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O+P Fluidtechnik 11/2016

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O+P Fluidtechnik 11/2016

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG ANTRIEBE ECOPLANT DESIGN – MODERNE ANTRIEBSKONZEPTE FÜR SCHMIEDEPRESSEN Eckhard Siemer, Achim Kluge Im Rahmen des EcoPlant Designs stellt die SMS Group GmbH ein neues Hydraulikkonzept für Schmiedepressen vor. Highlights dieser Produktinnovation sind Power on Demand durch frequenzgeregelte Servoantriebe, direkter Pumpenantrieb im geschlossenen Hydraulikkreis und eine tanklose Hydraulik. 72 O+P Fluidtechnik 11-12/2016

ANTRIEBE MOTIVATION „Die umweltfreundlichste und günstigste Kilowattstunde ist die, die wir gar nicht erst verbrauchen. Und je bewusster und effizienter wir mit Strom und Wärme umgehen, desto weniger müssen wir erzeugen. Das spart Geld, erhöht gleichzeitig die Versorgungssicherheit und trägt dazu bei, dass wir unsere Klimaziele erreichen.“ Ein Zitat des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi. Die Bundesregierung hat hierzu mit dem Gesetz über die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte (Energieverbrauchsrelevante-Produkte-Gesetz – EVPG) die ECO Design Directive 2009/32/EG der Europäischen Gemeinschaft umgesetzt. Ging es in den Anfängen in erster Linie darum, den Energieverbrauch von Handtools wie Kreissägen, Staubsaugern, Leuchtmittel etc. zu reduzieren, sind nun weitere Produktgruppen wie die ENTR5, Werkzeugmaschinen, hinzugekommen. Die Antwort der SMS Group auf diese Anforderungen des Marktes heißt EcoPlant Design (Bild 01). Kriterien für eine EcoPlant-Lösung sind die folgenden vier Dimensionen: n signifikante Reduzierung des Einsatzes von Energie und Betriebsstoffen, n signifikante Reduzierung des Rohmaterialeinsatzes, n signifikante Reduzierung von Emissionen, n signifikante Verbesserung der Recycling-Quote. Senkbewegung erfolgt über die Gravitationskraft der bewegten Masse. Dabei wird die Senkgeschwindigkeit über das Auslassventil der Ringseite gedrosselt. Die Dekompression des Kolbenraums wird nach dem Pressen durch ein separates Ventil in den Tank geleitet. Die Nachteile dieses Konzeptes sind: n hohe Leerlaufverluste der Asynchronmotoren (ca. 20 % der Nennleistung) während der Stillstandzeiten der Presse und dadurch erhöhter Energieverbrauch der Anlage, n hohe Energieverluste durch die Dekompression des Hochdrucks in dem Kolbenraum, n hohe Drosselverluste in der Senkbewegung und während der Gleichlaufsteuerung der beiden Presszylinder und dadurch starke Ölerwärmung und Bedarf an hoher Kühlleistung des Öls, n sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Öls während der Eilgangsbewegung in und aus dem Tank und dadurch starke Verwirbelung des Öl mit der Luft im Tank und damit Gefährdung ZIELSETZUNG Im Jahre 2014 ist unser langjähriger Kunde Platestahl Umformtechnik GmbH auf uns zugekommen, um eine neue Ringwalzan - l age zu konzipieren, die den vorgenannten EcoDesign Prinzipien entsprechen sollte. Die Anforderungen gliederten sich wie folgt: n Reduzierung des Energieverbrauchs, insbesondere im Stillstand, n Reduzierung des Lärmpegels (bei Bedarf Produktion in der Nachtschicht), n automatisierte Verkettung der Gesamtanlage mit manuellen Eingriffsmöglichkeiten, n Teileverfolgung mit Qualitätskontrolle, n räumliche Begrenzung durch bestehende Halle, äußerst kompaktes Gesamtlayout. Bild 02 und Bild 03 zeigen das Gesamtlayout der Anlage bestehend aus dem Drehherdofen, der Ringrohlingpresse, der Ringwalzmaschine und diversen Handlingseinrichtungen. Die hier vorgestellte Ringrohlingpresse PL 2000-3 besteht aus einer geschweißten Ständerkonstruktion mit drei Umformstufen. Der Kraftaufbau erfolgt über zwei Differentialzylinder, die jeweils zentrisch zu den äußeren Umformstufen angeordnet sind. Die technischen Daten der Presse sind wie folgt: n benötigte Umformleistung P = 900 kW bei einer max. Presskraft von 20 000 kN in der mittleren Umformposition und einer Umformgeschwindigkeit von 45 mm/s, n bis zu einer Presskraft von 10 000 kN beträgt die max. Umformgeschwindigkeit bis zu 90 mm/s, n im Eilgang kann die Presse mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300 mm/s bewegt werden. 01 EcoPlant Design 02 Layout Ringwalzanlage KONVENTIONELLE AUSFÜHRUNG Bei der konventionellen Hydraulik (Bild 04) sind die Kolbenseiten der Hydraulikzylinder jeweils über ein Füllventil mit einem 10 000-l- Hydrauliktank verbunden. Die Antriebsstation besteht aus 5 Axialkolbenpumpen, die über Asynchronmotoren mit konstanter Netzfrequenz (1500 min -1 ) angetrieben werden. Die Fördermenge wird über eine Verstellung der Axialkolbenpumpen gesteuert, die auch eine Leistungsbegrenzung der Pumpen ermöglichen. Der Förderstrom der Pumpen wird über Ventile entweder in den Kolbenraum (Pressen) oder zu den Ringseiten (Rückzug) geleitet. Für den Eilgang (Heben und Senken) wird das Füllventil aktiv aufgesteuert. Die 03 Pressenraum aus Sicht des Bedieners O+P Fluidtechnik 11-12/2016 73

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