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寧大學
畢業(yè)設計(論文)
手動式螺母破拆器設計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
摘 要
主要運用了液壓缸的原理。本設計可以方便的切開六角螺母，以手動的人力來提供動力，所以尤其適合于野外作業(yè)，并且本產品切割的六角螺母切口平整基本無毛刺。本螺母破拆器可以實現(xiàn) 寬度在螺母規(guī)格M10-M68、重量G<20kg
工作力F<1000N的六角螺母的拆卸，使用起來快速方便安全。本設計廣泛運用于變電所，供電局，工廠，建筑工程以及廣大電力行業(yè)接、裝電力線路的六角螺母的切斷。
關鍵字：液壓 液壓缸 手動破拆螺母器
ABSTRACT
The main use of the principle of hydraulic cylinder. This design can easily cut the six angle nut, manually by human to provide power, so it is especially suitable for field operation, and the product is cutting six corner section is smooth without burr. The cutting machine can realize the width at the nut specifications M10-M68, weight G<20kg work force F<1000N six angle nut disassembly, convenient and safe use of fast. The design is widely used in the substations, power supply bureau, factories, construction as well as the vast majority of the power industry, power line connected with the six corner cutting.
Keywords: hydraulic cylinder manual dismantling nut device
目 錄
摘 要 2
ABSTRACT 3
目 錄 4
前言 5
第1章 液壓螺母破拆器概述 9
1.1本設計的介紹，用途和前景 9
1.2本設計的原理 9
1.2.1液壓缸原理 10
1.2.2單向閥原理 11
1.2.3回路原理介紹 12
第2章 液壓螺母破拆器主要計算 13
2.1密封 13
2.2定位和連接 20
2.3材料的選擇 23
2.4加工 24
2.5本產品的使用方法和注意事項 24
2.6本設計的技術參數(shù)和設計計算 25
2.6.1技術參數(shù) 25
2.6.2計算 25
第3章 使用要求 28
參考文獻 29
致謝 30
前言
“液壓與氣動傳動”是機械類及其自動化專業(yè)的 技術基礎課程 。通常來講，一般的機械設備是由動力裝置，傳動裝置，工作執(zhí)行裝置和控制操縱裝置組成。傳動裝置有機械傳動，電力傳動，液壓傳動，氣壓傳動和它們的組合等形式。液壓傳動是與機械傳動，電力和氣壓傳動等相并列的一種傳動形式，是機械設備設計、使用和維護所必須掌握的技術和知識。讓學生掌握液壓與氣壓傳動的基礎知識，掌握各種液壓和氣動元件的工作原理、特點、應用和選用方法，熟悉各類液壓與氣動基本回路的功用、組成和應用場合，了解國內外先進技術成果在機械設備中的應用。
液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動 ， 是根據(jù) 17 世紀帕斯卡 提 出的液體靜壓力傳 動 原 理 而發(fā)展起來的一門新興技術 ， 是工農業(yè)生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的 重要 標志。
1795 年英國約瑟夫·布拉曼 (Joseph Braman,1749 -- 1814) ，在倫敦用水作為工作介質 , 以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上 , 誕生了世界上第一臺水壓機。 1905 年將工作 介質水改為油 , 又進一步得到改善。
第一次世界大戰(zhàn) (1914 -- 1918) 后液壓傳動廣泛應用 , 特別是 1920 年以后 , 發(fā)展更為 迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的 20 年間 , 才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產階段。 1925 年維克斯 (F.Vikers) 發(fā)明了壓力平衡式葉片泵 , 為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎。 20 世紀初康斯坦丁·尼斯克 (G · Constantimsco) 對能量波動 傳遞所進行的理論及實際研究 ;1910 年對液力傳動 ( 液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 ) 方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。
第二次世界大戰(zhàn) (1941 -- 1945) 期間 , 在美國機床中有 30% 應用了液壓傳動。 應該指出 , 日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動 ,1956 年成立了 “ 液壓工業(yè)會 ” 。近 20~30 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，屆世界領先地位。
液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發(fā)電廠渦輪機調速裝置、核發(fā)電廠等國；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。
氣壓傳動的應用歷史悠久。從 18 世紀的產業(yè)革命開始 , 氣壓傳動逐漸被應用于各類行業(yè)中 。 如礦山用的風鉆 , 火車的剎車裝置等。而氣壓傳動應用于一般工業(yè)中的自動化、省力化則是近些年的事情。目前世界各國都把氣壓傳動作為一種低成本的工業(yè)自動化手段。國內外自 20 世紀 60 年代以來 , 氣壓傳動發(fā)展十分迅速 , 目前氣壓傳動元件的發(fā)展速度已超過了液壓元件 , 氣壓傳動已成為一個獨立的專門技術領域。
氣壓傳動技術應用也相當普遍，許多機器設備中裝有氣壓傳動系統(tǒng)，在工業(yè)各領域，如機械、電子、鋼鐵、運輸車輛及制造、橡膠、紡織、化工、食品、包裝、印刷和煙草領域等，氣壓傳動技術已成為基本組成部分。在尖端技術領域如核工業(yè)和宇航中，氣壓傳動技術也占據(jù)著重要的地位。
目前 , 它們分別在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化和執(zhí)行件柔性化等方面取得了很大的進展。同時 , 由于與微電子技術密切配合 , 能在盡可能小的空間內傳遞盡可能大的功率并加以準確的控制 , 從而更使得它們在各行各業(yè)中發(fā)揮出了巨大作用。
應該特別提及的是 , 近年來 , 世界科學技術不斷迅速發(fā)展 , 各部門對液壓傳動提出 了更高的要求。液壓傳動與電子技術配合在一起 , 廣泛應用于智能機器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震予測及各種電液伺服系統(tǒng) , 使液壓傳動的應用提高到一個嶄新的高度。目前，液壓傳動發(fā)展的動向 , 概括有以下幾點 :
1. 節(jié)約能源 , 發(fā)展低能耗元件 , 提高元件效率 ;
2. 發(fā)展新型液壓介質和相應元件 , 如發(fā)展高水基液壓介質和元件 , 新型石油基液壓介質 ;
3. 注意環(huán)境保護 , 降低液壓元件噪聲 ;
4. 重視液壓油的污染控制 ;
5. 進一步發(fā)展電氣－液壓控制，提高控制性能和操作性能 ;
6. 重視發(fā)展密封技術，防止漏油 ;
7. 其它方面，如元件微型化、復合化和系統(tǒng)集成化的趨勢仍在繼續(xù)發(fā)展，對液壓系統(tǒng)元件的可靠性設計、邏輯設計，與電子技術高度結合，對故障的早期診斷、預測以及防止失效的早期警報等都越來越受到重視。
液壓技術的發(fā)展
1?發(fā)展歷程
我國液壓（含液力，下同）、氣動和密封件工業(yè)發(fā)展歷程，大致可分為三個階段，即：20世紀50年代初到60年代初為起步階段；60~70年代為專業(yè)化生產體系成長階段；80~90年代為快速發(fā)展階段。其中，液壓工業(yè)于50年代初從機床行業(yè)生產仿蘇的磨床、拉床、仿形車床等液壓傳動起步，液壓元件由機床廠的液壓車間生產，自產自用。進入60年代后，液壓技術的應用從機床逐漸推廣到農業(yè)機械和工程機械等領域，原來附屬于主機廠的液壓車間有的獨立出來，成為液壓件專業(yè)生產廠。到了60年代末、70年代初，隨著生產機械化的發(fā)展，特別是在為第二汽車制造廠等提供高效、自動化設備的帶動下，液壓元件制造業(yè)出現(xiàn)了迅速發(fā)展的局面，一批中小企業(yè)也成為液壓件專業(yè)制造廠。1968年中國液壓元件年產量已接近20萬件；1973年在機床、農機、工程機械等行業(yè)，生產液壓件的專業(yè)廠已發(fā)展到100余家，年產量超過100萬件，一個獨立的液壓件制造業(yè)已初步形成。這時，液壓件產品已從仿蘇產品發(fā)展為引進技術與自行設計相結合的產品，壓力向中、高壓發(fā)展，并開發(fā)了電液伺服閥及系統(tǒng)，液壓應用領域進一步擴大。氣動工業(yè)的起步比液壓稍晚幾年，到1967年開始建立氣動元件專業(yè)廠，氣動元件才作為商品生產和銷售。含橡塑密封、機械密封和柔性石墨密封的密封件工業(yè)，50年代初從生產普通O型圈、油封等擠壓橡塑密封和石棉密封制品起步，到60年代初，開始研制生產機械密封和柔性石墨密封等制品。70年代，在原燃化部、一機部、農機部所屬系統(tǒng)內，一批專業(yè)生產廠相繼成立，并正式形成行業(yè)，為密封件工業(yè)的發(fā)展成長奠定了基礎。
??? 進入80年代，在國家改革開放的方針指引下，隨著機械工業(yè)的發(fā)展，基礎件滯后于主機的矛盾日益突出，并引起各有關部門的重視。為此，原一機部于1982年組建了通用基礎件工業(yè)局，將原有分散在機床、農業(yè)機械、工程機械等行業(yè)歸口的液壓、氣動和密封件專業(yè)廠，統(tǒng)一劃歸通用基礎件局管理，從而使該行業(yè)在規(guī)劃、投資、引進技術和科研開發(fā)等方面得到基礎件局的指導和支持。從此進入了快速發(fā)展期，先后引進了60余項國外先進技術，其中液壓40余項、氣動7項，經消化吸收和技術改造，現(xiàn)均已批量生產，并成為行業(yè)的主導產品。近年來，行業(yè)加大了技術改造力度，1991~1998年國家、地方和企業(yè)自籌資金總投入共約20多億元，其中液壓16億多元。經過技術改造和技術攻關，一批主要企業(yè)技術水平進一步提高，工藝裝備得到很大改善，為形成高起點、專業(yè)化、批量生產打下了良好基礎。近幾年，在國家多種所有制共同發(fā)展的方針指引下，不同所有制的中小企業(yè)迅猛崛起，呈現(xiàn)出勃勃生機。隨著國家進一步開放，三資企業(yè)迅速發(fā)展，對提高行業(yè)水平和擴大出口起著重要作用。目前我國已和美國、日本、德國等國著名廠商合資或由外國廠商獨資建立了柱塞泵/馬達、行星減速機、轉向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、靜液壓傳動裝置、液壓件鑄造、氣動控制閥、氣缸、氣源處理三聯(lián)件、機械密封、橡塑密封等類產品生產企業(yè)50多家，引進外資2億多美元。
2 目前狀況
基本概況
經過40多年的努力，我國液壓、氣動和密封件行業(yè)已形成了一個門類比較齊全，有一定生產能力和技術水平的工業(yè)體系。據(jù)1995年全國第三次工業(yè)普查統(tǒng)計，我國液壓、氣動和密封件工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在100萬元以上的國營、村辦、私營、合作經營、個體、“三資”等企業(yè)共有1300余家，其中液壓約700家，氣動和密封件各約300余家。按1996年國際同行業(yè)統(tǒng)計，我國液壓行業(yè)總產值23.48億元，占世界第6位；氣動行業(yè)總產值4.19億元，占世界第10位。
當前供需概況
??? 通過技術引進，自主開發(fā)和技術改造，高壓柱塞泵、齒輪泵、葉片泵、通用液壓閥門、油缸、無油潤滑氣動件和各類密封件第一大批產品的技術水平有了明顯的提高，并可穩(wěn)定的批量生產，為各類主機提高產品水平提供了保證。另外，在液壓氣動元件和系統(tǒng)的CAD、污染控制、比例伺服技術等方面也取得一定成果，并已用于生產。目前，液壓、氣動和密封件產品總計約有3000個品種、23000多個規(guī)格。其中，液壓有1200個品種、10000多個規(guī)格（含液力產品60個品種、500個規(guī)格）；氣動有1350個品種、8000多個規(guī)格；橡塑密封有350個品種、5000多個規(guī)格，已基本能適應各類主機產品的一般需要，為重大成套裝備的品種配套率也可達60%以上，并開始有少量出口。
??? 1998年國產液壓件產量480萬件，銷售額約28億元（其中機械系統(tǒng)約占70%）；氣動件產量360萬件，銷售額約5.5億元（其中機械系統(tǒng)約占60%）；密封件產量約8億件，銷售額約10億元（其中機械系統(tǒng)約占50%）。據(jù)中國液壓氣動密封件工業(yè)協(xié)會1998年年報統(tǒng)計，液壓產品產銷率為97 .5%（液力為101%），氣動為95.9%，密封為98.7%。這充分反映了產銷基本銜接。
??? 我國液壓、氣動和密封工業(yè)雖取得了很大的進步，但與主機發(fā)展需求，以及和世界先進水平相比，還存在不少差距，主要反映在產品品種、性能和可靠性等方面。以液壓產品為例，產品品種只有國外的1/3，壽命為國外的1/2。為了滿足重點主機、進口主機以及重大技術裝備的需要，每年都有大量的液壓、氣動和密封產品進口。據(jù)海關統(tǒng)計及有關資料分析，1998年液壓、氣動和密封件產品的進口額約2億美元，其中液壓約1.4億美元，氣動近0.3億美元，密封約0.3億美元，比1997年稍有下降。按金額計，目前進口產品的國內市場占有率約為30%。1998年國內市場液壓件需求總量約600萬件，銷售總額近40億元；氣動件需求總量約500萬件，銷售總額7億多元；密封件需求總量約11億件，銷售總額約13億元。
3 今后發(fā)展走勢
1） 影響發(fā)展的主要因素
???（1）企業(yè)產品開發(fā)能力不強，技術開發(fā)的水平和速度不能完全滿足先進主機產品、重大技術裝備和進口設備的配套和維修需要；?
???（2）不少企業(yè)的制造工藝、裝備水平和管理水平都較落后，加上質量意識不強，導致產品性能水平低、質量不穩(wěn)定、可靠性差，服務不及時，缺乏使用戶滿意和信賴的名牌產品；?
???（3）行業(yè)內生產專業(yè)化程度低，力量分散，低水平重復嚴重，地區(qū)和企業(yè)之間產品趨同，盲目競爭，相互壓價，使企業(yè)效益下降，資金缺乏、周轉困難，產品開發(fā)和技術改造投入不足，嚴重地制約了行業(yè)整體水平的提高以及競爭實力的增強；?
???（4）國內市場國際化程度日益提高，國外公司紛紛進入中國市場參與競爭，加上國內私營、合作經營、個體、三資等企業(yè)的崛起，給國有企業(yè)造成愈來愈大的沖擊。
2） 發(fā)展走勢
隨著社會主義市場經濟的不斷深化，液壓、氣動和密封產品的市場供求關系發(fā)生較大變化，長期來以“短缺”為特征的賣方市場已基本成為以“結構性過?！睘樘卣鞯馁I方市場所取代。從總體能力看，已處于供大于求的態(tài)勢，特別是一般低檔次液壓、氣動和密封件，普遍供過于求；而主機急需的技術含量高的高參數(shù)、高附加值的高檔產品，又不能滿足市場需要，只能依賴于進口。在我國加入WTO后，其沖擊有可能更大。因此，“十五”期間行業(yè)產值的增長，決不能依賴于量的增長，而應針對行業(yè)自身的結構性矛盾，加大力度，調整產業(yè)結構和產品結構，也就是應依靠質的提高，促進產品技術升級，以適應和拉動市場需求，求得更大的發(fā)展。
第1章 液壓螺母破拆器概述
1.1本設計的介紹，用途和前景
液壓螺母破拆器是一種切制六角螺母的新型液壓工具，是彎管，沖孔的配套設備，它具有剪切合理，操作坊便，使用安全，功效高，切斷平整，省時省力等特點。
分離式液壓螺母破拆器是由以下幾個部分構成：
1. 工作部分（即刀體）
2. 工作油缸
3.動力部分（可選用手動油泵或電動油泵）等三個部分組合而成，用于解決六角螺母的切斷工作。廣泛適用于變電所，供電局，工廠，建筑工程以及廣大電力行業(yè)接、裝電力線路的六角螺母的切斷。
性能特點：
1. 本機主要與動力電源（手動油泵或電動油泵）等快速連接即可工作，能切斷主要技術指標：螺母規(guī)格M10-M68、重量G<20kg、工作力F<1000N之間的六角螺母
2. 以手動泵為動力代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作切斷六角螺母方便快捷，安全省力。
3. 裝卸和使用方便，工作安全，工效高。
4. 在無動力源的情況下更是有獨到的功能。
1.2本設計的原理
本設計主要是液壓傳動，他通過能量轉化裝置(手動液壓泵），將原動機（人的運動）的機械能轉變?yōu)橐后w的壓力能，然后通過封閉軟管，控制與原件等，由另一能量裝置（液壓缸）將液體的壓力能轉化為機械能，以驅動活塞桿實現(xiàn)刀體所需的直線往復運動。
相對于機械運動，液壓技術是一門新的技術。液壓傳動與機械傳動相比有以下優(yōu)點：
1） 液壓傳動能在運動中實現(xiàn)無級調速，調速方便且調速范圍比較大，可達100：1~2000：1
2） 在同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小，重量輕，慣性小，結構緊湊，而且能傳遞較大的力或轉矩 。
3） 液壓傳動工作平穩(wěn)，反應快，沖擊小，能高速啟動、制動和換向。
4） 液壓傳動中。由于功率損失所產生的熱量可由流動著的油帶走，所以可避免系統(tǒng)某些局部位置產生過度升溫
液壓傳動的主要缺點是，液體為工作介質，易泄露，油液可壓縮，故不能用于傳動比要求準確的場合，由于液壓油易泄露所以要著重考慮密封的問題。
1.2.1液壓缸原理
液壓缸是液體系統(tǒng)中的執(zhí)行元件他的職能是將液壓能轉換成機械能，液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線運動和力。液壓缸的活塞能完成往復直線運動，輸出有限的直線位移。
液壓缸的工作原理見下圖，液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、活塞桿密
封件等5個部分組成。
若缸筒固定，左腔連續(xù)的輸入液壓油，當油的壓力足以克服活塞上的所有負載時，活塞以速度v1連續(xù)向右運動，活塞桿對外界做功。反之，往右腔輸入壓力油時，活塞以速度v2向左運動，活塞桿也對外界做功。這樣完成了一個往復運動。
由此可見，輸入液壓缸的油必須具有壓力p和流量q。壓力用來克服負載，流量用來形成一定的運動速度。輸入液壓缸的壓力和流量就是給液壓缸輸入壓力能；活塞作用于負載的離合運動速度就是 液壓缸輸出的機械能。因此，缸輸入的壓力p、流量q,以及輸出作用力F和速度 v是液壓缸的主要技術參數(shù)。
1.2.2單向閥原理
在液壓系統(tǒng)中，液壓閥是控制和調節(jié)液流的壓力、流量和流向的原件。液壓閥屬于控制調節(jié)原件，本身有一定的能量消耗。液壓閥的閥芯與閥體間的密封方式一般采用間隙密封（球芯閥除外）這種密封方式不可避免的存在內泄露。為使閥芯能靈活運動又減少泄漏，對液壓閥的基本要求是：制造精度要高，閥芯動作靈活，工作性能可靠，密封性好，閥的結構緊湊，工作效率高，通用性好。
本設計所使用的單向閥屬于方向控制閥。方向控制閥是控制和改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流方向的閥。其中單向閥是用以防止液流倒流的原元件。其工作原理為當液壓油從p1口流入時，壓力油推動閥芯，壓縮彈簧，從p2口流出；當壓力油從p2口流入時閥芯錐面緊壓在閥體的結合面上，油液無法通過。當單向閥導通時，使閥芯開啟的壓力稱為開啟壓力。單向閥的開啟壓力一般為0.03~0.05MPa。單向閥具體的結構如下圖所示。
1.2.3回路原理介紹
本設計的液壓回路原理圖如上圖所示
當手動炒操作手柄向下抬起時，帶動活塞向上運動，由于活塞向上運動，使的中間的液壓腔體積增大，產生部分真空急需油液補充。左面的單向閥只能右導通，所以左面的單向閥導通，右面的單向閥關閉從而使左面液壓腔的油液補充到了中間液壓腔中去了。
當手動操作柄向上抬起時，帶動中間的活塞向下運動，從而壓縮油液，這時右面的單向閥導通左面的單向閥關閉，從而使油液流向右面的油缸，頂起右面的活塞做功，達到了切割銅鋁板的效果。
液壓缸的操作桿組成了一個杠桿系統(tǒng)，隨意可以使用較小的手勁完成推動活塞、切斷六角螺母的運動。（杠桿原理圖在下頁）
當中間的活塞完成多次上下運動時，進入右腔的油液足夠完成切排運動時，系統(tǒng)就要考慮回油的問題了。由于單向閥只能單向導通，故回路不能滿足回油的要求，所以在左右兩油腔各開了一個進油通道，回油通道。通過中間的球閥實現(xiàn)快速回油
球閥是流量控制閥的一種。流量控制閥是通過改變節(jié)流口面積的大小，改變通過閥流量的閥。球閥是通過手柄從而控制中間的球閥閥芯，通過閥芯調節(jié)流量，控制油路的通斷。本設計就是利用了球閥可以快速的實現(xiàn)油路的通斷，從而提高切斷的效率，使設計跟符合實際的要求。
杠桿原理圖
第2章 液壓螺母破拆器主要計算
由于本設計主要使用了液壓的原理，只要是液壓的裝置都不可避免的要考錄密封的問題。連接的部分存在一個定位和防松的問題，同時還的考錄把大平面設計加工成小平面的問題，以便于加工和使用。
2.1密封
在現(xiàn)代化的所有領域中，液壓與氣動技術起著十分重要的作用。從工程機械、冶金機械、加工機械、農業(yè)機械、機器人到鐵路車輛、汽車、船舶、飛機、航天設備，廣泛使用了液壓、氣動的裝置。而對于以壓力流體作為能量傳遞介質的液壓氣壓系統(tǒng)來說，密封技術起著舉足輕重的作用，是液壓氣動系統(tǒng)得以保證的關鍵。
液壓和氣動都是以液體的壓力型式傳遞能量，必須保證具有密封工作腔，因此密封的作用對液壓氣動原件與系統(tǒng)的正常工作至關重要。密封不良會引起液壓或啟動裝置的泄漏，，使設備失效、造成環(huán)境的污染。開展反漏制漏，正確的使用和維護密封是降低生產成本，保護環(huán)境的一項很有意義的工作。同時，密封的設計與密封件的選擇直接影響液壓氣動系統(tǒng)的多項性能，因此，密封件和密封裝置的性能和可靠性成為衡量液壓系統(tǒng)設計與制造質量的重要指標。
液壓、氣動技術的發(fā)展是與密封技術的進步密不可分的。密封理論、密封裝置也隨著相關技術的要求而發(fā)展?，F(xiàn)代液壓控制技術及其對密封的要求有以下特點。
1） 液壓系統(tǒng)的高壓化一直是液壓技術的一個發(fā)展方向。可以說提高系統(tǒng)壓力的關鍵在于解決高壓元件與系統(tǒng)的密封問題。
2） 液壓控制系統(tǒng)，如司服控制系統(tǒng)，要求對輸出力、輸出位移、速度等控制有高精度、大范圍的控制與調節(jié)性能。這不僅要求密封裝置有良好的密封性，而且要求減低摩擦力，以減小機械摩擦造成的死區(qū)非線性，提高系統(tǒng)的反應速度另外密封摩擦力，特別是動、靜摩擦系數(shù)（動、靜摩擦因素）之差是低速運動液壓缸產生爬升現(xiàn)象的主要原因。
3） 世界上的環(huán)保與資源問題要求對控制液壓傳動工作介質的泄漏提出了更高的要求。液壓傳動工作介子的泄漏不僅污染環(huán)境，而且是一筆很大的資金損失。國外提出了“無泄漏”要求，就是最大限度的降低泄漏，至至完全無泄漏。這是對密封材料、密封元件，密封的安站與使用維護提出新的更高要求。必須跟全面深入的研究密封機理，研究各種環(huán)境和使用條件對密封件性能的影響。
泄漏與密封的功用
在液壓氣動系統(tǒng)中，密封裝置是用來防止液體或氣體工作介質泄露及外界氣體、灰塵等侵入的裝置。泄漏是指在液壓、氣動元件及系統(tǒng)容腔內流動或暫存的流體，少量超過容器邊界，由高壓側向地壓側流出的現(xiàn)象。泄漏的原因，一是零件結合面存在間隙；二是結合面兩側存在壓差。
泄漏分內泄漏和外泄漏，內泄漏是工作介質從高壓腔向低壓腔的泄露；外泄漏是工作介質從工作腔向元件和系統(tǒng)外部泄露。工作介質泄露會引起液壓、氣動系統(tǒng)容積效率急速下降，達不到所需的工作壓力，使設備無法正常運行；外泄漏還會造成工作介質浪費和環(huán)境污染，油液泄漏有可能造成火災。
外界水、氣、塵埃等異物侵入液壓、氣動系統(tǒng)實系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。空氣侵入液壓系統(tǒng)會降低油液彈性模量，降低系統(tǒng)性能；產生氣蝕，引起液壓系統(tǒng)震、噪聲；導致油液乳化變質，嚴重者產生大量泡沫。水侵入液壓、氣動系統(tǒng)會降低潤滑性能，造成零件銹蝕。塵埃侵入會加劇密封件和摩擦副表面的摩損，甚至堵塞微小通道、卡死精密零件，造成系統(tǒng)故障。
產生磨損的主要原因是組成液壓、氣動密封工作腔的各零件間有間隙，且間隙兩側存在壓差。即間隙是主要泄漏通道。對于氣動密封和真空密封來說，除上述泄漏通道之外，還應注意在壓差作用下，被密封的氣體通過密封材料的毛細管泄漏。密封的左右就是封閉接合面間隙，切斷泄漏通道或增加泄漏通道中的阻力，以防止泄漏。正確設計和使用密封件是液壓被正常運轉的重要保證。
液壓氣動密封的類型
密封用途慣犯出現(xiàn)的結構形式很多，仍在不斷發(fā)展。按密封偶合面有無向相對運動，分動密封和靜密封。這兩種不同密封工作狀態(tài)，對密封件的要求有許多區(qū)別。動密封除了要承受介質壓力外，還必須耐受相對運動引起的摩擦、磨損；既要保證一定的密封又要滿足運動性能的各項要求。
靜密封可分為：平面密封（軸向密封）和圓柱密封（徑向密封）。靜密封的方法很多，其中以o形密封圈運用最為廣泛。使用和設計表明，經密封裝置設計良好，就可保證具有絕對的密封性。
根據(jù)密封偶合面間是滑動還是旋轉運動，動密封又分往復密封旋轉動密封。往復動密封最為常見，如液壓缸中活塞和缸筒之間的密封，活塞桿與缸蓋以及滑閥的閥芯與閥體之間的密封。
密封的功能是防止泄露，有效阻止泄漏是對密封件的首要要求。對密封件的基本要求可以歸納為：
1） 密封性能
2） 摩擦性能
3） 耐壓性能
4） 壽命
5） 安裝性能
6） 經濟性
上述密封性能摩擦性能是獨立的性能，這三項性能的組合就得到了密封件的整合性能:整合性能的保持時間，就是密封件的使用壽命：實際設計中安裝性能與經濟性能也應作為一項重要的性能指標。
密封用材料
密封性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于密封 材料的性能。現(xiàn)代液壓對密封財力材料的一般要求是
1） 致密性好，不易泄漏介質
2） 有適當?shù)臋C械強度和硬度
3） 在工作介質中有良好的化學穩(wěn)定性，對工作裝置中的液壓油和潤滑油有一定的耐受性，不溶脹、不收縮、不軟化、不硬化。
4） 壓縮性和回彈性好，永久變形小能夠消除因活塞和活塞桿偏心引起的間隙
5） 有一定的溫度適應能力，高溫下不軟化、不分解，低溫下不硬化、不脆裂。
6） 抗腐蝕性能性好，在酸、堿、油等介質中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不粘附在金屬表面上
7） 摩擦系數(shù)小，耐磨性好
8） 與密封面結合的柔軟性和彈性好
9） 耐臭氧性和耐老化性好，經久耐用
10） 制造方便，價格便宜，取材容易
密封材料的性能指標
耐油即耐化學品性能 ，許多合成橡膠遇油會發(fā)生膨脹，或因工作油液中所含添加劑的作用而加速劣化。如果材料在介質中膨脹太大或性能明顯下降，則說明這兩種物質不相容。說以液壓氣動用密封材料時首先要考慮材料和密封介質是否相容。液壓用密封要考慮對工作介質的適應性，氣動用密封也要考慮對潤滑劑的適應能力。
機械、力學性能
液壓氣動用密封材料要求彈性好，能拉伸、耐高溫、耐磨、摩擦系數(shù)低，這些都可用材料的力學性能來反映，都與材料的機械強度有關。
本設計中密封的選用：
1.本設計中的靜密封采用o型密封圈簡稱o型圈，使一種截面為圓型的密封圈。工作壓力可從1.333*1000000的真空到400mpa高溫;溫度范圍可從-60℃到200℃。
與其它密封形式相比，o型密封圈具有以下特點:
1) 結構尺寸小，裝拆方便。
2) 靜、動密封均可使用，用作靜密封時機會沒有泄漏。
3) 使用單向o形密封圈，有雙向密封的作用。
4) 動摩擦阻力小
5) 價格低廉
O形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上 造成接觸壓力，解除壓力大于被密封介質的內壓，這不會發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。在液壓、氣動設備中用o型密封圈的選擇與溫度的關系中，介質為石油基液壓油的o型圈，溫度在-50~120時，用丁橡膠，而在120~230范圍內用硅橡膠（主要是靜密封），200以內的動密封用氟橡膠。
本設計中的活塞軸和活塞之間的密封
在法蘭盤和液壓缸之間采用螺栓定位和連接，之間的結合面采用特制的數(shù)層橡膠片密封，在螺栓定位出打出特制的孔
2.動密封
本設計中活塞面和液壓腔壁面采用唇型密封圈進行密封。唇型密封圈是一種具有自封作用的密封圈，他依靠唇緊貼密封偶合件表面，阻塞泄漏通道而獲得密封效果。唇型密封圈的工作壓力為預壓緊力與流體壓力之和，當被密封工作介質壓力增大時，唇口被撐開，更加緊密的與密封面結合，密封性進一步增強；除外，唇邊刃口還有刮油的作用，功增強了密封圈的密封性能。
有代表性的唇型密封圈根據(jù)斷面形狀分為Y型圈、V型圈、U型圈、L型圈、J型圈
唇型密封圈主要用于往復動密封中，與擠壓型密封O型密封圈相比，往復密封使用唇型密封圈整合性能更好，使用壽命更高。
唇型密封圈的密封壓緊力是隨介質壓力的改變而變化的，工作中始終適應介質壓力的變化，既能保證足夠的密封壓緊力，又不至于產生較大的密封摩擦力。擠壓型密封主要靠預壓盡力產生密封力，密封圈解除壓力預先給定，工作中不能根據(jù)介質壓力的改變而改變，如果封閉一個很大的壓力那么預緊壓力也的很大，而大的預緊力會使密封圈于密封面解除盈利和接觸面積增大，產生很大的摩擦阻力。過大的密封圈會造成密封圈的磨損，在低壓時造成啟動困難，或產生爬行現(xiàn)象。
唇型密封圈可以通過唇部撐開、變形補償小的摩擦量，保障密封效果和密封壽命；而O型圈隨著摩擦余量的減少，直接影響其密封性。
另外o型圈在往復運動密封中，容易產生翻滾扭轉等現(xiàn)象，唇型密封的翻轉、扭轉等現(xiàn)象則不太明顯。
與o型密封圈相比，唇型密封圈的主要缺點是，只能做單向密封，如果要作雙向密封則用兩個密封圈，這樣會使密封長度增加；溝槽設計困難，而且兩個密封圈之間會產生困油，陰氣逆壓損壞；而預壓型密封圈的斷面形狀左右對稱，可以用作雙向密封，體積較小，溝槽設計容易。
基于上述比較，在允許少量泄漏的情況下，擠壓型密封圈可減小溝槽尺寸；而在密封性能要求高的情況下，則要使用整合性能較好的唇型密封圈。
密封原理
Y型密封圈依靠其張開的唇邊貼于密封副偶合面。無內壓時，僅僅因唇邊的變形而產生很小的接觸應力。在密封的情況下，于密封介質接觸的每一點均有與介質壓力相等的法向應力，所以唇型圈底部將受到軸向壓縮，與密封面接觸變寬，同時接觸應力增大。當內壓在升高時，接觸應力的分布形式與大小進一步改變，唇邊與密封面配合更緊密，所以密封性更好，這就是Y型圈的“自封作用”。由于自封作用，一個Y型能有效地封住32MPa的高壓。
Y形密封圈最常用的材料是聚氨酯橡膠，聚氨酯橡膠y型密封圈的密封性能好，使用壽命即使用不同擋圈時的工作壓力極限均極高。
Y型密封圈的特點可歸納如下
1） 密封性能可靠
2） 摩擦阻力小，運動平穩(wěn)
3） 耐壓性好，適用范圍廣
4） 結構簡單，價格低廉
5） 安裝方便
從以上的介紹可知道，液壓裝置的密封性能的好壞直接關系著液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。而密封件的選擇直接關系著密封的效果，因此要注意選擇經濟實惠的密封類型和材料。本設計中因為壓力不是很大，而且不存在瞬時高溫高壓，所以選取的材料按照一般的液壓密封的選材就可。
2.2定位和連接
定位基準油出基準和精基準之分。工件加工的第一道工序中，只能用毛胚上未經加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。在以后的工序中則使用經過加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為精基準。
定位要符合六點定位原理。六點定位原理是采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工間的六個自由度，使工件實現(xiàn)完全定位。這里要清楚每一點都要起到限制一個自由度的作用，而絕不能用一個以上的點來限制同一自由度。因此這六個點絕對不能隨意布置。
根據(jù)加工表面的位置要求，有時需要把工件的六個自由度完全限制，成為完全定位。有時需要限制的自由度小于六個，稱為不完全定位。根據(jù)加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均以被限制，這就稱為點位的正常情況，它可以是完全定位也可以是不完全定位。
根據(jù)加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度沒有被完全限制，獲某自由度被兩個或兩個以上的約束重復限制，稱之為非正常情況，前者又稱為欠定位，它不能保證位置精度，使絕對不允許的。后者稱為過定位（或重復定位），加工中一般是不允許的，它不能保證正確的位置精度，但在特除的情況下，如果用于得當，不僅過定位是可以的，而且會成為對加工有用的因素。常用的定位元件有支承釘、支承板、定位銷、錐面定位銷、V形塊、定位套、錐度心軸等等。
本設計中使用的一些定位和連接間的設計介紹：
1） 在柱塞泵和手動液壓缸殼體的定位和連接中，采用了螺栓定位和連接。他既能滿足定位和連接的要求又具有裝拆方便的優(yōu)點，在他和殼體之間采用橡膠片密封來密封。
2）采用連軸器把手動液壓缸殼體和軟管固定件連接起來。他采用的是螺紋連接，在螺紋上加工也用橡膠膜纏繞來完成密封。此結構是最常用的管連接構造，具有連接緊密，密封性好，裝拆特別方便的優(yōu)點。
3）在操作桿和操作桿頭之間采用螺紋連接。操作桿和手動液壓泵殼體之間采用一個帶螺紋的軸連接。兩軸和操作桿頭采用螺栓連接，他允許連接件之間有一定量的擺動。這也是為什么選用柱塞泵而不用活塞泵的原因。因為當操作桿向上或向下擺動時，帶動操作桿頭圍繞圓心轉動，那么柱塞桿就有一個分別向上和向左右的趨勢。而由于采用了螺栓通孔連接，所以柱塞桿可以圍繞螺栓轉動，消耗掉了一大部分的左右運動，但是還是有一部份存留下來，說一要求泵里的活塞桿可以左右擺動。液壓缸的
活塞不能左右擺動只能上下運動，說以采用柱塞泵的結構才能完成要求的運動。
在柱塞泵的缸體的下方和手動泵殼體、法蘭盤和手動泵殼體之間湊要留出來一定的配合間隙，要是不留任何間隙，他們都直接頂?shù)奖玫臍んw上，會造成難以裝配，和容易造成沖擊損壞，所以他們呢之間要留出一部分的間隙，具體的結構見下圖。
4）手動泵的殼體和手動泵的缸體之間采用凸臺預定位。在法蘭盤和泵體之間采用螺栓放松和連接，之間用特制的帶孔橡膠墊密封，再后端蓋和缸體也是采用相同的結構。
5）單向閥裝配到液壓缸殼體內要水平方向的定位。兩個單向閥采用了不同的方法來完成定位，具體的方法見下圖所示。單向閥里的彈簧分別用兩個螺紋連接結構的零件固定，同時這兩個螺紋連接的零件要做成通孔的結構以便油液的流通，形成油路。
6）此設計（液壓螺母破拆器）中，執(zhí)行機構是液壓缸，工作部分是切刀。切刀要固定在刀架上，他主要是承受徑向力，由于材料不能保證達到一定水平，所以由于材料有一定傾斜，會造成刀受到一定的軸向力的作用，所以要經常檢查刀具上的固定螺栓，檢查是否出現(xiàn)松動以便及時排除。
2.3材料的選擇
本設計中所使用的零件主要是鑄鐵件。所使用的鑄鐵的材料是灰鑄鐵。鑄鐵是極其重要的鑄造合金，他大量用于制造機器設備。白口鑄鐵及硬且脆，難以機械加工，很少用它制造機械零件，在工業(yè)中大量運用的是灰口鑄鐵?；铱阼T鐵中的碳除微量融入鐵素體外，全部或大部分以石墨形式出現(xiàn)，因斷口呈灰舌，故名。依據(jù)石墨形式的不同，灰口鑄鐵又分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵等多種。
灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，使應用最廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量的80%以上?；诣T鐵實際上可看成布滿細小裂紋的純鐵或鋼。由于石墨的存在，減小了承載的有效面積，石墨尖角處還會引起應力集中，因此灰鑄鐵的抗拉強度低，塑性、韌性差。石墨越多，約粗大，分布愈不均，其力學性能愈差。必須看到，灰鑄鐵的抗拉強度受石墨影響較小，并于鋼接近，這對于灰鑄鐵的合理運用甚為重要。
由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓?；诣T鐵的焊接性能很差，如焊接區(qū)容易出現(xiàn)白口組織，裂紋的傾向較大，但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工的性能優(yōu)良。由于有石墨的存在，灰鑄鐵具有如下優(yōu)越性能：
1) 優(yōu)良的減振性 由于石墨對機械振動起緩沖作用，從而阻止振動能量的傳播。灰鑄鐵的減震能力為鋼的5~10倍，是制造機床床身、機器底座的好材料。
2) 耐磨性好 石墨本身是一種良好的潤滑劑，而石墨剝落后又可使金屬集體形成儲存潤滑油的凹坑，故灰鑄鐵的耐磨性優(yōu)于鋼，適用于制造機器導軌、襯套、活塞環(huán)等。
3) 缺口敏感性小 由于石墨以使金屬基體形成大量缺口，因此，外來缺口對灰鑄鐵的疲勞強度影響甚微，從而增加了零件工作的可靠性。
灰鑄鐵的牌號以其力學性能來表示?；诣T鐵的牌號以“HT”起首，其后以三位數(shù)字來表示，其中“HT”表示灰鑄鐵，數(shù)字為其最低抗拉強度值。本設計中大量使用的是牌號為HT200的灰鑄鐵HT200的灰鑄鐵是珠光體灰鑄鐵，他表示以%c30mm單個鑄出的試棒測出的抗拉強度值大于200MPa（但小于300MPa）.
本設計中，手動泵殼體，底座，缸體，操作桿頭都是使用了HT200的灰鑄鐵鑄造而成。就是利用了灰鑄鐵鑄造性能好，流動性好，收縮率低，鑄型一般不需補縮冒口和冷鐵，使鑄造工藝簡化等優(yōu)點?；诣T鐵件一般不需要熱處理，或僅需進行實效處理。
2.4加工
本設計中為了降低成本也采用了一些型材。像液壓螺母破拆器中的支撐桿就是用一個型材（棒材）。把支撐桿的兩端做成階梯軸的結構，這樣兩端就成了平面，有利于螺栓固定支撐桿和機體，同時又減輕了產品的重量提高了強度。
2.5本產品的使用方法和注意事項
本設計的產品是液壓螺母破拆器，該產品主要是切排六角螺母的，由于六角螺母在刀上切排時，不可避免的要存在受力不均勻和存在在切割應力的作用，要產生變形有可能引起崩離，所以要在操作時注意安全。先說些本產品的一些基本的使用方法和注意事項：
1） 螺母破拆器應能切斷最大規(guī)格六角螺母時，六角螺母基本保持平整。
2） 在有載的情況下切忌不可把回油控制閥打開。
3） 使用較長時間后，感到手動泵無壓力時，泵體需加油。
4） 操作人員應在離開工作物0.5m的距離之外工作。
2.6本設計的技術參數(shù)和設計計算
2.6.1技術參數(shù)
1）油缸最大切斷力為47KN
2）油缸的形程為65mm
3）工作壓力為63MPA
4）用油品種：15號機械用液壓油
5）切斷范圍：六角螺母寬度：40mm，50mm，60mm，80mm，100，
120mm;厚度在：4mm~10mm之間。
6）總重量20Kg
2.6.2計算
在實際產品中，螺母破拆器的液壓缸的直徑是50mm，行程是68mm，手動泵的柱塞缸的直徑是16mm，行程是31mm。操作桿和操作桿頭的總長是1060mm，諸塞桿和操作桿頭的固定軸距離是35mm。
1） 液壓螺母破拆器的液壓缸的壓力為
P1=F1/S1=F1/（）=47N/（）m
= 2.4Pa
2） 計算操作桿的工作次數(shù)
根據(jù)兩缸的油液體積相等有：
V1=V2
L1.=.L2
3.14*25*25*68=3.14*8*8*31*N
故的： N=21.5圈
因活塞桿的工作數(shù)最好取整數(shù)，所以N應為21圈或22圈
3） 計算和驗證操作桿的長度是否滿足要求
根據(jù)兩工作腔的油液壓力相等就可計算出柱塞桿的受力
P1=F1/S1 P2=F2/S2 P1=P2
得： F2=F1*S2/S1 帶入數(shù)據(jù)得
F2=47*8*8/（25*25）
=4.8KN
操作桿的受力圖如圖所示，設人手能產生的向下壓力為F3
根據(jù)杠桿原理，兩個力矩平衡得：
F2*L2=F3*L3 得：F3=F2*L2/L3
=4.8KN*35/1060
=158.5N
人手產生158N的力，完全滿足要求，故在理論上設計具有合理性。
第3章 使用要求
本設計中運用了大量的液壓傳動、定位、密封和材料選擇的知識。通過這次畢業(yè)設計達到了學以致用的目的，使我們受益匪淺。同時老師們冒著炎炎夏日認真輔導和不厭其煩給我們講圖改圖的精神給我們留下了永不磨滅的印象。
本設計轉化為產品就是分離式液壓螺母破拆器，應該說他是一款設計新穎，操作簡單，方便快捷的新型的液壓設備。手動或是機動的情況下都適用，特別是在一些特殊的條件下，在沒有任何機器動力的情況下，更是顯示出其獨特的優(yōu)點。
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致謝
畢業(yè)設計是將大學所學的知識融合在一起，綜合運用所有的相關專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應用。通過這次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學們的幫助。本設計分析是在老師的指導下完成的，在分析的過程中，尹長城老師給了我很大的鼓勵，在設計分析中引導我去思考了更多的設計思路，增強了我的學習能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。
畢業(yè)設計是我們專業(yè)知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認真地進行課程設計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。
說實話，畢業(yè)設計真是有點累。然而一著手清理自己的設計結果，仔細回味畢業(yè)設計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。
通過畢業(yè)設計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。課程設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導，想到今后自己應當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。
經歷了畢業(yè)設計，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。
由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，比如網(wǎng)格劃分的控制、坐標系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學里學的只是一個大體上的方向，離實際應用還有太遠的距離。但我相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關重要。因為在實際生產生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。
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