Сервогидравлический пресс против обычного гидравлического пресса для SMC: энергия, управление, время цикла и окупаемость инвестиций

1. В чем разница между сервоприводами и обычными гидравлическими прессами?

В этом сравнении А. сервогидравлический пресс относится в первую очередь к гидравлическому прессу, использующему серводвигатель и насосную систему с регулируемой скоростью. Скорость двигателя регулируется в соответствии с фактическим давлением и расходом на каждом этапе цикла прессования.

A обычный гидравлический пресс обычно используется асинхронный двигатель с фиксированной скоростью с традиционным гидравлическим насосом и архитектурой управления клапанами. В зависимости от конструкции двигатель может продолжать работать практически с постоянной скоростью, даже если для процесса требуется небольшой поток.

Это различие важно, поскольку цикл формования SMC не требует максимального гидравлического потока и мощности на каждом этапе.

2. Потребление энергии и общая стоимость владения

Энергоэффективность — одна из основных причин, по которой производители выбирают сервогидравлику. Насос с регулируемой скоростью может снизить скорость двигателя, когда процесс требует меньшего гидравлического потока, и снова ускориться, когда требуется высокий поток.

Это особенно актуально для формования SMC, поскольку цикл может включать относительно длительный период выдержки давления и отверждения. На этом этапе прессу может потребоваться поддерживать давление, но при этом требуется очень небольшой непрерывный поток.

Гидравлические системы с регулируемой скоростью также выделяют меньше ненужного тепла, когда циркулирует и дросселируется меньше гидравлической мощности. Это позволит снизить нагрузку на маслоохладительное оборудование и количество тепла, выделяемого в производственную зону.

Не путайте энергию пресса с общей энергией линии SMC.

Гидравлический пресс является лишь одним потребителем энергии. Нагреватели пресс-форм, контроллеры температуры пресс-форм, роботы, погрузочно-разгрузочное оборудование и заводская система отопления, вентиляции и кондиционирования также могут вносить значительный вклад в общее потребление линии.

Иллюстративный годовой расчет электроэнергии

Это скорее показательный расчет, чем гарантированная экономия. Фактическое потребление энергии в идеале должно быть измерено в рамках репрезентативного производственного цикла до принятия инвестиционного решения.

Для контекста: Управление энергетической информации США сообщило, что средняя розничная цена на электроэнергию в промышленности США в 2025 году составит 8,62 цента/кВтч, хотя фактические промышленные тарифы существенно различаются в зависимости от местоположения и структуры коммунальных предприятий.

3. Время цикла, пропускная способность и где сервоуправление действительно экономит время

Сервогидравлика может улучшить реакцию машины, но она не устраняет время химического отверждения, необходимое для материала SMC.

Если 160-секундный цикл включает в себя 120 секунд необходимого отверждения, то замена гидропривода не может просто убрать эти 120 секунд. Более реалистичная возможность — оптимизировать оставшиеся этапы движения и перехода.

Вместо того, чтобы полагаться на рекламируемое поставщиком «минимальное время цикла», производители должны сравнивать фактические кривые цикла, используя предполагаемую форму, вес детали и рецептуру SMC.

4. Контроль давления, скорости и положения для обеспечения качества деталей SMC.

Качество SMC зависит не только от максимальной силы прессования. То, как пресс достигает этой силы, влияет на поток материала, ориентацию волокон, захваченный воздух, вспышку и постоянство размеров.

Типичный контролируемый цикл может включать в себя:

Насос с сервоуправлением может быстро изменять расход в соответствии с запрограммированными требованиями движения. В сочетании с датчиками положения, датчиками давления и системой управления с обратной связью это дает инженерам большую гибкость в создании и повторении различных профилей скорости и давления.

Таким образом, преимущество заключается не просто в том, что «сервопривод означает лучшее качество». Хорошо спроектированный обычный пресс также может обеспечить превосходную стабильность производства. Сервоархитектура становится особенно привлекательной, когда производителям нужны гибкие рецепты, частые изменения процессов, детальный контроль давления/положения и запись данных цикла.

5. Техническое обслуживание, тепловая нагрузка и время простоя

Обычные гидравлические системы знакомы бригадам технического обслуживания по всему миру и могут использовать относительно простые двигатели, насосы и клапаны. В сервосистемы добавляются приводы, энкодеры, серводвигатели и более сложная управляющая электроника.

Однако работа с регулируемой скоростью может уменьшить ненужную работу насоса и выделение тепла в гидравлической системе на этапах частичной нагрузки или удержания.

Не следует пропагандировать работу сервопривода как автоматическое продление срока службы пресс-формы. Срок службы пресс-формы зависит от материала пресс-формы, ее выравнивания, параллельности плит, давления, смазки и технического обслуживания. Однако более эффективно контролируемое ускорение, изменение давления и декомпрессия могут снизить ненужную ударную нагрузку на пресс и оснастку.

6. Требования к интеграции, автоматизации, шуму и охлаждению.

Современные производственные линии SMC все чаще соединяют пресс с роботами, загрузочным оборудованием, регуляторами температуры пресс-форм, эжекторами, системами безопасности и сетями управления производством.

Сервогидравлическая установка может предоставить полезные возможности интеграции для:

• автоматическая загрузка заряда СМК;
• роботизированная разгрузка деталей;
• профили положения и давления на основе рецептов;
• регистрация данных цикла;
• мониторинг сигнализации и состояния;
• MES или интерфейсы производственных данных;
• удаленное устранение неполадок, где это разрешено.

Более низкая средняя скорость насоса также может снизить гидравлический шум и выделение тепла. В зависимости от конструкции и рабочего цикла это может позволить уменьшить охлаждающее оборудование или снизить потребность в охлаждении.

7. Можно ли модернизировать существующий обычный гидравлический пресс?

В некоторых случаях да. Обычный гидравлический пресс может быть оснащен приводом насоса с регулируемой скоростью, дополнительными датчиками, модернизированным управлением ПЛК или более совершенным контролем давления и положения.

Однако возможность модернизации зависит от существующих:

• тип гидронасоса;
• электродвигатель и электроснабжение;
• клапанная архитектура;
• размеры цилиндра;
• датчики давления и положения;
• ПЛК и система связи;
• схема безопасности;
• система охлаждения;
• доступное место в шкафу управления.

Модернизация только двигателя без проверки всего гидравлического контура может принести ограниченную пользу. Систему следует оценивать как полный пакет привода и управления.

8. Когда стоит вкладывать средства в сервогидравлический привод?

9. Сервопривод и обычный гидравлический пресс: быстрое сравнение

10. Как рассчитать окупаемость инвестиций в печатную машину SMC

Окупаемость инвестиций не должна основываться только на рекламируемом проценте энергосбережения.

Прежде чем сравнивать две цитаты в прессе, производители должны собрать как минимум:

• годовые часы работы;
• текущее или целевое время цикла;
• продолжительность удержания давления;
• требуемый тоннаж;
• средний и пиковый гидравлический спрос;
• местный тариф на электроэнергию;
• требования к охлаждению;
• годовой объем производства;
• требования к автоматизации.

Для существующей линии измерение фактического энергопотребления в репрезентативных производственных циклах обеспечивает гораздо более высокую рентабельность инвестиций, чем сравнение паспортных характеристик двигателя.