磨床磨削冷却液磁滚纸带过滤机设计

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1、 摘 要本文主要介绍纸带过滤机的分类：纸带过滤机、强迫式纸带过滤机，并重点介绍了常用的几种有代表性的纸带过滤机和强迫式纸带过滤机的结构以及他们的工作原理。最后，分析了磁滚纸带过滤机的机构以及工作过程，并就企业如何选型做了分析。关键词:纸带过滤机强迫式纸带过滤机 磁滚纸带过滤机ABSTRACTThis paper describes the classification of paper tape filter: The gravity paper tape filter, forced-style paper tape filter, and highlights several monly

2、used filter paper tape representative and obsessive tape filter structures and their works. Finally, introduce the magnetic rollpaper tape filter institutions and the working process, and does the analysis on enterprise selection. Keyword:gravity paper tape filter，obsessive paper tape filter， magnet

3、ic roll paper tape filter目 录引言1一、纸带过滤机概述21、纸带过滤机的作用22、纸带过滤机的组成和原理2二、纸带过滤机的种类及特点2 1、重力式纸带过滤机2 2、强迫式纸带过滤机4三、磨床磨削冷却液磁滚纸带过滤机设计原理61、磁滚纸带过滤机的结构72、磁滚纸带过滤机的工作过程83、磁滚纸质过滤器的主要性能指标8结论11参考文献12致谢1312 / 15引 言用于机床切削液冷却液过滤的纸带过滤机，比较普及的形式是以冷却液自重形成的压强透过滤纸完成过滤的，机器由传动机构、链条、链网及发令机构等部分组成。工作时，污液通过纸带，细微的切屑及杂质被吸附到纸带上表面，切屑及杂质

4、逐渐堆积直至纸带堵塞，此时污液液面上升，浮起浮子，发讯机构发讯，减速机带动链条和链条链网运动，将污物及脏纸带排入排污箱，污液液面随之下降，发讯机构发讯，减速机停止工作，机器进入下一工作循环，从而实现纸带自动更新。随着数控加工技术的发展，数控机床对为其提供服务的机床辅机的要求也越来越高，切削技术和切削工艺的不断创新对切削液的性能提出了更高要求。为了提高切屑液的循环利用效率，故而对切屑液的净化处理装置的要求也越来越高。为了提高加工产品质量，降低成本，提高生产效率，减少环境污染，将机床切削液(油质，水质)中的铁磁性切屑和磨屑分离出来就显的非常有必要。磁滚纸质过滤器就应运而生了。磨床磨削冷却液磁滚纸带

5、过滤机设计一、纸带过滤机概述1、纸带过滤机的作用纸带过滤机，用于金属磨削加工或其它加工中的冷却液过滤，也适用于毛胚零件清洗系统的清洗液、工业用水、有机溶液及其他溶液中杂质的清除。2、纸带过滤机的组成和原理纸带过滤机主要由以下几部分组成：液箱、废布箱、过滤无纺布（通称过滤纸）、传动结构、发讯机构、驱动装置、水流缓冲装置、电控装置及液泵等。纸带过滤机是依靠液体自身的重力透过滤布，隔离杂物，从而达到净化液体目的。传动机构的链条、丝网形成一定的液池深度，滤布铺在链条、丝网上。工作时携有杂质的污液通过水流缓冲装置流到无纺布上时，杂质被滤布隔离形成滤饼，滤饼越来越厚，污液液面上升，浮起液位控制器发讯，减速

6、机启动，拖动滤布，污物及脏布落入脏纸箱，从而实现滤布的自动更换；滤布更新后污液液面下降，减速机停止转动，机器进入下一步过滤循环。过滤后的纯净液体由液泵输送至主机。二、纸带过滤机的种类及特点目前，纸带过滤机可分为两大类重力式纸带过滤机、强迫式纸带过滤机1、以冷却液自重形成的压强透过滤纸完成过滤的重力式纸带过滤机：平卧型纸带过滤机、鼓式纸带过滤机和弧式纸带过滤机。这种过滤机一般过滤量50L/min-2000L/minX围内，过滤精度15-20微米左右，单位占地面积较小，适合用于单机过滤。平卧型纸带过滤机：平卧型过滤机滤纸支撑面是由柔性金属编织网构成，金属网不仅支撑滤纸，同时由动力驱动其行走并带动滤

7、纸行走，从而更新过于堵塞的滤纸。柔性金属编织网靠自重与一定量的冷却液重量的叠加形成的窝形底，这个窝形底就是过滤前液体缓存的区域。这种结构的缺点是过滤机难以形成太大的流量，除非以庞大的体积牺牲整体加工系统总体布局为代价。金属编织网有限的柔性限制了窝形底的深度，使得作用在滤纸表面的缓存液体高度度值h非常有限，即使h可以继续增加，从物理特点来看，如果滤纸以同样的窝形附贴在支撑金属网上，过大的h值势必会使滤纸产生以窝底为中心向四周放射形的皱褶，最终导致滤纸跑偏、紊乱。与其他类型相比在同流量条件下，平卧型型过滤机占地面积较大。由于此类过滤机结构、操作都相对简单，属于早期技术相对成熟产品。它的滤纸是浮铺在

8、金属网表面上的，金属网运行时是靠与滤纸之间的摩擦力带动滤纸行走的，当滤纸面承载较小时，摩擦力不足以带动滤纸轴转动，会产生相对滑动现象，即运纸机构行走而滤纸不走。鼓型纸带过滤机：为了减小占地面积，增加过滤前液体缓存高度，出现了鼓型纸带过滤机。因其结构主体是转鼓，故而得名。转鼓是由两片相连的辊轮组成，由滤纸支撑网相连的两条套筒滚子链骑压在转鼓的两个轮缘上，动力轴上的链轮驱动链子运行时带动转鼓转动，压在链子与轮缘之间的滤纸也随之行走，从而实现输出污纸的功能。相对同等流量平卧式纸带过滤机，鼓型纸带过滤机减小了占地面积，虽然增加了高度，但高度的增加对于大多数用户来说并不敏感。原因是转鼓使滤纸形成半月形腔

9、体，使得作用在滤纸表面的缓存液体高度度值h有了很大提高，因此液体过滤流量有了显著提高。为了防止液体在转鼓边缘处侧漏，在浮动的传动轴处设置了X紧簧，X紧簧的拉力作用，使链子及滤纸紧压在轮缘上。随着转鼓内液体高度增加，作用在滤纸支撑面的压力增大，骑压在轮缘的链子、滤纸有可能离开轮缘而产生缝隙造成液体侧漏，影响过滤质量，所以X紧簧的X力必须大于液体极限高度时的重力，才不至于产生侧漏。为了提高缓存液体高度，增加流量，就要尽可能加大滤纸支撑面在转鼓上的包角，这也势必增加污纸输出口的高度。实际上，液面高度受许多条件限制，诸如装配工艺、液位电信号反馈设置、转鼓轴端密封等因素，为了权衡这些因素，协调设备的总体

10、综合机能，缓存液面高度只能低于转鼓中心一定尺寸方可实现正常运行。实践证明，当污纸输出高度高于转鼓中心轴时，输出的污纸极易附贴在支撑面绞回设备内腔，再则，随着包角增大，污纸输出口内侧滤纸与垂直面的夹角会随之减小，甚至为负值，这样滤纸上的污物很难随滤纸“爬出”，所以在转鼓内积存液体高度的极限是转鼓的半径。弧型纸带过滤机：弧型纸带过滤机的基型取自于平卧式纸带过滤机，弧型纸带过滤机在主体框架两侧安置了弧型导轨，滤纸支撑面沿导轨下缘分布形成谷底，弧型导轨的曲率确定了缓存液体深度。为了提高缓存液体高度，增加流量，就要尽可能加大弧型导轨的曲率，随着弧型导轨的曲率增大，污纸输出口内侧滤纸与垂直面的夹角会随之减

11、小，值过小时滤纸上的污物很难随滤纸“爬出”污纸输出口，所以弧型导轨的曲率也不能无限制增大。根据污物颗粒吸附力的不同，弧形导轨圆心角取80110较为适宜。同属于以强制手段形成液体缓存空间，相对鼓型纸带过滤机而言，谷型纸带过滤机省去了转鼓的上部分空间，因此，谷型纸带过滤机综合了平卧型纸带过滤机和鼓型纸带过滤机的优点。2、强迫式纸带过滤机主要有真空负压纸带过滤机、正压式纸带过滤机和霍夫曼纸带过滤机，这种过滤机能够做到5000L/min的的流量，过滤精度10微米，全自动过滤，含冲刷、除油、增氧系统，这种过滤形式为近几年发展的趋势，例如负压式综合过滤系统有江海过滤，包含刮屑系统、过滤系统、磁分离系统、增

12、氧系统、除油系统、收纸系统组成。真空负压纸带过滤机：真空负压纸带过滤机主要由脏液箱、筛孔板、负压室、净液箱、过滤泵、供液泵、刮板排污机构、滤纸刮渣机构、除油机、增氧机构、废纸收卷机构和可编程逻辑控制器（PLC）控制系统组成。工作原理：过滤机真空室上方设有不锈钢栅板，栅板上面铺设无纺布，冷却液经过无纺布时，冷却液中的切屑被无纺布截留，形成滤饼，当滤饼越来越厚时，真空度也越来越高，当真空度达到设定值时，自动开启气动蝶阀，净液箱内的净液充入真空室，消除真空室负压，无纺布紧贴栅板的压力也随之消除，这时自动启动刮板链驱动电机，将无纺布移动一定长度，废无纺布及带出的切屑送入集屑箱，同时将新无纺布铺设到栅板

13、上，这时刮板链驱动电机停，气动蝶阀关闭，过滤机恢复正常过滤，这样精过滤机就完成了一个循环，如此周而复始，连续向机床供给洁净的冷却液，过滤精度可以达到1020m。系统控制：整个处理过程包括液位控制、走纸控制、刮板排污控制、过滤泵和供液泵开停控制、补水控制、手/自动控制、指示灯的工况指示以及故障报警控制，全部由可编程控制器控制自动进行。可实现机加工车间冷却液的集中过滤处理，一般过滤系统置于地坑中，使车间整洁美观。其主要包括过滤系统、增氧系统、除油系统、供回液系统、管路冲刷系统等。正压式纸带过滤机：机床给压过滤机也称正压过滤机，是采用国外先进技术设计制造的高效型过滤设备，该产品能将机床冷却液中大于过

14、滤精度的各种杂质滤除并自动排出，有效地控制冷却液的清洁度，提高产品质量，降低废品率，提高滤饼含固率，降低生产运行成本，提高公司文明生产环境。是一种有效的机床冷却液过滤装置。主要组成结构及工作过程：平床过滤机主要由本体、滤纸输送装置、污液箱、净液箱、气囊、控制阀门及电气控制系统组成。本体由固定的下箱体和活动的上箱体组成。上箱体与若干气囊连接，可以垂直升降。工作时上箱体由压紧气囊夹紧。上箱体和下箱体之间夹有过滤纸和金属钢带组成的过滤层。金属钢带有支撑和输送滤纸的作用。上箱体、下箱体和过滤层形成平床过滤机的上下室。上下室结合处装有橡胶密封件。工作时，压紧气囊夹紧上箱体，污液在一定压力作用下经管道进入

15、上室，在重力作用下，冷却液经过过滤层进入下室成为净液，杂质被过滤层截留在过滤纸上表面形成滤饼。随着滤饼的加厚，上室的压力不断增大，这样在过滤层上下表面形成了一定压力差，滤液在压力作用下继续过滤。这样滤饼越来越厚，当滤饼厚度增加到一定厚度，使得上室压力达到设定压力时，污液泵关闭，同时污液供液管路上的控制阀门也关闭，同时，排水管路上的控制阀门打开，四位控制阀门动作，由污液管向上室注入压缩空气，这样，上室内的积水在气压作用下，由排水管路排出过滤机上室，当PLC检测到积水排净后，自动关闭排水控制阀，继续向上室注入压缩空气，将滤饼压干，当PLC检测到这个过程结束后，自动关闭压缩空气阀门，上箱抬起阀门动作

16、将上室抬起，然后滤纸驱动减速电机驱动钢带将废布输出过滤区，同时走入新纸。废布上的滤渣由刮板刮下落入小车，废布收卷到木棒上。当滤纸输出结束，上室落下，压紧气囊夹紧，污液控制阀打开，污液泵动作，开始下一个循环过程。以上过程由PLC自动控制，整个过程分为过滤、排水、压干、脏纸输出等几个过程。霍夫曼纸带过滤机：霍夫曼纸带过滤机主要由机架槽体、离心风机及风管、过滤纸带运行系统、液位控制系统、净液腔负压发讯装置组成。霍夫曼式过滤机的上部是污液腔，污液经铺设在不锈钢网带上的无纺布过滤后进入净液腔，经净液管流入净液箱。过滤机上部装有循环风机，由净液腔抽风送入污液腔，加速其过滤并在净液腔中形成微负压。无纺布上大

17、于 50um 的颗粒被无纺布截留，慢慢形成滤饼，随着时间的延长，滤饼越来越厚，滤速越来越慢，净液腔的真空度越来越高，当真空度达到设定值或污液腔达到高液位时，系统自动发出信号，驱动不锈钢网带的减速机电机启动，将无纺布向前移动一定长度；另一方面将滤饼送到集屑箱内，同时新的无纺布被铺设到不锈钢网带上，这样就完成了一个过滤循环，如此周而复始，连续不断。霍夫曼式过滤机底座采用工字钢，骨架采用型钢，箱体表面采用普通钢板，使其整体结构合理，坚固且无变形。不锈钢网带采用不锈钢钢条板制成，具有耐压，耐腐蚀，无变形等特点。.经精细装配，保证其表面光滑平整，无纺布运行自如。霍夫曼式过滤机的不锈钢网带将带有滤饼的废无

18、纺布带出排污口，要缓慢经过槽体的一段斜臂，由于运行网带缓慢，故废渣进入接渣箱前，其带有的乳化液已基本沥干，能保证排出物基本干燥。在电控系统，装有电流过载保护装置，在减速机电机及风机电机过载的情况下，自动停机，排除故障后，系统恢复正常运行。三、磨床磨削冷却液磁滚纸带过滤机设计原理从20世纪中期数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价

19、格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用X围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。随着数控加工技术的发展，数控机床对为其提供服务的机床辅机的要求也越来越高，切削技术和切削工艺的不断创新对切削液的性能提出了更高要求。为了提高切屑液的循环利用效率，故而对切屑液的净化处理装置的要求也越来越高。在磨削加工中，随着加工精度的提高，高速磨削和强力磨削技术飞速发展，除了选择合理的磨削参数以外，还必须提高磨削液的循环质量。磨床下来的屑无非两种，一是铁屑粉末，二是砂轮粉末，那么如果只用纸带过滤机，完全可以达到过滤效果，过滤精

20、度一般为25-30微米左右。过滤机上的无纺布可以隔离掉几乎所有的杂质，从而达到过滤、净化的效果。这是我们从过滤方面来讲的。但纸带过滤机是依靠无纺布过滤的，这种过滤机使用的无纺布是一种耗材，一次性的消耗品，所以我们再从消耗品的方面来看下。如果在磨削液进入纸带过滤机之前加上一套磁性分离器，那么磁性分离器利用铁氧体磁铁可以吸附磨削液里60%的铁末和少量的砂轮末，这些被吸附的杂质会直接由磁性分离器的刮屑板挂掉，这样一来，在进入纸带过滤机进行过滤的磨削液所含的杂质很大大减少，无纺布的消耗也会大幅度减少，一般不配磁性分离器的磨床消耗一卷无纺布大概需要1个月左右，而配套磁性分离器的过滤机所消耗无纺布的时间大

21、概在3-5个月（当然，这也要看磨床所加工工件的精细度和杂质含量）。此外，为了提高加工产品质量，降低成本，提高生产效率同时分离器滚筒用强大的磁力，提高加工性能和刀具寿命，减少环境污染，将机床切削液(油质，水质)中的铁磁性切屑和磨屑分离出来就显的非常有必要。加之磁性分离器无任何耗材，使用寿命也很长，因此很多机床厂很青睐选用磁性过滤机组合。此外，磁性分离器有普通磁性和强磁磁性的区分，磁性越高，吸附力越强，分离效果越是明显。1、磁滚纸带过滤机的结构磁滚纸带过滤机在现有的重力纸带过滤机的机床上加上磁滚分离装置，主要由液箱、集污箱、过滤无纺布纸带、磁辊分离袈置、减速机、传动机构、发讯机构、液泵等几部分组成

22、。 磁性分离器主要由磁鼓、壳体、导流板、橡胶压辊、减速电机等几部分组成。它利用磁性吸附原理，依靠连续转动的磁鼓清除铁屑和其他导磁金属末。其分离过程：脏的磨削液沿导流板流经缓慢转动的磁鼓的吸附区域，在磁场的作用下，导磁的固体粒子被磁化，吸附到磁鼓外表面上，并被带出分离区，经过橡胶辊的碾压脱水，被紧靠磁鼓的刮刀刮离磁鼓，沿导屑板落入渣车。其在分离出磁性固体颗粒的同时，也能清除部分非磁性杂质。 2、磁滚纸带过滤机的工作过程工作中含有大量杂质的污液首先通过磁滚分离装置（当被过滤液体中导磁类杂质较多时，可选配，实行二级过滤以改善过滤效果。）将大量的导磁切屑分离出来。传动机构上的链条、丝网及铺在其上的纸带

23、均成弧面状，污液通过纸带时，细微的切屑及杂质被吸附到纸带的上表而，切屑及杂质逐渐堆积直至纸带堵塞。此时污液液位上升，浮起浮子，发讯机构发讯，减速机带动链条和丝网运动，将污物及脏纸带排入集污箱，从而实现纸带的自动更换。纸带更新后，污液液位随之下降，减速机停止工作，机器进入下一工作循环。进入液箱的净化液由液泵输送至主机。磁滚过滤装置能够充分滤除冷却液（油）中的各类金属，尤其适用于磨床、布磨机等精加工机床。3、磁滚纸质过滤器的主要性能指标磁滚纸质过滤器主要性能指标有过滤精度，压降特性、纳垢容量，除此之外还有工作压力和工作温度等参数。1）过滤精度过滤精度是指过滤器对不同尺寸颗粒污染物的滤除能力，常用绝

24、对过滤精度，过滤比和过滤效率等指标来评定，过滤精度分为粗（d0.1mm）、普通（d0.01mm）、精（d0.005mm）、和特精（d0.001mm）四个等级。(1)绝对过滤精度是指能够通过过滤器的最大坚硬污染颗粒的尺寸，以微米表示。它可用试验方法测定。(2)过滤比(值) 是指过滤器上游油液中单位容积中大于某给定尺寸x的污染物颗粒数Nu与下游油液中单位容积中大于同一尺寸的污染物颗粒数Nd之比值，即对某一尺寸x的污染颗粒而言，其过滤比x的表达式为xNu/Ndx=75时 ,则绝大部分尺寸大于x的污染颗粒被滤除,因此x值可认为是该过滤器的绝对过滤精度。过滤比已被国际标准化组织采纳作为评定过滤器过滤精度

25、的性能指标。(3)过滤效率Ec 反映过滤器滤除油液中污染颗粒的能力，可用下式表示 Ec(Nu-Nd)/ Nu1-(1/)Ec与的关系见表6-1。表6-1 过滤效率Ec与过滤比的关系过滤比值121020751001000过滤效率Ec (%)050909598.669999.92）压降特性液压回路中的过滤器对油液来说是一种液阻，因而油液经过时必然要产生压降。一般来说，在滤芯尺寸和油液流量一定的情况下，滤芯的过滤精度越高，则其压降越大，在流量一定的情况下，滤芯的有效过滤面积越大，或油液的粘度越小，则压降越小。滤芯所允许的最大压降，应以使滤芯不致发生结构性破坏为原则。通常，航空、舰艇用过滤器的初始压降

26、不应超过0.25MPa；机械用过滤器的压降不大于0.08 MPa0.15MPa。3）.纳垢容量过滤器在压力降大于其规定限值之前截留的污染物的问题称为纳污容量，以重量(g)表示。过滤器的纳垢容量越大，则其寿命越长，所以它是反映过滤器寿命的重要指标。过滤器的有效过滤面积越大，则纳垢容量也就越大。过滤器的设计过滤面积为式中，q为过滤器的额定流量(L/min)；为油液的动力粘度(Pas)；p为压力降(MPa)；为滤芯单位面积的通油能力(L/cm2),由实验确定。在油温为20时，对特种滤网0.0030.006；纸质滤芯0.035；线隙式滤芯10；一般网式滤芯2。配套磨床过滤机是否选用纸带过滤机还是磁性纸

27、带过滤机组合要根据一下几点：磨削量是否很大，如果杂质含量比较大，最好选用磁性分离器组合；磨削精度大小如何，精度很小的话最好选用加磁性分离器并且强磁磁性的分离器；磨削液类型，例如是水性的还是油性的，这与选型有很大关系；还有一种磁性分离器是梳齿型的，这中适用于杂质颗粒加大的分离上，例如加工中心。总而言之，磨床配套的过滤设备牵扯的要点无非是流量、尺寸、磨削性质。结 论本文主要介绍纸带过滤机的分类：纸带过滤机、强迫式纸带过滤机，并重点介绍了常用的几种有代表性的纸带过滤机和强迫式纸带过滤机的结构以及他们的工作原理。最后，分析了磁滚纸带过滤机的机构以及工作过程，并就企业如何选型做了分析。参考文献： 1、X

28、文纬，吴克坚，机械原理M，高等教育，19972、濮良贵，纪名刚，机械设计M，高等教育，20063、祝燮权.实用五金手册M，某科学技术，20064、戴枝荣，X远明，工程材料M，高等教育，20065、X鸿文，材料力学M，高等教育，19926、裘文言，X祖继，机械制图M，高等教育，20047、廖念钊，莫雨松，互换性与技术测量M，中国计量，20068、黄健求，机械制造技术基础M，机械工业，20059、周开勤，机械零件手册M，高等教育，2001致 谢到此，经过几个月的努力毕业设计终于完成，我觉得这几个月过的很充实，因为通过这次设计我综合运用了学到的很多知识，也是所学内容的一次复习和总结，而且锻炼了自己理论联系实际的能力，这为我在以后的工作中奠定了很好的基础。当然，本设计也存在了很多的问题，虽然有些地方做的不够完善，但是它教会了我接受新知识的能力。在此我要向所有帮助过我的老师，同学们表达深深的谢意！