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以下内容来源于深圳市蓝海华腾技术股份有限公司许玲娇和其团队近20年电机节能实践中遇到的经验总结,抛砖引玉,仅供行业同仁参考!欢迎交流、批评指正!
早几年,做注塑机节能的时候,多次遇到负责生产的人员提出了同一个问题:为什么伺服注塑机做不出的产品,普通机器却能做出来?如壁薄产品或表面光洁度要求高的产品,近几年,压铸机上同样也几次遇到了类似疑问。用户认为作为高价格的伺服机,应该拥有更高的精密度才对,但是却出现了无法达到普通机的状态,这是确实让人比较疑惑。
实际上,在液压设备里伺服的主要作用是节能,虽然设备厂家的营销宣传中也经常有精 度方面的说明,然而伺服的精 度并不等于液压系统的精 度。
液压系统是远距离传递能量的装置(相对于轴来说),用液体能传递能量,同时起到缓冲和弹性的作用。但是液压系统做不到0泄漏,压缩过程中油缸和油管都有一定胀缩,它会稀释掉伺服控制的精 度。并且伺服的流量控制是通过控制电机转速来实现,实际上并没有控制终端负载或执行元件,从整个系统看,这个闭环只是半闭环,液压系统后半截的流量还是开环的。
为什么普通机的模具适应性更好呢?
难道是异步电机的作用吗?实话说这个跟电机关系不大,主要应该是和比例阀相关。
比例阀虽然有一定的溢流,但是它的压力始终是朝一个方向的,不会因为泄压而导致压力衰减,即使在特殊工艺需要超载的瞬间,仍然可以保持良好的压力刚性,因此产品重复精 度更高。比例阀的阀芯质量相对较小,接收电信号的响应速度更快,而且比例阀更加接近末端负载,精 度更有保障。
为什么伺服机无法体现“伺服”的精 度呢?
首先,液压设备里伺服控制的是电机转速,它对应的是流量。伺服无法精 确控制压力,压力与负载相关,伺服的控制原理中压力到达后需要泄压,泄压通常是电机反转、停转(或者用泄压阀),相当于减速往回拉的过程,一方面容易导致压力呈现锯齿状的震颤,影响产品一致性;另一方面使得油泵和轴承节容易损坏,增加停机风险和维护成本。
第二,伺服的控制模式中只能是压力优先或者流量优先,无法实现两者同时优先,少量精密度高的产品工艺需要压力和流量同时优先,伺服从控制原理上就难以满足。
第三,虽然伺服对电机的转速有很高的控制精 度,但是由于伺服远离末端,伺服的精 度会被液压系统稀释掉一部分,这种精 度无法传递到制品精 度上。
最后,伺服电机号称永磁电机,但是世界上没有永动机,也不会有真正永恒的磁铁,稀土磁钢长期使用中逐步退磁后,力矩和精 度也会逐渐降低。伺服电机的寿命与使用环境、工艺、选型有关,也和磁钢的纯度、成分、密度有关。在高温环境或者负载重的情况下,退磁的速度会加快,因此在伺服电机选型时要保留足够的余量,可以延长使用寿命。
在伺服机精 度这个问题上,压铸机遇到的问题比注塑机少,主要是因为压铸机有蓄能器,压射环节主要靠蓄能器提供能量,对液压系统的依赖性相对较小,因此受伺服电机泄压引起的影响也会小一些。而且压铸出来的金属件属于毛坯件,通常还有后道工序的加工。(但是因为压铸机的车间温度高,同等电机功率的瞬间冲击电流大,压铸机上的伺服系统的故障率更高。)
注塑机通常没有蓄能器,射胶等核心环节的能量都来自于液压系统,当液压系统的压力波动时,对产品质量的影响会比较大,尤其是薄壁产品或者表面光洁度要求高的产品。某大型注塑机厂家,在全面推广伺服电机十余年,并且成功引领了注塑机行业(甚至是液压行业)大量使用伺服电机后,他们自己在高精密度产品的伺服控制上也遇到了困难,大约在2年前,已经针对薄壁等高精 度要求的注塑机重新使用比例阀控制,采用伺服+比例阀的控制模式,这也是对比例阀精 度的一种认可与回归。
综上:伺服可以替代比例流量阀的作用,实现节能的效果,比例压力阀控制压力更加稳定。如果能够将两者的优势结合,就可以制造出高精密度、高性价比的液压节能方案。