三面數(shù)控鏜孔專用機床及機械加工系統(tǒng)的能量建模問題
近年來,，隨著制造業(yè)能源消耗問題及其帶來的環(huán)境影響問題的日益嚴峻,，學術(shù)界和企業(yè)界均對三面數(shù)控鏜孔專用機床能量消耗問題研究進行了重新分析和認識,。研究分析表明：機床量大面廣,，能耗總量巨大；并且機床有效能量利用率低,；因而機床能耗問題研究,，節(jié)能潛力很大。不僅如此,，機床能量消耗所帶來的環(huán)境排放也令人震驚,。由此可見，機床及機械加工過程能量消耗問題研究意義重大,，導致這方面研究正在國際上興起,。如國際生產(chǎn)工程學會的STC-C科學技術(shù)委員會將機械加工過程的能量效率作為2009年度的主要研究課題之一；國際標準化委員會(ISO)正在制定“機床環(huán)境評估—機床節(jié)能設計規(guī)范”國際標準,。
機床及機械加工系統(tǒng)的能量建模問題是研究機床能量消耗問題的基礎,，已有不少研究成果。指出目前缺乏對制造系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運行的研究,，提出了一種基于仿真對制造系統(tǒng)運行過程的能量消耗進行建模的方法,；提出了一種預估機床能量消耗的簡化建模方法,；在試驗研究機床的能量消耗問題的過程中，運用了一種機床能量模型,，該模型假設機床在未加工條件下所耗功率為常量,，在加工狀態(tài)時功率的增量為切削功率，但是沒有考慮機床復雜的載荷損耗功率,。
國內(nèi),，針對變頻調(diào)速數(shù)控機床的特點，建立了一種變頻調(diào)速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的功率平衡方程,；建立了一種機械傳動系統(tǒng)的能量流傳輸模型,，但這里的“能量流”是瞬態(tài)概念而非過程概念。
以上的功率方程或功率傳輸模型是一類描述能量變化率的瞬態(tài)能量模型,，而對雙面數(shù)控鏜孔專用機床實際服役過程的過程能量模型研究較少,。以前總認為將功率模型進行積分，白然就可得到能量模型,。這種想法從理論上是可能的,，但在生產(chǎn)現(xiàn)場應用起來時非常困難，其主要原因如下所述,。
(1)有些模型參數(shù)實驗室獲取容易,，生產(chǎn)現(xiàn)場獲取就非常困難。
(2)有關(guān)能量變量實驗室檢測容易,，生產(chǎn)現(xiàn)場檢測困難,。
(3)機床實際服役過程中，經(jīng)常出現(xiàn)機床服役物理狀態(tài)發(fā)生變化,。如普通機床轉(zhuǎn)速變換帶來的服役傳動鏈改變,，造成模型多個基本參數(shù)發(fā)生變化，用一個功率模型來積分求解過程能量就更困難了,。
以上可見,，研究面向生產(chǎn)現(xiàn)場的機床服役過程的能量模型很有必要。
綜上所述,，本文擬對機床服役過程的能量模型進行研究,。考慮到機床機電主傳動系統(tǒng)是機床加工過程能量消耗的主體,；如對臥式車床而言,，其比例可達95%以上，因此本文研究工作主要針對機床 機電主傳動系統(tǒng)展開,。
本文所指的“機床服役過程”是指實際生產(chǎn)過程中的消防栓專用機床有意義的工作過程(如一個工件的加工周期)或者特定的時問段過程(如一個加工任務過程,、一個工班等)。機床服役過程一般由一個或多個啟動時段,、空載時段,、加工時段,、問停時段等時段構(gòu)成。
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