1 曲柄壓力機(jī)的能耗分析與能量回收法

1.1 能耗分析

在壓力機(jī)工作的過(guò)程中，其所消耗的總能量用A來(lái)表示，其中 A 的組成部分為：A＝A1＋A2＋A3＋A4＋A5＋A6＋A7，其中 A1代表的是工件變形功；A2代表的是工作過(guò)程中受曲柄滑塊機(jī)構(gòu)摩擦產(chǎn)生的能量消耗；A3代表的是壓力機(jī)在空程上下運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量消耗；A4代表的是單次行程的過(guò)程中，離合器接合的過(guò)程中產(chǎn)生的能量消耗；A5代表的是拉延墊工作功；A6代表的是工作過(guò)程中受壓力系統(tǒng)的作用，在彈性變形的過(guò)程中產(chǎn)生的能量消耗；A7代表的滑塊在飛輪空轉(zhuǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生的能量消耗。

工件變形功可以表示為材料成形的過(guò)程中產(chǎn)生的能量消耗，屬于有用功，而剩余的六種能量消耗均為無(wú)用功，對(duì)于任意一種能量消耗來(lái)說(shuō)都能夠采用相應(yīng)的方式來(lái)達(dá)到節(jié)能效果。在普通的壓力機(jī)當(dāng)中，所產(chǎn)生無(wú)用功所消耗的能量占總量的比例較大，空形成所占的比例大約為10～35%之間，飛輪空轉(zhuǎn)占的比例在6～30%之間，離合器接合占的比重大約為20%。如若將伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)引入其中，便能夠減少飛輪與離合器產(chǎn)生的能耗，其他能量也將在一定程度上減少，最終達(dá)到了節(jié)能效果。

1.2 能量回收的方式

交流伺服壓力機(jī)采用電磁制動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速，運(yùn)動(dòng)部件在減速后動(dòng)能開(kāi)始逐漸向電能轉(zhuǎn)變，如若這部分電能無(wú)法得到有效回收，便只能借助電阻的力量進(jìn)行消耗，這樣不但會(huì)使效率顯著降低，還需要將電阻箱與冷卻系統(tǒng)加入其中。在能量回收方面主要可以采用三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）反饋電網(wǎng)。此種方式雖然可以節(jié)約部分電能，但是需要將逆變系統(tǒng)加入其中，從而使成本得到顯著提升；

（2）多機(jī)直流互聯(lián)。如若在車間中同一時(shí)間段內(nèi)有多個(gè)伺服壓力機(jī)工作，則需要對(duì)直流層中的聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣便能夠使峰值電流的沖擊減少，從而達(dá)到節(jié)能的效果。同時(shí)，還可以無(wú)需將電容器與逆變裝置加入其中，但事實(shí)上這種應(yīng)用受到外界條件的制約較為嚴(yán)重；

（3）電容儲(chǔ)存。在驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)中將大容量電容加入其中，在制動(dòng)的過(guò)程中能夠形成大量的電能；在壓制的過(guò)程中電能由此釋放出來(lái)，為電機(jī)的運(yùn)行提供動(dòng)力。此種方式不但能夠節(jié)省大量電能，更重要的是能夠盡可能的減少工作過(guò)程中產(chǎn)生大量電流對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。此種方式的缺陷在于這種大容量電容的價(jià)格較高，體積也較大，因此在應(yīng)用時(shí)對(duì)場(chǎng)地大小的要求較高[1]。

2 交流伺服驅(qū)動(dòng)與壓力機(jī)優(yōu)勢(shì)分析

2.1 交流伺服驅(qū)動(dòng)

該系統(tǒng)能夠使輸出量隨著輸入量的變化而做出動(dòng)態(tài)改變，交流電機(jī)的控制精度十分準(zhǔn)確、過(guò)載能力較強(qiáng)、矩頻性能較強(qiáng)。近年來(lái)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄壓力機(jī)已經(jīng)在鍛壓機(jī)械方面的研究十分廣泛。隨著大功率交流伺服電機(jī)的不斷發(fā)展，加之控制技術(shù)不斷更新優(yōu)化，使其性價(jià)比逐漸提升，已經(jīng)開(kāi)始逐漸替代普通電機(jī)在工程中所處位置，實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變，并且獲得較為顯著的節(jié)能效果。