机床能耗特性及节能技术研究现状

发布时间:2019-06-16  发布者:禹创重工机械
机械加工过程能耗问题的研究,一直被认为是一个十分重要但又十分复杂的问题,如何建立功率平衡方程,分析能耗特性,探索节能途径和节能实用方法等是当前机械加工行业节能降耗研究的主要问题之一。
随着绿色制造研究的发展和世界范围的能源紧张的趋势,以减少机械加工过程中的能源消耗为目标的相关研究,也开始逐步成为机械加工过程功率传递、能耗分析、优化运行和控制研究关注的主要内容,部分学者对此开展了相应的研究。对普通机床机械加工过程中的功率传递、能量消耗、效率分析、节能途径和能量信息监控等进行了分析,并提出了普通机床功率和效率计算方法,能量信息监控的方法和数学模型。
但在机械加工过程中能耗特性及节能技术的研究中,目前主要集中在对普通机床的研究、对电机单体节能的研究;变频器节能应用方面的研究比较多、但对变频数控机床整体能耗特性的研究,变频数控机床节能控制方法的研究就非常少。近几年中有关这方面的研究较为具有代表性的文献分析如下:
从机床电机和机械传动系统一体化的角度出发,在考虑阀门机床运行中多种能量损耗并存的情况下,以机电系统和各传动环节的能量流程为基础,建立了机床主传动系统的能量传输数学模型;从而为机床能量传输规律的揭示、机床节能途径的探索以及机床能量信息监控技术提供了理论依据。
以异步电动机节能运行为目的,研究了功率因数与异步电动机自身参数以及转差角频率之间的关系,得到相应的函数表达式,并以此作为建立功率因数控制系统的根据。在变频调速的基础上,增加对功率因数的控制,建立转速闭环的异步电动机功率因数控制系统。
以负载周期性变化而转速基本不变的异步电动机为对象,研究其调压节能方法。分析了异步电动机的调压节能原理以及效率和功率因数与转差率的对应关系,在此基础上详细分析了较大效率、较小电流、较小输入有功和较大功率因数控制的原理,揭示了几种控制方案的实质是一定负载范围内的恒转差率控制。在考虑铁耗的电动机模型基础上仿真分析了不同控制方法的节能效果和负载转矩性质对节能效果的影响。
通过木工钻床钻头直径对钻床空载功率影响的实验研究,得出了钻床空载功率的理论计算依据。
从理论上研究了电压、频率与电机输入功率的关系,提出了波动功率排除法和电机负载率监控法。
直线运动的进给轴和单独传动是CNC机床的特征。认为如果能够使加工工件尽可能好地与加工任务相适应,并且充分利用革新性的传动方案,则提高加工效率是可能的。
通过试验对不同切削条件下的功率信号进行研究,分析它所包含的有关机床系统和加工状态的信息、功率信号的时域和频域特征以及各种特征随加工状态而变化的规律,提出了功率信号中对负载、刀具状态等敏感的特征量。
提出了一个以机床功率、较大容许切削力、工件轴线许用挠度、刀具耐用度等作为约束条件,以较大金属切除率和较小工件表面粗糙度作为优化指标的分层多目标较优化模型;用分层单纯形法求解较优解,观察和比较了各项指标按不同的优先层次优化时对所选切削用量的影响。
通过建立以较少时间为评价标准的目标函数,以机床功率、转速、刀具寿命和表面质量为约束条件,提出了一种简便实用的切削用量优化方法。此方法可为实际生产中的切削用量计算提供参考。
数控专用机床上的检验平台:
检验平台适用于各种检验工作,精密测量用的基准平面;用于机床机械检验测量基准;检查零件的尺寸精度或形位偏差,并作紧密划线。
检验平台适用于各种检验工作和精密测量用的基准平面;用于机床机械检验测量基准;检查零件的尺寸精度或形位偏差,并作紧密划线,在机械制造中也是不可缺少的基本量具。
检验平板、检验平台的精度按国家标准计量检定规程执行,分别为0,1,2,3级四个级别;材质大多采用高强度灰铁HT200-300,工作面硬度:HB170-240,规格:100×100-3000×6000mm(特殊规格根据需方图纸制作)
检验平台表面质量可用涂色发检验,0级1级平板在每边为25mm/平方的范围内不少于25点,2级不少於20点,3级不少于12点。
数控专用机床相比普通机床的优点有哪些?
1、加工精度高,能保证稳定的加工质量。
2、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件。
3、机床自动化程度高,大大减轻了工人的劳动强度,生产率高(一般为普通机床的3~5倍)。
4、一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。
5、多采用调速电机和滚珠丝杠等机构,不但简化了机床结构、缩短了生产节拍,同时数字控制系统和主轴箱、夹具的自动更换系统提高了加工工艺适应性。
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