机床的能量特性对机械制造行业的   低碳运行

发布时间:2017-09-06  发布者:禹创重工机械

  我国机床量大面广,能耗总量巨大;且机床能量利用率低,因此,机床节能潜力很大。同时,   麻省理工学院的床能量消耗所带来的环境排放也是很大的。由此可见,研究机床的能量特性对机械制造行业的   低碳运行具有重要意义。
  当前,对机床能量特性的研究非常活跃,已有文献做了大量研究。机床由若干个能量源构成,根据这些能量源的消耗特性可以将机床的能耗归为两类:一是固定能耗,二是可变能耗。基于这种能量源分类,对多种机床的能量构成进行了试验分析,并指出机床的实际切削能耗可能只占设备总能耗中很小的一部分。提出当机床处于负载状态时,机床机械传动系统和电动机的总损耗功率要在原空载损耗的基础上增加,增加的这部分损耗称为机床附加载荷损耗功率,因此加工设备在切削阶段能耗由空载能耗、切削能耗和附加载荷能耗三部分构成。在此基础上,文献建立变频调速类数控机床主传动系统的能量流模型,分析机床主电动机功率传输特性和机械传动系统功率传输特性及其各部分的能量损耗规律,从而建立了变频调速机床主传动系统的动态功率平衡方程;文献建立基于频率的数控机床主传动系统的空载能量参数模型。
  从上述研究可以看出,已有学者对加工设备能量消耗特性进行了许多研究。但是,已有研究主要集中在机床总体能耗统计分析或机床主传动系统建模方面,还缺乏从系统的角度对机床全部能量流的综合建模研究。这个问题对普通机床影响不大,因为普通机床主传动系统的能耗是机床全部能耗的主体,如普通车床主传动系统的能耗占机床全部能耗的95%以上。然而,随着我国工业化的进程和基础装备制造业的发展,数控机床已成为机床装备的主流。与普通机床相比,数控机床的结构和能量特性发生了很大的改变。数控机床能量源增多、能量损耗复杂,主传动系统能耗占整个机床能耗的比重相对普通机床越来越小。数控滚齿机,其主电动机额定功率为37 kW,不到整个机床总额定功率的40%;文献通过对普通机床、一般数控机床、加工中心等不同自动化水平机床的能耗试验研究,发现随着自动化程度的提高,机床的辅助系统消耗的能量占机床总能量的比重不断增加;又如文献通过一台加工中心的能量数据说明了数控机床运行过程中辅助设施能耗占机床能耗的主体。因此,笼统的设备总能耗研究和单一的主传动系统能耗研究均不能地反映数控机床的能耗特性,而一般的统计分析方法不能准确和预测性地反映机床的能耗特性,有   研究机床各子系统的能耗特性和机床能量流程,在此基础上研究整个机床多源能量流的系统数学模型。
  研究数控机床能量流特性能够为我国   效的数控机床的设计、量大面广的数控机床及机械制造车间的能效评价、监控管理和节能优化运行提供有关基础理论和方法支持。基于此,本文从数控机床的能量流多源、能流环节多、能流过程复杂等特点出发,对数控机床多源能量流的系统数学模型进行了研究。

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