能是：作为执行元件的主液压缸负责多层滤板的打开和闭合：另外的液压缸是滤布张紧缸，起到滤布的持续性张紧作用；为了防止压滤机在工作过程中压力的降低，增加了压力补充回路；对于压滤机的卸料由主驱动装置和辅助驱动装置来完成的，主驱动装置中的液压马达用来实现主驱动辊的驱动，辅助驱动装置用了七个辅助马达，用来实现对副驱动辊的驱动。3.3 压滤机液压系统的方案设计压滤机液压系统的方案设计是设计液压系统的关键，它对系统的性能及设计的合理性、经济性具有决定性的影响。拟订系统的设计方案包含两项内容：一是通过分析、对比选出合适的基本回路：二是把选出的基本回路进行有机的组合，构成完整的系统原理图。3.3.1 确定执行元件的形式在液压系统中的执行元件主要有液压缸和液压马达，要根据主机的运动要求来具体选用哪种形式。通常直线运动机构一般采用液压缸驱动，旋转运动机构采用液压马达驱动，但也不是绝对的。总之，要合理的选择执行元件，综合考虑液-机-电各种传动方式的相互配合，使所设计的液压传动系统更加简单、高效。遵循以上的设计原则，对于压滤机而言，执行元件包括负责滤板闭合和打开的主液压缸、负责滤布持续性张紧的滤布张紧缸、负责主驱动辊转动的主液压马达和负责辅助驱动辊转动的辅助驱动马达作为执行机构。液压缸根据行程及工作特点均选用单杆液压缸，液压马达选用低速大转矩径向马达。3.3.2 确定回路类型确定回路类型的原则：一般具有较大空间可以存放油箱且不另设散热装置的系统，都采用开式回路：凡允许采用辅助泵进行补油并借此进行冷却油交换来达到冷却目的的系统，都采用闭式回路。通常节流调速系统采用开式回路，容积调速系统采用闭式回路。这里采用的是闭式回路系统。3.3.3 选择合适的回路压滤液压系统包括以下几个主要的液压块：负责滤板打开和闭合的阀控缸回路负责高压油补给的补油回路实现滤布持续性张紧的阀控缸张紧回路完成压滤机卸料使命的阀控液压马达主驱动回路阀控液压马达辅助驱动回路。在液压块中，当实现主液压缸向上运行时，滤板实现闭合动作，因为在这一动作中需要的油量较大，所以采用了0l泵向液压缸的无杆腔进行供油；当滤板闭合后，两两形成了密闭的滤腔，采用平衡回路使滤板持续性的闭合，为防止油的泄漏，使压力降低，采用了高压的补油回路对主液压缸的无杆腔进行补油。而压滤机在这一状态下将顺序实现进料、过滤、一次挤压、洗涤滤饼、二次挤压、烘干滤饼等过程工序的完成；在完成滤布张紧的工序后，实现滤板的打开过程，也由这个液压块来完成，先使Ol泵卸荷，由液控单向阀卸压使无杆腔的压力降低，然后再实现滤板的打开过程的完成。负责高压油补给的补油。实现滤布持续性张紧的阀控缸张紧回路，实现滤布的持续性张紧，为卸料打下基础。完成压滤机卸料使命的阀控液压马达主驱动回路，由02泵来供油阀控液压马达辅助驱动回路，由02泵来供油，两个回路来完成压滤机的卸料过程，卸料的速度分别由各自回路中的调速阀来完成。3.4 编制整机的系统原理图政纪的系统原理图主要由以上所确定的各回路组合而成，将挑选出米的各个回路合并整理，增加必要的元件或辅助回路，加以综合，构成了一个完整的系统。在满足工作机构运动要求及生产率的前提下，力求所设计的系统结构简单、工作安全可靠、动作平稳、效率高、调整和维护保养方便。遵循以上的设计原则成具体遵循以下的原则：（1）去掉重复多余的元件，力求使系统结构简单，同时要仔细斟酌，避免由于某个元件的去掉或并用而引起相互干扰。（2）增设安全设施装置，确保设备和操作者的人身安全。（3）工作介质的净化必须引越重视。（4）对于大型的贵重设备，为确保生产的连续性，在液压系统的关键部位要架设必要的备用回路或备用元件。（5）为便于系统的安装、维修、检查、管理，在回路要适当装设一些截止阀、测压点。（6）尽量选择标准元件和定型的液压装置。遵循这样的原则，所设计的压滤机液压系统原理图如图3-1所示图3-1液压原理图4 液压系统中液压件的设计计算压滤机系统下部的液压缸为整个闭合滤板的主液压缸，设计其出杆长度1500，mm即为。滤板的自重，闭合时间设定为，各层滤板间采用机械铰链连接。所用的料浆固含量为，固体的真比2.13kg/dm3，洗涤液消耗为1.6m3/t所设计的压滤机可达到滤饼水分含量。当料浆充满滤腔时，料浆的总体积为： V料浆=56.4m3从而计算得到料浆的总质量与总重量：4.1 执行元件中主液压缸的分析4.1.1 执行元件主液压缸的工况分析（1）主液压缸的工作负载主缸工作负载的确定与压滤机的各道工序过程有直接的关系，应该根据压滤机的具体工作过程分别确定。负载的确定与进料、挤压1、挤压1I、洗涤滤液、打开压滤机各工序有关，工序不同具有的工作负载不同。进料阶段用进料泵将悬浮液从压滤机的进料管送进压滤机，而悬浮液经过分配管进入各滤室。因为料重为考虑到在进料的同时，还存在着一定的过滤，要适当的降低料重的值，这里取另外在进料的过程中，每个腔均存在着进料的压力作用，进料压力出下面的公式来估算：压滤机共有个腔，总的过滤面积为，从而得到每个腔平均承担的过滤面积为进料压力取值为，从而计算出进料的压力为最终得到的在进料阶段的工作压力为挤压I阶段的工作压力取挤压I阶段的压力为，从而计算得到的挤压I阶段的压力值为最终得到的在这道工序中的工作压力为洗涤滤饼阶段在洗涤滤饼这道工序中料的成分为固体滤饼和洗涤水，其中滤饼的固体消耗为从而可以计算出洗涤水的消耗为取从而计算得到洗涤水的质量为而固体滤饼的重量为从而得到对于考虑到本身存在着过滤的过程，所以取在洗涤滤饼的工序中工作压力为 取挤压II阶段的工作压力压滤机在挤压II工作过程中，工作负载总的重量为料重和挤压力之和，因为考虑到过滤作用，使料重减少了一部分，应该在计算中给予考虑，挤压力在这道工序中的挤压力最大。在挤压阶段的工作压力为式中最终得到 干燥滤饼阶段干燥工序中，存在干燥风的压力和固体滤饼的重力，构成了该道工序过程中的工作压力。打开压滤机工序中从上面的计算可以得出，只有在二次挤压的工序中的工作压力最大。（2）压滤机打开和闭合的过程中，机械铰链的摩擦负载机械铰链的摩擦负载与铰链之间的连接情况、放置状态、滤板的运动状态、主机的制造精度等有直接的关系，具体的计算可查阅相关的手册，这里因为是为了估算压滤机的负载情况，可以取安全系数来考虑。（3）惯性负载惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出，即式中：g为重力加速度vt时间内的速度变化值；t压滤机滤板启动、制动或速度转换时间。在这里惯性负载可以忽略不计。因为在压滤机实现各道工序的时候，30块滤板被关闭。（4）密封负载FS密封负载是指密封装置的摩擦力，其值与密封装置的类型和尺寸、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关，FS的计算详见有关手册。在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的参数，只无法计算，一般用液压缸的机械效率加以考虑，常取（5）背压负载背压负载是指液压缸回油腔背压所造成的阻力。在系统方案和液压缸结构没有确定之前，也无法计算，在负载计算时可暂不考虑。压滤机在各个工序的工作负载值为： 闭合压滤机 进料阶段 挤压阶段 洗涤滤饼阶段 挤压阶段 干燥滤饼阶段 打开压滤机阶段 根据上面所计算出的压滤机负载值，查参考文献P285页的表9-3，取液压缸工作压力P为25MPa。4.1.2 执行元件主液压缸的主要参数的确定(1)初选执行元件的工作压力，在这里由参考表4-1和表4-2来选取【3】。选定压滤机液压系统的工作压力为25 MPa。表4-1按负载选择工作压力负载力/KN55 1010202030305050工作压力MPa0.811.522.53344557表4-2各种设备常用系统工作压力设备类型磨床车、铣、镗床组合机床龙门刨床、拉床汽车、矿山机械、农用机械大中型挖掘机、起重运输机械、液压机工作压力MPa0.8224351010162030（2）确定主液压缸的主要结构参数，在这里，需要确定的主要结构尺寸是指液压缸的内径D和活塞杆的直径d。由以上的计算可知压滤机最大负载为挤压阶段的负载，负载值为 ，则有：由参考文献机械设计大典中表取（3）活塞杆的设计和计算活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。活塞杆直径d的计算一般情况下，由D来确定d，遵循这样的原则：当活塞杆在受拉状态下工作时，取，工作压力高取大值;当活塞杆在受压状态下工作时，取;采用差动连接并要求往返速度相等时，在这取d=0.707D。液压缸的机械效率一般取对于压滤机而言，主液压缸处于杆受压的状态，从而应用原则，确定d的尺寸为得到参考文献机械设计大典表将杆外径圆整为320mm。有了缸的内径D和活塞杆的直径d，可以得到无杆腔和有杆腔的面积值为（4）导向套的计算最小导向长度H的确定当活塞杆全部伸出时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度。如果导向长度过短，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性。因此对于一般液压缸，最小导向长度应满足：（5）端盖和缸底的设计与计算在单活塞杆液压缸中，有活塞杆通过的缸盖称为端盖，无活塞杆通过的缸盖称为缸头或缸底。端盖、缸底与缸筒构成封闭的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受液压力，而且必须具备一定的连接强度。端盖的设计计算端盖厚度h为： 缸底的设计缸底分为平缸底、椭圆缸底，半球形缸底，设计选用平缸底。4.1.3 主液压缸的工作腔的压力、流量和功率 (1)主液压缸工作腔压力的确定从表4-3，设计选取压滤机主液压缸背压为。从而计算出工作腔的压力表4-3执行元件背压的估计值系统类型背压MPa中低压系统08MPa简单系统，一般轻载节流调速系统0.20.5MPa出口带调速阀的调速系统0.50.8MPa出口带背压阀0.51.5MPa带补油泵的闭式回路0.81.5MPa中高压系统816MPa同上比中低压系统高50100高压系统1632MPa如锻压机械等初算时背压可忽略不计对于单杆的液压缸：差动快进阶段 无杆腔进油工进阶段 有杆腔进油快退阶段 式中：为液压缸在各个阶段的最大机械总负载；分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积；由可得工作腔的压力 闭合压滤机时，无背压进料阶段挤压阶段洗涤滤饼阶段挤压阶段风干滤饼阶段打开压滤机阶段，背压取，(2)压滤机在各道工序中流量的计算压滤机上行闭合滤板和打开滤板的时间均设定为1min，即60S。因为闭合压滤机和打开压滤机阶段，主液压杆总的出杆行程为15m。30块滤板闭合或打开过程均是顺次打开的，假定运行的速度均匀，设闭合时的速度为，打开的滤板速度为，则可得到速度的平均值如下所示，闭合压滤机时主液压缸的输入流量为主液压缸输入功率的计算闭合压滤机时打开压滤机时4.2执行元件中滤布驱动液压马达选取有参考文献P181页表92可查得。滤布的缠绕满足带传动的规律，而带传动所能传递的最大有效圆周力为： 上式中，各个符号的代表含义为：滤布的初拉力、包角、摩擦系数、带的单位长度质量、带速度等。而最大的转矩为： 根据此压滤机所选用的滤布材质可知道，而对于每个滤腔而言，总的滤布过滤面积为，共分30个腔，可以计算出平均每个腔所分得的过滤面积S为可以得到每个滤腔中滤布的长度为设定总的卸料时间为，可以得到滤布的卸料的平均速度为：选定由主机设定从而计算得到为上式中的取法，由参考文献可知，这里因为辅助驱动辊的最大转矩为：主驱动辊的最大转矩为：主马达排量为辅助马达的排量为式中压滤机需用低速大转矩径向马达。4.3 压滤机液压系统液压元件的结构设计和选择4.3.1 执行元件的计算（1）主液压缸的计算在上面的计算中已设定主液压缸的活塞直径，活塞杆直径， 液压缸工作行程长度根据执行机构实际工作的最大行程确定，按机构的运动要求，以及简化工艺和降低成本，查阅机械设计手册表23.6-35选取L=1500mm。确定主液压缸缸体的壁厚和缸体外经。参照参考文献工程力学中薄壁筒强度计算方法： 式中的缸体选用45热轧无缝钢管调质处理，屈服强度取安全系数从而得到材料的许用应力为：则 按热轧无缝钢管系列，并考虑要有一定的刚度，取从而得出主液压缸的外径为 主液压缸活塞杆的校核活塞杆强度的校核参照参考文献工程力学中的相关知识，活塞杆用45号钢，调质处理，则：得出设计的主液压缸活塞杆的强度足够。稳定性校核 参照工程力学中压杆稳定性计算方法进行，根据压滤机主液压缸与滤板铰链连接