Контент
В сфере современного производства металлов переход к энергоэффективному оборудованию больше не является просто экологическим соображением — это важнейший экономический императив. Среди наиболее значительных достижений в этой области можно назвать 8-осевой штамповочный станок с сервоприводом . В отличие от обычных гидравлических или механических прессов, которые постоянно потребляют энергию, эта технология меняет парадигму использования электрической энергии в процессе штамповки. В этой статье рассматриваются конкретные инженерные и эксплуатационные принципы, которые отвечают на вопрос: почему потребление энергии в 8-осном сервопуансоне ниже?
Чтобы понять экономию энергии, необходимо сначала понять фундаментальную разницу в механизмах привода. Традиционный гидравлический пробивной пресс использует постоянно работающий электродвигатель для поддержания гидравлического давления в аккумуляторе или насосной системе. Это означает, что даже когда машина простаивает в ожидании загрузки материала или смены инструмента, она по-прежнему потребляет значительную мощность для поддержания системы в рабочем состоянии.
Ключевое отличие: 8-осевой сервопривод, приводимый в движение серводвигателями переменного тока, работает строго «по требованию». Двигатель потребляет электрический ток только тогда, когда плунжер действительно движется для выполнения операций штамповки, формовки или нарезания резьбы.
Такое различие дает существенную экономию. Во время «необрабатывающих» частей цикла, таких как вращение револьверной головки, позиционирование материала или время ожидания, серводвигатель либо простаивает, либо потребляет незначительное количество энергии, необходимой для удержания крутящего момента, что часто снижает потребление в режиме ожидания более чем на 40% по сравнению с постоянно работающим гидравлическим насосом.
В гидравлических системах двигатель насоса работает постоянно для поддержания давления. В 8-осном станке сервопривод полностью останавливается, когда станок останавливается. Отсутствие «потери на холостом ходу» вносит наибольший вклад в низкие эксплуатационные расходы машины, что делает ее аналогом гибридного автомобиля, который выключает двигатель внутреннего сгорания на красный свет, в то время как гидравлический пресс сродни традиционному автомобилю, постоянно работающему на холостом ходу.
Значительная часть потерь энергии в традиционных системах происходит из-за паразитных потерь — энергии, потребляемой вспомогательными компонентами. Конструкция 8-осевого сервопуансона полностью исключает эти проблемы.
| Коэффициент энергопотребления | Гидравлический пробойник | 8-осевой пробивной пресс с сервоприводом |
|---|---|---|
| Первичный насос | Работает непрерывно | Нет (Прямой привод) |
| Системы охлаждения | Требуется для охлаждения гидравлического масла. | Минимальный или нет |
| Резервное питание | Высокий (поддержание давления) | Незначительно (двигатель выключен) |
| Потери на трение | Высокий (маслонасос, клапаны) | Низкий (прямая механическая связь) |
Демонтировав гидравлический насос, клапаны и системы охлаждения, машина снижает затраты энергии, необходимые только для поддержания работоспособности системы. Это также снижает выбросы тепла в цехе, снижая нагрузку на системы кондиционирования воздуха — вторичная экономия энергии, которую часто упускают из виду.
Интеллектуальное управление движением в 8-осевой штамповочный станок с сервоприводом выходит за рамки простой функции старт-стоп. Одной из наиболее передовых функций, способствующих низкому энергопотреблению, является рекуперативное торможение.
Когда серводвигатель замедляет плунжер или другие оси (например, столы позиционирования листов), он действует как генератор. Кинетическая энергия, выделяющаяся при торможении, преобразуется обратно в электрическую энергию. Вместо того, чтобы рассеивать эту энергию в виде тепла (через резистор), машина отправляет ее обратно в основной источник питания через общую шину постоянного тока для повторного использования другими осями.
Например, во время высокоскоростной последовательности ударов шток должен быстро ускоряться и замедляться. Фаза замедления генерирует избыточную энергию. На 8-осном станке:
Гидравлические прессы не могут обеспечить эту функцию. Они преобразуют избыточную энергию в тепло, требуя дополнительную энергию (и воду) для охлаждения системы.
Потребление энергии – это не только количество энергии, потребляемой во время удара; это также время, необходимое для выполнения удара. Сервосистема обеспечивает превосходный контроль над профилем движения.
Используя сложные алгоритмы, 8-осевой сервопривод может изменять ускорение и скорость в разных точках хода. Эта возможность позволяет двигателю работать с максимальной эффективностью во время перфорации, а также обеспечивает быстрый втягивание и позиционирование. Возможность «маятникового движения», при которой плунжер непрерывно перемещается вверх и вниз, не останавливаясь в верхней мертвой точке, экономит время и энергию во время необработки ходов, сокращая ненужные движения и, следовательно, потерю энергии.
Эксплуатационные преимущества 8-осевой штамповочный станок с сервоприводом напрямую приведет к снижению счетов за электроэнергию и снижению затрат на охлаждение.
Да, он потребляет минимальное количество, в первую очередь для питания управляющей электроники и датчиков. Однако главный серводвигатель не потребляет ток, в отличие от гидравлического насоса, который продолжает работать. Это значительно снижает энергопотребление в режиме ожидания.
Для большинства крупносерийных операций по изготовлению листового металла экономия энергии в размере 40–50 % в сочетании со снижением затрат на техническое обслуживание (без замены масла) и сокращением времени безотказной работы обычно приводит к быстрому возврату инвестиций, часто менее чем за три года.
В первую очередь на главном плунжере и высокоскоростных сервоосях (X и Y). Эти оси являются самыми тяжелыми и подвергаются наиболее частому ускорению и замедлению, что делает их идеальными для рекуперации энергии через общую систему шин постоянного тока.