液压扳手设计

喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有，请放心下载，文件全都包含在内，有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763 山东交通学院工程机械系 毕业设计说明书 题目：液压扳手（机械部分） 指导老师：韩鹰 班级：机升042 姓名：王军 Abstract In the energy, the transportation, the metallurgy, the chemical industry, the mine and other professions equipment setups, in the overhaul work, the assembling and dismantling big specification bolt quite is difficult; Some bolts install in the spatial extremely small and narrow place are unable with to lengthen the arm of force or with the method fastening and the disassemblage bolt which hammers; Some equipment long-term use in the quite moist place, the bolt rusts away seriously is unable with the artificial disassemblage, thus overhauls with difficulty; In elevated duct and on high altitude equipment skeleton fastening and disassemblage bolt, staff although wears the safety belt also with difficulty to use the strength, must safely complete the work to be extremely difficult; According to the equipment management authoritative organization statistics, has above 50% in the equipment movement breakdown is because the bolt question causes, but creates the equipment significant accident because of the bolt question the quantity also extremely astonishing, therefore the new equipment setup and the overhaul standard fasten to the bolt the moment of force request quite is strict, but meets the requirements with difficulty with the artificial method. Above the hydraulic pressure torque spanner solves the question ideal tool. This tool the high-pressure oil which produces with the necessary ultrahigh voltage hydraulic pump takes the power, automatically completes the bolt the fastening and the disassemblage work, steady, does not have the impact, safe, the assembly quality is high 摘 要. 在能源，交通，冶金，化工，矿山及其他行业的设备安装，检修工作中，装拆大规格螺栓比较困难；有些螺栓安装在空间非常窄小的地方无法用加长力臂或用锤击的方法紧固和拆卸螺栓；有些设备长期使用在比较潮湿的地方，螺栓锈蚀严重无法用人工拆卸，因而难以检修；在架空管道和高空设备构架上紧固和拆卸螺栓，工作人员虽然戴着安全带也难以用上力，要安全地完成工作非常困难；据设备管理权威机构统计，在设备运行故障中有50%以上是因为螺栓问题引起的，因螺栓问题而造成设备重大事故的数量也非常惊人，因此新的设备安装和检修规范对螺栓紧固的力矩要求比较严格，而用人工方法难以达到要求。 液压扭矩扳手是解决以上问题的理想工具。该工具用配套的超高压液压泵产生的高压油作为动力，自动完成螺栓的紧固和拆卸工作，平稳，无冲击，安全，装配质量高。 中英文关键词对照 液压扳手——Hydraulic pressure spanner 棘轮——Notch wheel 棘爪——detents 活塞缸——Piston cylinder 活塞杆——Connecting rod 弹簧——Spring 强度——Intensity 扭矩——Torque 圆周力——Circumference strength 端盖——End cover 法兰——Flange 快换接头——Fast replacement attachment 目录 前言………………………………………………………6 第一章 液压缸的设计……………………………………………7 1.1.1缸筒的结构设计 ……………………………………8 1.1.2单活塞液压缸内径的计算……………………………9 1.1.3缸筒臂厚的计算 ……………………………………9 1.1.4缸筒臂厚的验算 ……………………………………10 1.1.5缸筒底部厚度设计计算 ……………………………10 1.1.6缸筒端部法兰厚度设计 ……………………………11 1.1.7缸筒端部法兰用螺钉强度设计计算 …………………11 1.2缸筒材料 ……………………………………………13 1.3缸筒的加工要求 ………………………………………13 第二章 活塞的设计 ……………………………………13 2.2.1初步确定活塞杆直径d ……………………………13 2.2.2活塞杆的强度计算……………………………………14 2.2.3活塞杆的加工要求……………………………………14 2.2.4活塞的导向环 ……………………………………15 2.3活塞用导向环宽度计算…………………………………15 2.4活塞杆的导向.密封和防尘 ……………………………16 2.5中隔圈的设计 ……………………………………17 2.5.1中隔圈 ……………………………………17 2.5.2中隔圈长度的确定方法……………………………17 第三章 棘轮机构的设计 ………………………………………17 3.1棘轮机构的基本型式和工作原理 ………………………17 3.2棘轮机构的特点及应用 ……………………………18 3.3 棘轮机构的分类方式 …………………………18 3.4.1棘轮尺寸的设计计算…………………………………19 3.4.2棘轮强度校验 ……………………………………20 第四章 弹簧的设计 ……………………………………………21 4.1.1主动爪弹簧的设计计算 ……………………………22 4.1.2 压缩弹簧稳定性验算 ………………………………24 4.1.3压缩弹簧强度验算……………………………………24 4.1.4共振验算 ……………………………………………25 4.1.5普通圆柱形螺旋弹簧的技术要求………………………25 4.2.1锁块弹簧的设计计算 …………………………………26 4.2.2压缩弹簧稳定性验算 …………………………………27 4.2.3压缩弹簧强度验算 …………………………………27 第五章 机壳的设计 ………………………………………………27 第六章 主被动棘爪的设计计算 …………………………………28 结论 …………………………………………………………………29 致谢……………………………………………………………………30 参考文献 ……………………………………………………………31 相关英文资料…………………………………………………………32 相关译文………………………………………………………………36 前 言 当前国家对水利、水电、桥梁等基础设施建设投资力度很大，在其施工、维修和改造的过程之中，大扭矩紧固件的拆装作业必不可少同时又十分艰巨。传统的人力方法拆装，不仅劳动强度大，作业效率低，成本高，而且由于剧烈的振动和噪音，经常使紧固件报废，直接影响安装，维修工期，并不可避免地损伤眦邻的零部件，影响甚至破坏原工程结构的力学平衡；同时难以根据设计要求准确控制装配力矩。因此，设计开发能够输出强大转矩，同时操作轻便、噪声低安全可靠和通用性强的拆装工具——便携式大扭矩液压扳手，具有重要的现实意义。 综合分析研究实际操作情况和多种方案，我们认为理想的设计方案是：利用液压作为动力源，依靠棘轮棘爪机构实现紧固件拆装作业的单向间歇运动，并通过对反作用力臂和套筒的系列化设计，使该便携式大扭矩液压扳手能够根据不同的作业环境和工作对象，广泛应用于水利水电、冶金、建筑、桥梁、矿山、水泥等行业中大中型设备及钢结构的安装、维修工程。 第一章 液压缸的设计 液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动或摆动往复运动的执行元件。本设计采用拉杆型通用液压缸。通用型液压缸无特殊要求，结构较简单，零.部件符合标准化.通用化的要求。因此，用途较广泛，适用于各种液压系统。拉杆型通用液压缸缸筒可选用钢管厂提供的高精度冷拔管，按行程长度所相应的尺寸切割成形，一般内表面不需加工就可达到使用要求。前后端盖和活塞等主要零件均为通用件。因此，拉杆型液压缸结构简单.拆装简便.零件通用化程度高.制造成本较低.适合批量生产。大功率液压扭矩扳手是通过液压缸的推力，经过系统形成力矩，带动螺母转动一个角度，并以此扭矩传送到螺栓联接上，按要求预紧螺栓，它是由扳手、套筒、高压油泵、换向阀及其带快速接头的高、低压胶管组成。 1.1液压缸的主要形式 ： 液压缸：将液压能转换为机械能（执行元件），用来驱动工作机构作直线运动（移动液压缸）或摆动运动（摆动液压缸、摆动液压马达） 单作用式：两腔均能进出压力油，活塞（缸体）能作正、反两个方向移动的液压缸 双作用式：只有一腔能进出压力油，活塞（缸体）只能依靠液压力作单向运动，回程需借助自重/外力的液压缸 双杆活塞式液压缸 特点和应用： 当两活塞杆直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞(或缸体)两个方向的推力和运动速度也都相等，适用于要求往复运动速度和输出力相同的工况 。 单杆活塞式液压缸 特点和应用： 供油压力和流量不变时，活塞在两个方向的运动速度和输出推力皆不相等。A1>A2故F1>F2,V110fr f—弹簧自振频率。 fr—强迫机械振动频率，棘轮有15个齿，转一圈弹簧振动15次， d—弹簧材料直径。d=0.8mm n—弹簧有效圈数。n=3.5 D—弹簧中径。 D= 8.5mm f=3.56*100000d/n*D*D=876HZ≧150HZ 故符合要求。 4.1.5普通圆柱形螺旋弹簧的技术要求： 弹簧材料用65Mn 经淬火和回火热处理弹簧硬度达HRC40-50 弹簧表面应光滑，不允许有裂纹，氧化皮，腐蚀等缺陷。 旋向是右旋， 4.2.1锁块弹簧的设计计算 该弹簧为拉伸螺旋弹簧 际情况和设计要求知： 弹簧外径为：D1=9.5mm 最大压力：Pn=22N 弹簧材料直径d≧1.6 许用切应力τp根据Ⅰ Ⅱ Ⅲ类载荷按表7-2-20选取， K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C C=D/d,一般假定C=5-8 根据弹簧应用的实际情况可知锁块弹簧是Ⅲ类弹簧,所受循环载荷作用次数在10的3次方以下，弹簧材料用65Mn，在次情况下的许用切应力τp=570MPa。 假定C=8，K=1.184 ∴d≧1.6, d=0.96mm ，圆整得d=1mm 弹簧中径为：D=8.5mm 弹簧内径为：D1=7.5mm 旋绕比C=8.5 K=1.172 查表：7-2-19得：Pd=16.5 弹簧有效圈数n= Pd /P=2.9 取n=3 弹簧刚度 P= Pd/n=5.5 4.2.2压缩弹簧稳定性验算： 高径比b=H/D应满足下列要求： 两端固定 b≦5.3 一端固定一端回转 b≦3.7 两端回转 b≦2.6 此弹簧是一端固定一端回转故 b=H/D=0.85≦3.7此弹簧稳定性较好。 4.2.3压缩弹簧强度验算： 安全系数S= (τp+0.75τmin)/ τmax≧Sp τmax————最大工作载荷所产生的最大切应力。 τmax=(8KD Pn /πd*d*d)=337 MPa τmin————最小工作载荷所产生的最小切应力。 τmin=(8KD P1/πd*d*d)=144 MPa Sp————许用安全系数Sp=1.3-2.2。 S= (τp+0.75τmin)/ τmax=1.61≦2.2. 故疲劳强度符合要求。 第五章 机壳的设计 由于机壳在整个扳手执行机构中所占质量较大，因此，要求机壳材料既要有足够的强度和硬度，本设计机壳选用高强度高硬度而且质量较轻的铝镁合金制成，但考虑到含铝材料在井下作业时的防暴问题，成型后在材料表面上喷附一层高分子材料氯化聚醚（聚氯醚CPE）以解决该问题，这种材料具有独特的防腐性能，仅次于聚四氟乙烯，可与聚三氟乙烯相比，能耐各种酸碱和有机溶剂，在高温下耐浓硝酸，弄双氧水何时氯气等，可在120下长期使用，强度刚性同时还须机构设计简洁，质量轻。本设计材料采用铝镁合金，但考虑到比尼龙.聚甲醛等低，耐磨性优于尼龙，吸水性小，成品收缩率小，尺寸稳定，成品精度高，可用火焰喷镀法涂于金属表面。 第六章 主被动棘爪的设计计算 主被动棘爪取相同结构，长29.6mm，宽31mm，厚12.8mm，采用淬火处理 棘爪按弯曲与压缩组合强度计算： =1032.4Mpa(-125.2MPa)1083Mpa 式中，M----弯矩。M=; W----棘爪危险截面抗弯矩，;W= ----棘爪宽度，mm ----棘爪危险截面厚度，mm F----危险截面的面积，mm2 ----需用弯曲应力，Mpa,见《机械零件设计手册》第352页表2.4-7 所以，主被动棘爪强度足够 其他不需要力学校合的零部件具体尺寸见图纸。 结论 本设计特点： 1. 全封闭整体机身结构，零部件不外漏，安全性能好，且可杜绝灰尘杂物进入，保护零部件不受损伤，并可保证良好润滑，延长适用寿命； 2. 反作用支撑臂360°范围微调，容易找到反作用支撑点，满足现场各种复杂情况，而且这种支撑方式使螺栓不受弯曲力，适合于在狭小空间工作，运动部件少，经久耐用，维护方便； 3. 旋转快速接头可使液压软管从任何方向引入，适应任何使用空间； 4. 输出力矩精度高； 5. 零部件高度集成，可靠性高； 6. 一台扳手可选配多种套筒，拆装多种规格的螺栓； 7. 重量轻，防腐性好，可用于水下和矿井操作；关键部件安全系数高，安全可靠，经久耐用； 8. 偏心液压油缸的设计实现将进、出油口合并，提高操作的灵活性，极大地减轻质量和缩小扳手的作业空间，利于多功能反力臂的布置和调整。 9. 外形美观，内在质量和外观都有良好表现。 创新与改进方向： 本设计结合采用了国际国内标准，并对同类产品存在的一些问题进行了具体分析并予以解决，产品外壳为铝镁合金，在矿井等地下施工条件下工作时，容易造成爆炸，本设计在此材料基础上喷附一层高分子材料氯化聚醚（聚氯醚CPE）以解决该问题，这种材料具有独特的防腐性能，仅次于聚四氟乙烯，可与聚三氟乙烯相比，能耐各种酸碱和有机溶剂，在高温下耐浓硝酸，弄双氧水何时氯气等，可在120下长期使用，强度刚性比尼龙.聚甲醛等低，耐磨性优于尼龙，吸水性小，成品收缩率小，尺寸稳定，成品精度高，可用火焰喷镀法涂于金属表面。 由于设计时间紧迫，设计经验不足，该设计产品仍有许多需该井的地方，主要是材料的轻型化.成本的降低.扭矩的进一步提高等方面还需要改进。希望在以后的设计工作中能够吸取这次的经验与教训，完善设计产品的性能。 致 谢 毕业设计实践环节是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节，是教学计划中综合性最强的实践教学环节，它对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高毕业生全面素质具有很重要的意义。 通过这次毕业设计中的具体工作，我掌握了液压扳手以及与其相关的液压与机械设计方面的知识，实践了大学期间所学到的部分知识，积累了实际设计工作中才能得到的经验，对我们将来从事的工作有了一定认识，并产生了浓厚的兴趣。在此，特别感谢我的毕业设计指导老师韩鹰老师在毕业设计期间给予我的悉心指导和启发，并感谢在此期间指导够我的各个专业方向的老师们，以及杨子工具厂技术支持部.校工厂等为我们提供过技术咨询与技术指导的单位和部门。 参考文献 《新编液压工程手册》 主编：雷天觉 北京理工大学出版社 1998年12月 《机械设计手册（新版）》主编：王文斌 机械工业出版社 2004年8月第三版 《机械设计手册单行本》 主编：成大先 化学工业出版社 2004年1月 《机械设计便览》 主编：郭芝俊.左金山.张建芳.张金兴 天津科学技术出版社 1988年9月 《机械零件设计手册（修订版）》 主编：杨黎明.黄凯.李恩至.陈优贤 国防工业出版社 1993年8月 《工程材料及热加工基础》 王毓敏 华中科技大学出版社 1998年9月 Great torque portable type hydraulic pressure spanner The great torque portable type hydraulic pressure spanner is for satisfy the enterprise to service the tool the special request but to design, it has the output torque in a big way, does not have the impact, can the accurate control want the tight strength, the easy to operate structure is compact, is suitable for many kinds of large-scale equipments bearing bolt loading and unloading. In order to facilitate in order to take the M30*2 bolt assembly as the example, introduces the great torque portable type hydraulic pressure spanner the structural design, the principle of work and the main characteristic. 1st, overall structure and principle of work But designs for great torque portable type hydraulic pressure spanner which M30*2 bolt loading and unloading, its basic parameter as follows: The bolt size is M30*2 screws tight the moment of force is most greatly 1,005 Nm hydraulic cylinder most tremendous pressure is 32 Mpa hydraulic pump fixed working pressure is 50Mpa, overall structure like chart 1 shows. The great torque portable type hydraulic pressure spanner overall is composed by two parts: Hydraulic pressure spanner (portable-type bolt hydraulic cylinder) and hydraulic system (hydraulic pressure pumping station, hydraulic pressure return route and control line). (1) the hydraulic pressure spanner portable bolt type hydraulic cylinder is the spanner main body, by the special piston screw rod, the cylinder jacket, the cylinder cover stick control switch and each kind of seal and the bridge piece and so on is composed. It turns through the transmission thread the piston straight reciprocating main motion disassembles and assembles the nut the rotary motion, thus realization thread loading and unloading. (2) the hydraulic system hydraulic system is the entire spanner main center control system. Needs the pressure according to the new system, selects the DBD0.8K series combination to pump with the hydraulic control valve, the low pressure electricity setting of switch on a car, through four steel wires hoses and electrical control line and bolt type hydraulic cylinder connection. The screw rod is reversing by a three illicit intercourses solenoid valves control, by the hydraulic pressure spanner handle on Niu type switch control solenoid valve, the realization hydraulic pressure spanner clockwise which may facilitate, reverses and stops. 2nd, the major component design and selects (1) the screw type hydraulic cylinder (hydraulic pressure spanner) for causes the ease of operation at in the entire design process, the structure to be supposed compact to be as far as possible simple, reduces the functional element as far as possible the volume and the weight, thus reduces the cost, at the same time embarks as convenient in the service angle, considered will be able to occur to the main attrition in the thread vice- on, the main service object could be a screw rod, but the screw rod cost will be higher than the piston by far, therefore decided did not consider the piston the attrition, will make the piston and the screw rod a body, the use integral type design, on the piston does not mount the guidance to fill. Considers high to the hydraulic cylinder pressure although but the piston motion speed low, thus has not used the cushion organization, the screw rod used the 45th cylinder, the cylinder jacket has used the 35CrMo steel by to reduce its diameter, the beginnings and ends end cover and the cylinder jacket uses the thread joint, because hydraulic cylinder internal pressure quite high, thus used the ability ultrahigh voltage combination in a screw rod end to show the seal packing collar, effectively has solved this difficult problem which the high-pressured cylinder was easy to reveal. Used two O seal packing collar on the piston by to divide two power oils cavities. Each important spare part intensity has all carried on the strict place examination and the design revision (for example screw rod intensity, thread tooth intensity, hydraulic cylinder wall thickness computation determined that, cylinder jacket outer diameter indeed grades), meets the design requirements completely. (2) hydraulic system design this spanner hydraulic system control loop like chart 3 shows. This hydraulic pressure spanner hydraulic system request pressure high, thus the request current capacity is small, and can realize the short time to guarantee the pressure. According to the above request, we make every effort the system in the design to be simple, explicit. Reduces the valve body as far as possible selection, r