发电机护环胀形新工艺及其自动控制系统的设计

摘要

【目的】为生产母线平直、加工余量少、残余应力低的高质量发电机护环，提出了一种基于水压机与超高压泵联动强化护环的新工艺。【方法】利用水压机压下模具，通过模具向下挤压护环，同时使用超高压泵向护环内部注入超高压液体，促使护环产生塑性变形。通过精确控制水压机的压力与超高压泵注液压力，调节护环的变形形状。当护环变形达到一定程度后，由于变形阻力增大，需更换模具继续胀形，直至护环达到预期成形尺寸。相比传统液压胀形工艺，该新工艺设备成本更低且效率更高。以50Mn18Cr5材料作为发电机护环制造基材，采用ANSYS Workbench对胀形过程中的护环外径尺寸变化及受力情况进行有限元分析。同时，根据自动控制系统的要求完成自动控制程序及HMI组态界面的设计，利用PLC控制发动机护环的生产过程，并通过HMI组态界面显示胀形过程中护环的直径变化、变形速度、系统压力及温度等参数。通过监测护环直径变化，精准调控水压机与超高压泵的压力，确保液压胀形顺利进行。若水压机和超高压泵发生故障，控制系统会自动报警，既保护操作人员安全，又避免重大安全事故。【结果】有限元分析显示，护环液压胀形过程中护环外径变化与实际生产结果的最大误差仅为2.312 mm,验证了新工艺的可行性。通过HMI组态界面直观呈现设备工作状态和参数，不仅保证了发电机护环的生产质量和效率，也使操作更加便捷。【结论】水压机与超高压泵联动的新工艺可有效生产母线平直、加工余量少、残余应力低的高质量发电机护环，为护环制造提供了一种高效、低成本的技术方案。

关键词

发电机护环 / 水压机与超高压泵联动 / 护环强化装置 / 自动控制系统 / 有限元分析 / 组态界面 / 冷变形强化