15000kN钢制三通液压胀形机液压系统——文献学习体会

文献概况

何松桥、李卫民、杜绍武三位学者发表于1995年《液压与气动》第19卷第3期的这篇论文，详细介绍了辽宁工学院液压教研室设计的15000 kN钢制三通液压胀形机的液压系统组成、工作原理及节能措施。该液压系统采用可编程控制器（PLC）控制，并应用CAD软件设计液压集成块，体现了当时液压技术在管件成型设备中的先进水平。

作为长期从事管件成型工艺研究的从业者，这篇文献给我提供了对液压胀形工艺及其控制系统设计的深入理解。

技术背景

三通液压胀形工艺

三通管件是管道系统中不可或缺的管件，其成型方法主要有推制、压制、焊接和胀形等。液压胀形是一种将钢管通过内部胀形模具向外扩张成型为三通的方法，其优点在于：

• 可以制造大口径三通（DN300以上）
• 成型过程中材料流动均匀，壁厚分布相对合理
• 适用于多种材料（碳钢、不锈钢、合金钢等）
• 生产周期短，适合单件或小批量生产

15000 kN级胀形机的定位

15000 kN（约1500吨）的胀形力属于大型胀形设备，适用于大口径厚壁钢管的三通成型。这一级别的设备在当时的国内属于较高水平的管件成型装备，其液压系统的设计难度和技术要求较高。

液压系统分析

系统组成

组合液压缸设计

组合液压缸是该液压系统的核心执行元件。在15000 kN的胀形力要求下，液压缸的设计需考虑：

• 缸径选择：根据工作压力和所需推力计算缸径
• 密封设计：高压工况下的密封可靠性
• 导向结构：大推力下的导向精度
• 缓冲装置：行程终点的缓冲保护

液压集成块设计

文献特别提到采用CAD软件设计液压集成块，这是当时液压设计领域的一项技术进步。液压集成块将多个液压阀集成在一个块体中，具有结构紧凑、管路短、压力损失小、便于安装维护等优点。

CAD设计在液压集成块设计中的优势包括：

• 精确的孔道布局，减少加工误差
• 流道优化，降低压力损失
• 干涉检查，避免设计冲突
• 三维可视化，便于加工编程

PLC控制程序

可编程控制器（PLC）在液压胀形机控制中的应用，实现了以下功能：

1. 动作时序控制：按照预设的程序控制液压缸的动作顺序和时序
2. 压力控制：根据胀形工艺要求控制各阶段的压力值
3. 位置控制：通过位移传感器反馈控制液压缸的位置
4. 安全保护：设置过压、过温、超程等安全保护功能

节能措施

文献提到采取了节能措施，这在当时的液压设备设计中是一个值得关注的技术方向。液压系统的能耗主要来源于：

• 泵的效率损失（容积损失和机械损失）
• 阀的压力损失（节流损失和溢流损失）
• 油液的黏性损失
• 蓄能器的充放能损失

常见的节能措施包括：

与管件制造技术的关联

胀形工艺参数与管件质量

液压胀形工艺的参数直接影响三通管件的质量：

• 胀形力：影响壁厚的均匀性和成形极限
• 胀形速度：影响材料的流动特性和成形质量
• 模具设计：影响三通的几何精度和壁厚分布
• 润滑条件：影响摩擦力和成形力

质量控制要点

设备维护与可靠性

液压胀形机的可靠运行是保证管件质量稳定的前提。设备维护应重点关注：

• 液压油的清洁度和更换周期
• 密封件的检查和更换
• 液压阀的清洗和调试
• PLC程序的备份和更新
• 蓄能器的定期检测

学习心得与工程启示

液压技术在管件成型中的应用前景

这篇文献展示了液压技术在管件成型中的重要作用。随着管件需求的多样化和大型化，液压胀形工艺将在大口径三通、异径管等管件制造中发挥越来越重要的作用。液压系统的技术进步（如电液比例控制、伺服控制、数字孪生等）将进一步提升管件成型的质量和效率。

集成化设计的趋势

液压集成块和PLC控制的结合，体现了液压设备集成化设计的趋势。这种集成化设计不仅提高了设备的紧凑性和可靠性，还便于维护和升级。在现代管件成型设备中，集成化设计已成为主流，液压系统、控制系统和机械结构的协同设计是设备性能的关键。

对现代管件制造的建议

基于这篇文献的技术积累和现代技术的发展，对管件制造企业提出以下建议：

1. 工艺优化：利用数值模拟（如有限元分析）优化胀形工艺参数，提高管件质量
2. 设备升级：采用电液比例控制或伺服控制，提高成形精度和一致性
3. 在线检测：在成型过程中集成在线检测装置，实现质量实时监控
4. 智能控制：引入自适应控制技术，根据材料特性和成形状态动态调整工艺参数
5. 数据管理：建立管件生产数据库，积累工艺经验，支持持续改进

这篇文献虽然发表于上世纪90年代，但其技术思路和设计方法至今仍具有参考价值。液压胀形工艺作为管件制造的重要方法之一，其核心原理和设计理念在不断发展完善中，为现代管件制造提供了坚实的技术基础。