現(xiàn)代驅(qū)動概念下模鍛壓力機(jī)能效優(yōu)化的新視野

文／MartinGerhard.Scholles，韓劍峰·西馬克集團(tuán)

現(xiàn)代驅(qū)動概念下模鍛壓力機(jī)能效優(yōu)化的新視野

文／MartinGerhard.Scholles，韓劍峰·西馬克集團(tuán)

為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和綠色生產(chǎn)，鍛造企業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率和能源利用率的要求越來越高，鍛造企業(yè)的管理者們也紛紛把目光投向能夠減少碳排放的創(chuàng)新的生產(chǎn)方案。目前，通過實(shí)施動態(tài)能量管理技術(shù)來優(yōu)化感應(yīng)加熱設(shè)備的能效在實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)方面已經(jīng)取得了顯著的效果。如今，鍛造企業(yè)的管理者開始把他們關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向其他能源消耗領(lǐng)域，例如壓力機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

為了滿足客戶的期望，西馬克集團(tuán)與市場領(lǐng)先的驅(qū)動技術(shù)供應(yīng)商合作開發(fā)了創(chuàng)新性的技術(shù)解決方案——奧姆科哈森克萊沃MT系列偏心壓力機(jī)。圖1所示為MT630偏心壓力機(jī)。

圖1 配MEERtorque?的MT630偏心壓力機(jī)

MT系列偏心壓力機(jī)采用全新的MEERtorque?伺服驅(qū)動概念，完美的結(jié)合了通常情況下被認(rèn)為是相互矛盾的特性：在非常短的周期時間內(nèi)提供極高的能量，但是又具有最優(yōu)化的能效。該系列偏心壓力機(jī)通過采用兩個獨(dú)立但同步的驅(qū)動相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了對滑塊的加速、減速和成形能量的分配并相互作用。與普通的伺服驅(qū)動系統(tǒng)不同，MEERtorque?伺服驅(qū)動是利用一個連續(xù)旋轉(zhuǎn)但是顯著小型化的飛輪進(jìn)行蓄能，飛輪與一個單獨(dú)的小型伺服驅(qū)動電機(jī)相連。在鍛造過程中提供高峰值能量的情況下，具有MEERtorque?伺服驅(qū)動的伺服壓力機(jī)的額定功率顯著低于傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動壓力機(jī)，同時也具有更高的穩(wěn)定性。圖2所示為MEERtorque?驅(qū)動示意圖。

圖2 MEERtorque?驅(qū)動示意圖

MEERtorque?驅(qū)動解決方案將滑塊運(yùn)動能量與鍛造成形能量分離，這使得伺服驅(qū)動壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)離合/制動系統(tǒng)壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)完美地結(jié)合。由于具有更高的滑塊打擊速度，模具的接觸時間更短。與奧姆科哈森克萊沃MP系列壓力機(jī)相同，MT壓力機(jī)將打擊周期和模具接觸時間分離，一方面獲得了最大的時間窗口，一方面又保證了在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間的最短的加速和減速時間，反之亦然。在使得模具接觸時間顯著降低的同時，用于模具潤滑和鍛件傳遞的時間窗口最大化。這非常有助于提高增加模具壽命和保持正常運(yùn)行時間率，并可大幅降低排放和能耗。伺服電機(jī)對飛輪能量進(jìn)行補(bǔ)充，成形能量積蓄在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的飛輪中并即時可用。

MT系列偏心壓力機(jī)的滑塊由位于偏心軸左側(cè)的加速伺服電機(jī)直接驅(qū)動。連續(xù)旋轉(zhuǎn)的飛輪由安裝在偏心軸右側(cè)的單獨(dú)裝配的飛輪電機(jī)直接驅(qū)動并保持其旋轉(zhuǎn)速度，因此不需要任何額外的皮帶傳動或者后軸系統(tǒng)。

兩臺電機(jī)在電氣定子部件方面的設(shè)計基本相同。偏心軸由伺服電機(jī)加速，當(dāng)速度與飛輪匹配時，離合器啟動偏心軸與飛輪相連接，而沒有任何明顯的磨損或者噪聲。通過飛輪伺服電機(jī)對鍛造過程中的飛輪降速進(jìn)行能量補(bǔ)充。離合器同時用于限制打擊力避免過載（安全功能）。在打擊完成后，滑塊減速。在左側(cè)的加速電機(jī)切換到恢復(fù)模式，所產(chǎn)生的減速能量用于恢復(fù)飛輪能量。

MEERtorque?伺服驅(qū)動概念提供的加速角度為120°，約為傳統(tǒng)離合制動驅(qū)動系統(tǒng)加速角10°～15°的8倍，因此MEERtorque?驅(qū)動所需的傳遞扭矩約為傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)的八分之一（僅有12.5%），這就是為什么MEERtorque?驅(qū)動與傳統(tǒng)的離合制動驅(qū)動系統(tǒng)相比小得多并且更具經(jīng)濟(jì)性的原因。

此外，奧姆科哈森克萊沃MT系列偏心壓力機(jī)在設(shè)計過程中兼顧了性能、精度以及當(dāng)今和未來產(chǎn)量的要求，基于高剛性和堅固的成形設(shè)備單元，具有大尺寸模具面積和精確的滑塊導(dǎo)向。

壓力機(jī)的分體拉桿機(jī)架設(shè)計基于久經(jīng)考驗(yàn)和高耐用的奧姆科哈森克萊沃偏心壓力機(jī)，并通過最新的有限元設(shè)計工具進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。該機(jī)架設(shè)計為大開窗尺寸，適合模具和模座的更換以及自動化生產(chǎn)。全新的創(chuàng)新性設(shè)計在無需拆卸蓋板的情況下即可進(jìn)行各種維護(hù)和檢查工作，非常簡單方便。

所有主要的機(jī)架部件均為鑄鋼，不會因?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)的熱變形而產(chǎn)生殘余應(yīng)力?；瑝K裝配在可調(diào)節(jié)、對角布置不受熱效應(yīng)影響的超長導(dǎo)向上。即使在全自動模式下，通過一個與蝸輪相連的電機(jī)，滑塊的下行程位置也可以按照0.1mm為單位在行程之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。

使用MEERtorque?伺服驅(qū)動的壓力機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴由于降低了模具接觸時間而增加了模具的壽命；⑵由于減少了機(jī)械部件的磨損（例如在連續(xù)運(yùn)行時無需制動），以及采用幾乎無損耗的離合器，降低了維護(hù)成本；⑶由于出色的可靠性和改進(jìn)的性能，增加了產(chǎn)量；⑷由于去除了制動和傳動系統(tǒng)，運(yùn)行更平穩(wěn)，噪聲小更安靜。

SONA BLW Praezisionsschmiede GmbH是第一家獲得全新MT系列模鍛壓力機(jī)的用戶，MEERtorque?驅(qū)動概念壓力機(jī)作為其全自動鍛造生產(chǎn)線的核心，用于精密動力總成零件的溫鍛，圖3所示為MT系列模鍛壓力機(jī)的生產(chǎn)現(xiàn)場。在投產(chǎn)的第一年度，該鍛造線上生產(chǎn)了超過500萬件精密鍛造部件。圖4所示為MT模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)的鍛件。

圖3 MT系列模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場

圖4 MT系列模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)的鍛件

西馬克集團(tuán)堅信，鍛造壓力機(jī)主驅(qū)動的未來將是力矩驅(qū)動技術(shù)。與其他鍛造壓機(jī)制造商相反，MEERtorque?驅(qū)動概念完美的結(jié)合了扭矩驅(qū)動的效率和動力，以最有效的方式通過一個旋轉(zhuǎn)的飛輪存儲和積蓄所需的成形能量。與用于車輛動力系統(tǒng)的現(xiàn)代混動概念相同，在減速階段，力矩電機(jī)驅(qū)動偏心軸所產(chǎn)生的電流，將用于重新加速飛輪。傳統(tǒng)的伺服壓力機(jī)制造商避免使用飛輪來存儲能量。然而，為了分配足夠的打擊能量，傳統(tǒng)的伺服壓力機(jī)需要高能量消耗，這需要配備超高的連接功率。MEERtorque?驅(qū)動概念大大降低了功率需求，實(shí)現(xiàn)更加經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)，開拓了伺服驅(qū)動壓力機(jī)發(fā)展的新視野。