Машины для литьяпод давлением требуютвысокой точности, энергоэффективности и динамической реакциидля оптимального производства. Традиционные гидравлические системы сасинхронными двигателямистрадают от высоких потерь энергии и плохой управляемости. Интеграция синхронных двигателей с постоянными магнитами (PMSM) с электрогидравлическими сервосистемами обеспечивает превосходное решение, обеспечивающее:
Более высокая энергоэффективность (экономия до 30-50%)
• Точное регулирование скорости и крутящего
момента • Снижение уровня шума и тепловыделения
• Увеличение срока службы при минимальном техническом обслуживании
В этом документе описывается конструкция, стратегия управления и преимущества использования PMSM в электрогидравлических сервомашинах для литья под давлением.
Предлагаемая система состоит из:
(1) сервонасосного агрегата с приводом от PMSM
Технические характеристики PMSM:
Номинальная мощность: 15-200 кВт (в зависимости от тоннажа машины)
Диапазон оборотов: 0-3000 об/мин (при плавной работе на низких оборотах)
КПД: >95% (класс IE4/IE5)
Охлаждение: жидкостное (для длительных циклов)
• Сервонасос:
• Аксиально-поршневой насос с регулируемым рабочим объемом
• Регулирование давления и расхода с помощью системы регулирования скорости PMSM
(2) Электрогидравлическая система сервоклапанов
• Пропорциональные клапаны с высокой чувствительностью для точного регулирования давления/расхода.
• Обратная связь с замкнутым контуром (датчики давления, энкодеры) для настройки в режиме реального времени.
(3) Инвертор (VFD) и контроллер движения
• ЧРП с векторным управлениемдля PMSM (например, Siemens SINAMICS, Yaskawa GA700).
Интеграция с ПЛК (например, Siemens S7-1500, Beckhoff TwinCAT) для синхронного управления движением.
(1) Экономия энергии
Энергопотребление, пропорциональное нагрузке: В отличие от двигателей с фиксированной частотой вращения, PMSM регулирует скорость в зависимости от потребности. (Функция двигателя с регулируемой частотой вращения)
• Устранение потерь на дроссельной заслонке: Нет перепуска избыточной жидкости, что снижает тепловыделение.
• Рекуперативное торможение: Восстанавливает энергию во время торможения.
(2) Точность и скорость срабатывания
• Точность регулирования крутящего момента: ±1% (по сравнению с ±5% в асинхронных двигателях).
• Более быстрая динамическая реакция: Достигается полный крутящий момент при почти нулевой скорости.
• Стабильное регулирование давления: Уменьшает дефекты деталей (например, вмятины, вспышки).
(3) Снижает уровень шума и перегрева
• Снижает вибрацию и шум (
• Снижает температуру гидравлического масла, продлевая срок службы компонентов.
(4) Техническое обслуживание и надежность
• Бесщеточная конструкция: Отсутствие износа угольных щеток.
• Снижение тепловой нагрузки: эффективное охлаждение продлевает срок службы двигателя.
(1) Регулирование скорости и давления по замкнутому циклу
• Обратная связь по давлению от гидравлических датчиков регулирует скорость PMSM в режиме реального времени.
• Алгоритмы, основанные на PID, обеспечивают стабильность на этапах впрыска/выдержки.
(2) Многоступенчатые профили движения
• Фаза впрыска: Высокоскоростная работа с высоким крутящим моментом.
• Фаза выдержки: Низкая скорость и точное поддержание давления.
• Выталкивание и открывание формы: Оптимизированное ускорение / замедление.
(3) Интеллектуальное управление энергопотреблением
• Автоматический режим ожидания в режиме ожидания.
• Мониторинг энергопотребления с помощью HMI для оптимизации.
|
Параметр |
До (асинхронный двигатель + стационарный насос) |
После (PMSM + сервонасос) |
|
Потребление энергии |
45 кВт*ч за цикл |
28 кВт*ч за цикл (экономия 38%) |
|
Уровень шума |
85 дБ |
68 дБ |
|
время отклика |
150 мс |
50 мс |
|
Температура масла |
55°C |
42°C |
Результат:
Окупаемость инвестиций в течение 1,5 летза счет экономии энергии.
Улучшена консистенция продукта(снижен процент брака на 15%).
✅ Почему PMSM побеждает?
► В традиционных машинах для литья под давлением используютсятрехфазные асинхронные двигатели, соединенные с насосами постоянного объема, что требует непрерывной работы двигателя во время работы.
► Благодаря использованию масляного насоса с сервоприводом и синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM), двигатель включается только при необходимости литья под давлением, благодаря быстрому срабатыванию и высокому пусковому моменту. Во время подачи материала и зажима пресс-формы главный двигатель работает в режиме холостого хода, что обеспечивает периодическое нулевое энергопотребление. Сравнительные испытания показали максимальную экономию энергии до 85%.
► Кроме того, усовершенствованные алгоритмы управления серводвигателями значительно снижают уровень шума по сравнению с обычными машинами. При оснащении винтовым насосом с низким уровнем шума вся система работает на уровне менее 70 децибел, что обеспечивает практически бесшумную работу и улучшает условия труда.
⇒ Интеграция с IoT: Прогнозируемое техническое обслуживание с помощью мониторинга состояния двигателя.
⇒ Гибридные гидравлически-электрические системы: Дополнительная экономия энергии благодаря сервоэлектрическому зажиму.
⇒ Усовершенствованное управление с помощью искусственного интеллекта: Самооптимизирующиеся профили впрыска.
Внедрение PMSM в электрогидравлические сервомашины для литья под давлением обеспечивает:
✅ Значительная экономия энергии (30-50%)
✅ Более высокая точность и быстрое реагирование
✅ Сокращение затрат на техническое обслуживание и увеличение срока службы
Для производителей, которые ищут надежные и высокопроизводительные решения, будущее технологии литья под давлением - за сервосистемами с приводом от PMSM. Хотите получить индивидуальный технико-экономический анализ для вашей конкретной модели машины?
