機(jī)床能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建模及獲取方法研究.pdf

1、機(jī)床量大面廣，能量消耗總量巨大，并且能量效率低，節(jié)能潛力很大，因此對(duì)機(jī)床能耗與能效的研究十分重要。機(jī)床能耗與能效的研究及應(yīng)用均需要機(jī)床能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持，為此本文在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“機(jī)械加工制造系統(tǒng)工件能量效率的預(yù)測(cè)建模及預(yù)測(cè)方法研究”（項(xiàng)目編號(hào)：51375513）和國(guó)家863計(jì)劃課題“機(jī)床產(chǎn)品機(jī)械加工制造系統(tǒng)能效優(yōu)化提升技術(shù)及應(yīng)用”（課題編號(hào)：2014AA041506）的支持下，對(duì)機(jī)床能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建模及獲取方法進(jìn)行了研究。主要

2、工作概括如下：
　　機(jī)床能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的構(gòu)成和分析。本文首先對(duì)機(jī)床服役過(guò)程進(jìn)行了時(shí)段分析，并根據(jù)時(shí)段過(guò)程分析了各時(shí)段中的能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)涉及到的能耗部件。其中，由于待機(jī)能耗和空載能耗相對(duì)穩(wěn)定，可用常數(shù)表示，因此，本文僅對(duì)機(jī)床啟動(dòng)過(guò)程能耗和切削加工過(guò)程能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。
　　機(jī)床啟動(dòng)能耗建模及獲取方法研究。機(jī)床啟動(dòng)能耗的能耗規(guī)律和計(jì)算模型均十分復(fù)雜，難于獲取。本文分析了啟動(dòng)過(guò)程的能耗特性并建立了相應(yīng)的能耗模型?；?/p>

3、于此模型，本文提出了一種啟動(dòng)能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取方法。該方法中利用啟動(dòng)過(guò)程功率變化特性與機(jī)床其它服役過(guò)程中功率變化的特性有較大區(qū)別這一特點(diǎn)，利用功率相對(duì)變化率來(lái)判定啟動(dòng)過(guò)程，并針對(duì)有級(jí)調(diào)速機(jī)床和無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)床提出了利用離散功率數(shù)據(jù)求和法和連續(xù)函數(shù)積分法兩種方式來(lái)分別獲取這兩種機(jī)床的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)和啟動(dòng)能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　機(jī)床切削加工系統(tǒng)載荷損耗系數(shù)獲取方法研究。機(jī)床的切削能耗可通過(guò)已獲得的機(jī)床載荷損耗系數(shù)獲取，因此機(jī)床載荷損耗系數(shù)的獲取便成為

4、快捷獲取機(jī)床切削能耗的關(guān)鍵。本文提出一種機(jī)床切削加工系統(tǒng)載荷損耗系數(shù)的映射測(cè)取方法。該方法選一臺(tái)機(jī)床作為基準(zhǔn)機(jī)床，通過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)樣件、基準(zhǔn)切削參數(shù)和采用的基準(zhǔn)刀具，在基準(zhǔn)機(jī)床上通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取基準(zhǔn)樣件在基準(zhǔn)切削參數(shù)下的切削功率；基于獲得的切削功率均值建立切削加工系統(tǒng)的整體切削功率模型，將基準(zhǔn)機(jī)床的整體切削功率模型映射到其它能夠加工該基準(zhǔn)樣件的任一機(jī)床上；然后通過(guò)用相同刀具加工基準(zhǔn)樣件并檢測(cè)該機(jī)床的切削加工系統(tǒng)總輸入功率，再根據(jù)獲得的切削功率模

5、型和預(yù)先建立的待測(cè)機(jī)床的空走刀功率數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取該機(jī)床切削加工系統(tǒng)的載荷損耗系數(shù)。該方法為機(jī)床載荷損耗系數(shù)獲取十分困難的難題提供了一種解決方案。
　　案例分析和應(yīng)用前景分析表明，本文所提出的機(jī)床啟動(dòng)能耗和載荷損耗系數(shù)獲取方法可以快捷準(zhǔn)確地獲取機(jī)床啟動(dòng)能耗數(shù)據(jù)和載荷損耗系數(shù)，誤差較小，應(yīng)用方便；再加上已有的關(guān)于機(jī)床待機(jī)能耗和空載能耗的研究，便可獲得機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所有的能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為機(jī)床能量消耗分析、能量效率評(píng)價(jià)、能量消耗預(yù)測(cè)和能耗定