Servo gidravlik va an'anaviy gidravlik in'ektsion kalıplama: 5 yillik xarajatlarni taqqoslash

Nima uchun arzonroq mashina qimmatroq bo'lishi mumkin

Dongguandagi qoliplash zavodi menejeri eskirgan 250 tonnalik an'anaviy gidravlik pressni xuddi shu texnik xususiyatlarga ega yangisiga almashtirgan edi. O'zgartirish pressi ekvivalent servo-gidravlik mashinaning yarmidan ham arzonroq edi. O'n sakkiz oy o'tgach, zavodning qoliplash polidagi elektr energiyasi uchun to'lovi oldingi yilga nisbatan 6% ga yuqori bo'ldi - an'anaviy press almashtirilgan eskisiga qaraganda sezilarli darajada ko'proq energiya sarflardi. Uchinchi yil oxiriga kelib, an'anaviy pressning umumiy elektr energiyasi narxi shovqin, sovutish talabi va moy almashtirish oralig'ini hisobga olishdan oldin ekvivalent servo mashinaning narx qo'shimchasidan oshib ketdi. Zavod oxir-oqibat mavjud pressni almashtirish o'rniga servo tizimni modernizatsiya qildi va birinchi to'liq oy ichida energiya sarfi ikki baravar kamaydi.

Servo-gidravlik va an'anaviy gidravlik quyish kalıplama o'rtasidagi tanlov oddiy "yangisi yaxshiroq" qarori emas. Bu mashinaning tonnajiga, sikl profiliga, ish vaqtiga va mahalliy elektr energiyasi narxiga bog'liq bo'lgan 5 yillik umumiy egalik xarajatlarini hisoblashdir. Ushbu maqolada ushbu hisoblash batafsil ko'rib chiqiladi - energiya tafovuti aslida qanday ko'rinishga ega, texnik xizmat ko'rsatish tafovuti qanday ko'rinishga ega, an'anaviy mashina hali ham o'zining yuqori narxini qayerda oladi va ma'lum bir o'rnatish uchun raqamlarni qanday birlashtirish kerak.

An'anaviy gidravlik press qanday quvvatdan foydalanadi

An'anaviy sobit nasosli gidravlik quyish kalıplama mashinasi elektr motorini doimiy tezlikda ishlaydi, odatda o'zgaruvchan chastotali haydovchisiz to'g'ridan-to'g'ri tarmoqqa ulanadi. Motor yukga mutanosib bosim ostida gidravlik suyuqlikning doimiy oqimini ta'minlaydigan sobit siljishli gidravlik nasosni - odatda qanotli nasos yoki eksenel pistonli nasosni - boshqaradi. Mashinaning yo'nalishli boshqaruv klapanlari, mutanosib klapanlar va servo klapanlar siklning qolipni yopish, quyish, ushlab turish, plastiklash va qolipni ochish fazalariga mos ravishda oqim va bosimni modulyatsiya qiladi.

Dvigatel tsikl davomida to'liq tezlikda ishlaydi, hatto gidravlik talab past bo'lsa ham. Kutish bosqichida - detal bo'shliq bosimini ushlab turish uchun eng yuqori oqimning faqat bir qismiga muhtoj bo'lganda - ortiqcha oqim relyef klapani orqali rezervuarga qaytariladi va energiya issiqlik sifatida tarqatiladi. Sovutish bosqichida - oz miqdordagi qisqich tonnajidan tashqari hech qanday gidravlik oqim kerak bo'lmaganda - nasos hali ham to'liq tezlikda aylanmoqda, hali ham to'liq quvvatni ishlatmoqda va bypass klapani hali ham ortiqcha oqimni chiqarib yubormoqda. Bu sobit nasos tizimining strukturaviy samarasizligi: dvigatel va nasos bitta ish nuqtasida ishlaydi va bu nuqta bilan haqiqiy gidravlik talab o'rtasidagi har qanday nomuvofiqlik issiqlik sifatida yo'qoladi.

Issiqlikning o'zi bepul emas. Shlangi moyning yopishqoqligini saqlab qolish va oksidlanishning oldini olish uchun uni sovutish kerak, bu alohida moy sovutgichi (suv bilan sovutilgan yoki havo bilan sovutilgan) uzluksiz ishlayotganini va qo'shimcha quvvat sarflayotganini anglatadi. 30 °C muhitda 250 tonnalik an'anaviy pressning sovutish talabi sezilarli darajada — odatda uch smenali ish rejimida mashinaning elektr energiyasining 15–25% oralig'ida.

Servo-gidravlik tizim quvvatdan qanday foydalanadi

Servo-gidravlik tizim doimiy tezlikdagi motorni o'zgaruvchan chastotali haydovchi (VFD) tomonidan boshqariladigan o'zgaruvchan tezlikdagi servo motor - odatda doimiy magnit sinxron motor (PMSM) bilan almashtiradi. Servo haydovchi gidravlik talabga real vaqt rejimida mos keladigan motor tezligini boshqaradi. Sikl yuqori oqim fazasida bo'lganda (qolipni yopish, in'ektsiya qilish, plastiklash), motor yuqori tezlikka o'tadi. Sikl past oqim fazasida bo'lganda (ushlab turish, sovutish), motor haqiqiy gidravlik talabga javob beradigan past tezlikka o'tadi. Sikl tinch holatda bo'lganda (harakatsiz), motor butunlay to'xtashi yoki nolga yaqin tezlikda ishlashi mumkin.

Natijada servo-gidravlik mashina faqat siklning har bir bosqichi uchun zarur bo'lgan quvvatni iste'mol qiladi. Dvigatel doimiy tezlikda ishlamaydi, nasos ortiqcha oqimni chetlab o'tmaydi va an'anaviy press samarasizligini belgilaydigan bypass klapan issiqlik tarqalishi asosan yo'q qilinadi.Bosch Rexroth, Yuken, va boshqa gidravlik tizim ishlab chiqaruvchilari o'lchangan servo va sobit nasosli energiya sarfini taqqoslash bilan qo'llanma yozuvlarini nashr etadilar; nashr etilgan ma'lumotlar bo'yicha odatiy diapazon sezilarli ushlab turish va sovutish fazalariga ega qismlarda 40-80% energiya pasayishi va qisqaroq ushlab turish va sovutish fazalariga ega qismlarda 20-40% ga kamayishdir.

Tejash sikl davomida bir xil emas. Eng katta tejash sovutish fazasida (ko'pgina sikllardagi eng uzun past talabli faza), ikkinchi eng katta tejash kutish fazasida va eng kichik tejash in'ektsiya fazasida (cho'qqi oqimi talab qilinadigan va servo tizim ham cho'qqida ishlaydigan) kuzatiladi. Odatdagi 250 tonnalik presslash qolipida 25 soniyali siklga ega 200 g ABS detalida sovutish fazasi siklning taxminan 50% ni, ushlab turish fazasi 15% ni, in'ektsiya va plastiklash fazalari 25% ni va ochish/yopish fazalari 10% ni tashkil qiladi. Sovutish fazasi servo mashina eng ko'p tejashga imkon beradigan joydir.

Servo Premium: Kapital xarajatlari va operatsion xarajatlar

Servo-gidravlik quyish kalıplama mashinasi odatda bir xil tonnaj va zarba hajmiga ega bo'lgan an'anaviy mashinaga qaraganda 30-60% qimmatroq. Aniq narx mashina ishlab chiqaruvchiga, servo tizim yetkazib beruvchisiga va mashinaning texnik xususiyatlariga bog'liq. 250 tonnalik vakillik qiluvchi press uchun hozirgi bozorda servo narx besh xonali o'sishdir - bu mazmunli, ammo sotib olishni baholaydigan zavod menejeri uchun o'zgaruvchan emas.

Mukofot energiya tejash orqali qoplanadi. Qaytarilish miqdorini hisoblash uchun uchta kirish kerak: har bir tsikl uchun energiya tejash, har bir smena uchun tsikllar va elektr energiyasi narxi. Vicksservo tizim mahsulot liniyasiInyeksion kalıplama dasturlarida qanotli nasosga asoslangan servo tizimlar uchun sozlangan bo'lib, tizim darajasidagi energiya tejash nashr etilgan diapazonda. Yiliga 6000 soat ishlaydigan (taxminan ikki smenada uzluksiz) 25 soniyali siklda ishlaydigan 250 tonnalik mashina uchun yillik elektr energiyasini tejash sezilarli darajada kamayadi - mahalliy elektr energiyasi tarifiga qarab, dastlabki 18-36 oy ichida servo premiumni qoplash uchun yetarli.

Plastik yangiliklarivaPlastik texnologiyasiko'p yillik so'rovnoma ma'lumotlarini nashr etdilar, bu shuni ko'rsatadiki, servo-gidravlik mashinalar hozirda Shimoliy Amerika, Yevropa va Sharqiy Osiyoda 50 dan 800 tonnagacha bo'lgan yangi presslar savdosida ustunlik qilmoqda, an'anaviy presslar tobora ko'proq ma'lum yuqori tonnajli va ixtisoslashgan dasturlar bilan cheklanmoqda. Bozor o'zgarishining o'zi o'zini oqlash matematikasining ko'rsatkichidir: agar servo premium 3 yillik ufqda tiklanmasa, bozor o'zgarmas edi.

Xizmat ko'rsatish: Ikki tizim bir-biridan ajralib turadigan joy

Servo-gidravlik tizimning texnik xizmat ko'rsatish profili an'anaviy pressdan uch sohada farq qiladi.

Birinchidan, servo motorning o'zi ekvivalent quvvatga ega asinxron motorga qaraganda kamroq texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi — cho'tkalar, sirpanuvchi halqalar yo'q va doimiy magnitlangan rotor qo'zg'alish oqimini talab qilmaydi. VFD o'zining texnik xizmat ko'rsatish profiliga ega (sovutish ventilyatorlari, 8-12 yil xizmat muddatiga ega elektrolitik kondensatorlar), ammo motorning o'zi faol komponentlari rejalashtirilgan texnik xizmat ko'rsatmasdan uzoq vaqt xizmat qilish uchun mo'ljallangan.

Ikkinchidan, servo tizimdagi gidravlik nasos o'zgaruvchan tezlikda va odatda an'anaviy pressdagi sobit nasosga qaraganda pastroq o'rtacha RPM da ishlaydi. Pastroq o'rtacha RPM podshipniklarning kamroq aşınmasını, pastroq termal siklni va uzoqroq muhr muddatini anglatadi. Dala ma'lumotlari tomonidan nashr etilganMog'or tayyorlash texnologiyasiva turli gidravlik nasos yetkazib beruvchilari doimiy ravishda o'zgaruvchan tezlikda ishlaydigan qanotli nasoslarning xizmat muddati shunga o'xshash pressdagi sobit tezlikda ishlaydigan bir xil qanotli nasosga qaraganda ancha uzoqroq ekanligini ko'rsatib kelmoqdalar.

Uchinchidan, servo-gidravlik pressdagi moy sovutgichi kamroq uzluksiz ishlaydi, chunki bypass klapanining issiqlik tarqalishi kamayadi. Sovutgich ventilyatori yoki sovutish suvi nasosi uzluksiz ishlash o'rniga haqiqiy moy haroratiga qarab yoqiladi va o'chadi. Sovutgichning ishlash vaqtining pastligi sovutgichga kamroq texnik xizmat ko'rsatish va sovutish tizimidan kamroq parazit elektr energiyasini iste'mol qilishni anglatadi.

An'anaviy pressda esa, aksincha, dvigatel va nasosda podshipniklarning aşınması yuqoriroq, muhrlarni tez-tez almashtirish va moyning oksidlanishini tezlashtiradigan va moy almashtirish oralig'ini qisqartiradigan moyga yuqori termal stress mavjud. Uch smenali an'anaviy pressda moy almashtirish oralig'i odatda 4000 soatni tashkil qiladi; xuddi shu ish siklidagi servo-gidravlik pressda bu interval 6000–8000 soatgacha cho'ziladi. 5 yillik oynadagi moy narxi mazmunli - 250 tonnalik pressda 400–600 litr gidravlik moy sig'adi va moy va har bir almashtirishdagi chiqindilar narxi ko'plab bozorlarda to'rt xonali ko'rsatkichdir.

Shovqin va ish muhiti

An'anaviy press motor va nasosni to'liq tezlikda uzluksiz ishlaydi va operator stantsiyasida 78–85 dB(A) oralig'ida barqaror akustik signal hosil qiladi. Servo-gidravlik press ushlab turish va sovutish bosqichlarida motor va nasos tezligini pasaytiradi, bu esa gidravlik tizimdan chiqadigan shovqin hissasini sezilarli darajada kamaytiradi. Mashinaning umumiy shovqini 65–72 dB(A) oralig'iga tushadi, bu to'liq smenali ta'sir qilish uchun eshitish himoyasini talab qiladigan shovqin darajasi bilan tartibga solish chegarasi chegarasidagi shovqin darajasi o'rtasidagi farqdir.

Shovqinni kamaytirish to'g'ridan-to'g'ri xarajatlarni tejash emas, lekin bu qattiq kasbiy shovqin qoidalariga ega bozorlarda (Yevropa Ittifoqining OSH Direktivasi 2003/10/EC, AQSh OSHA 29 CFR 1910.95, Xitoy GBZ 2.2) haqiqiy foyda keltiradi, bu yerda an'anaviy presslar operatorlar uchun eshitish himoyasini talab qiladi. Zavod polida eshitish himoyasi, audiometrik sinov va shovqinni boshqarish infratuzilmasining qiymati odatda faqat energiya sarfini qoplash hisob-kitobida hisobga olinmaydi - lekin bu 5 yillik ufqda haqiqiy xarajatdir.

Aniqlik va takrorlanuvchanlik

Servo-gidravlik tizim energiyani qaytarish hisobida har doim ham ko'rinmaydigan, lekin chiqindi tezligida ko'rinadigan aniqlik afzalligiga ega. Bosim sensori va o'zgaruvchan tezlikdagi nasos bilan yopiq pastadirli bosimni boshqarish bo'shliq bosimini mutanosib klapanli sobit nasosli tizimga qaraganda torroq diapazonda ushlab turadi. Qattiq bardoshli qismlarda - optik, tibbiy, qadoqlashda - chiqindi tezligini oshirishning o'zi energiya tejashdan qat'i nazar, 5 yillik ufqda servo mukofotini qoplashi mumkin.

Plastik muhandislari jamiyatiservo-gidravlik inyeksion kalıplama aniqligi bo'yicha texnik maqolalarni, jumladan, zarbadan zarbaga og'irlik o'zgarishi va o'lchovli takrorlanuvchanlik ma'lumotlarini nashr etadi. Nashr qilingan aniqlik afzalligi yumshoq bardoshli qismlarda kichik (odatda zarbadan zarbaga o'zgarishda 10-20% ga kamayish) va qattiq bardoshli qismlarda sezilarli (30-50% ga kamayish).

An'anaviy gidravlik hali ham g'alaba qozonadigan joy

An'anaviy sobit nasosli gidravlik press eskirgan emas. Uni qo'llashning uchta toifasi hali ham afzal ko'radi.

• Juda yuqori tonnajli mashinalar (1500 tonnadan yuqori).Servo tizimning mukofoti dvigatel quvvati bilan taxminan chiziqli ravishda o'zgaradi; juda yuqori tonnajda mutlaq servo mukofoti shunchalik katta bo'ladiki, uni qaytarish muddati uzayadi. Ba'zi maxsus yuqori tonnajli dasturlar, shuningdek, o'zgaruvchan tezlikdagi tizim katta akkumulyatorli sobit nasosli tizim kabi toza yetkazib bermaydigan o'ziga xos dinamik javob xususiyatlarini talab qiladi.
• Uzoq muddatli, uzluksiz ishlaydigan ilovalar.Agar press qalin devorli qismda uzoq muddatli ushlab turish fazasi va uzluksiz uch smenali ishlash bilan 90 soniyali siklni ishga tushirsa, servo mashina hali ham energiyani tejaydi, ammo tejash yiliga kamroq sikllar sonida amortizatsiya qilinadi. Qaytarish muddati uzayadi va an'anaviy mashina raqobatbardoshroq bo'ladi.
• Kapital bilan cheklangan inshootlar.Cheklangan kapital byudjeti va qisqa investitsiya ufqiga ega bo'lgan zavod, ayniqsa, mahalliy elektr energiyasi narxi past bo'lsa, faqat kapital xarajatlar evaziga an'anaviy bosimni oqilona tanlashi mumkin.

Ushbu uchta toifadan tashqari, servo-gidravlik tizim 5 yillik umumiy mulkchilik qiymati asosida dominant tanlovdir. Bozor ma'lumotlari buni tasdiqlaydi: yuqorida qayd etilgan yuqori tonnajli ixtisoslashtirilgan dasturlar bundan mustasno, yangi press uskunalarining servo ulushi ko'pgina mintaqalarda va ko'pgina tonnaj sinflarida ko'pchilikni tashkil qiladi.

5 yillik TCO ish varag'ini tuzish

Servo-gidravlik va an'anaviy presslarning 5 yillik umumiy egalik xarajatlarini taqqoslash to'rtta xarajat komponentiga ega: kapital, energiya, texnik xizmat ko'rsatish va chiqindi/ishlamay qolish vaqti. Ularning har biri boshqacha hisoblanadi.

Kapital qiymati mashinaning sotib olish narxi, shuningdek, o'rnatish, yuk tashish, o'qitish va ishga tushirish xarajatlaridir. Servo premium ikki mashinaning kapital qiymati o'rtasidagi farqdir.

Energiya narxi 5 yil davomida kVt/soatning mahalliy elektr energiyasi tarifiga ko'paytirilishi bilan ifodalanadi. Servo mashinaning energiya tejash qiymati an'anaviy press energiyasi va servo press energiyasi o'rtasidagi farq bo'lib, shu davrda ishlatiladi.

Ta'mirlash qiymati 5 yil davomida yig'ilgan qismlar va ishchi kuchidir. Servo mashina odatda nasos bilan bog'liq texnik xizmat ko'rsatishning pastroq, moy almashtirish chastotasi pastroq va sovutgichga texnik xizmat ko'rsatishning pastroq bo'lishiga ega. An'anaviy mashinada motor va nasosda podshipniklarning aşınması yuqoriroq va moy sarfi yuqoriroq.

Chiqindilar va ishlamay qolish vaqtining qiymati - bu chiqindilarga tashlangan qismlarning qiymati va rejalashtirilmagan ishlamay qolish vaqtida yo'qotilgan mahsulot qiymati. Servo mashina qattiqroq bosim nazoratiga va pastroq chiqindi tezligiga ega; an'anaviy mashina qattiq bardoshli qismlarda yuqori chiqindi tezligiga ega, ammo bo'shashgan bardoshli qismlarda hech qanday kamchilik yo'q.

Servo mashinaning 5 yillik sof tejalishi energiya tejash, texnik xizmat ko'rsatish tejash, chiqindi/ishlamay qolish vaqtini tejash va servo mukofotini ayirish yig'indisiga teng. Agar natija ijobiy bo'lsa, servo mashina yutadi. Agar salbiy bo'lsa, an'anaviy mashina 5 yillik ufqda yutadi.

Qaror doirasi: Aniqlashdan oldin so'raladigan beshta savol

Muayyan o'rnatish uchun servo va an'anaviy qaror beshta savolga qisqartirilishi mumkin.

1. Tsikl profili nima?Uzoq muddatli ushlab turish va sovutish fazalari servoga afzallik beradi. Yuqori oqim talabiga ega qisqa sikllar an'anaviy yoki servoga unchalik katta farq qilmaydi.
2. Ish jadvali qanday?Uzluksiz uch smenada ishlash energiya tejashni oshiradi. Uzoq vaqt davomida bo'sh turgan bir smenada ishlash esa tejashni kamaytiradi, chunki press kunning ko'p qismida o'chirilgan bo'ladi.
3. Mahalliy elektr energiyasi narxi qancha?Yuqori tarifli bozorlar (Yevropa, Yaponiya, Sharqiy Osiyoning katta qismi) xarajatlarni qoplashni tezlashtiradi. Past tarifli bozorlar (Yaqin Sharqning ayrim qismlari, Shimoliy Amerikaning tabiiy gazga boy qismlari) xarajatlarni qoplashni sekinlashtiradi.
4. Qismning bardoshliligi nima?Qattiq bardoshli qismlar (tibbiy, optik, ma'lum qadoqlash) pastroq chiqindilar orqali servo ustunligini oshiradi. Bo'shashgan bardoshli qismlar tejashning bu komponentini neytrallashtiradi.
5. Kapital cheklovi nima?Agar kapital qo'yilmasini o'rtacha stavkada moliyalashtirishning iloji bo'lmasa, loyiha darajasidagi iqtisodiy natijalar ijobiy bo'lsa ham, uni qaytarish muddati muhimdir.

O'rtacha tarifli bozorda ikki smenada uzluksiz ishlaydigan 25 soniyali sikldagi odatiy 250 tonnalik press uchun o'zini oqlash muddati 18-36 oy oralig'ida bo'ladi. Past tarifli bozorda bir smenada ishlaydigan 12 soniyali sikldagi 100 tonnalik press uchun o'zini oqlash muddati 4 yil yoki undan ko'proq vaqtni tashkil qilishi mumkin. Vicks.loyihani qaytarish bo'yicha ishchi varaqbarcha beshta o'zgaruvchini o'z ichiga oladi va loyihaga xos tavsiyalarni ishlab chiqadi.

Tez-tez so'raladigan savollar: Servo va an'anaviy gidravlik in'ektsiya kalıplama