数控机床主传动系统运行节能技术及应用研究

摘要

我国机械加工系统量大面广，机床总量世界第一，能量消耗总量惊人。同时，大量统计调查表明，机床能量利用率低下，平均低于30％，节能潜力很大，所以机床节能研究具有重要意义。随着数控技术的不断发展，数控机床所占比重越来越大。与普通机床相比，数控机床具有能量源多、能耗规律复杂等一系列特点；而数控机床主传动系统作为机床最核心的关键部件之一，其能量流是机械加工系统能量流的主体，提高其能量利用率对数控机床的能效水平是至关重要的。因此，本文对数控机床主传动系统运行节能技术及应用展开研究，主要工作如下：
　　分析了数控机床主传动系统的结构及其特点；在此基础上总结分析了数控机床主传动系统的能量流构成，并对其能量损耗特性进行分析研究，总结了数控机床主传动系统的功率方程，为建立数控机床主传动系统的能量利用率测算方程提供了基础。
　　建立了数控机床主传动系统的能量利用率测算方程，通过对能量利用率测算方程的分析得出数控机床主传动系统运行节能的途径，包括降低数控机床主传动系统空载功率、空载率以及提高切削负载率；并基于此提出运行节能关键技术，分别是基于空载状态识别的数控机床停机节能技术以及基于△-Y转换的数控机床动态降压节能技术。
　　然后对基于空载状态识别的数控机床停机节能技术进行应用研究，通过分析数控机床主传动系统空载运行规律建立其能耗模型并提出基于能效监控平台的数控机床主传动系统的停机节能方案，当判断机床处于空载运行状态时通过提醒、报警并实现停机节能，提高机床能量利用率。
　　同时对数控机床主传动系统△-Y转换降压节能方法进行探讨，构建了数控机床主传动系统△-Y转换的最佳切换点的理论模型，并通过实验方法寻找其最佳切换点并探究其变化规律，为后续数控机床主传动系统△-Y转换动态降压节能技术的应用提供技术支持。
　　最后，基于能效监控平台介绍了数控机床上主传动系统运行节能应用软件模块及硬件平台的搭建，并且对数控机床主传动系统停机节能技术进行应用验证及结果分析，证实了本论文研究结果的有效性。

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目录

1 绪 论

1.1 论文选题背景

1.2 相关技术的国内外研究现状

1.3 论文的目的意义及项目来源

1.4 论文研究内容及组织结构

2 数控机床主传动系统结构及运行能耗状态特点

2.1 数控机床主传动系统结构特点

2.2 数控机床主传动系统运行能耗状态特点

2.3 本章小结

3 数控机床主传动系统的能量利用率测算方程及其节能途径

3.1 数控机床能量利用率测算方程

3.2 基于能量利用率测算方程的数控机床主传动系统节能途径分析

3.3 数控机床主传动系统运行节能关键技术

3.4 本章小结

4 基于空载状态识别的数控机床主传动系统空载运行停机节

4.1 数控机床主传动系统非加工状态运行的能耗特点及规律分析

4.2 基于能效监控平台的数控机床停机节能方案

4.3本章小结

5 数控机床主传动系统△/Y转换降压节能方法探讨

5.1 数控机床主传动系统降压节能

5.2 数控机床主传动系统△/Y转换最佳切换点探讨

5.3 探寻数控机床主传动系统Y/△转换最佳切换点实验实验方案：

5.4 本章小结

6 数控机床主传动系统运行节能技术应用

6.1 基于能效监控平台的数控机床主传动系统运行节能模块

6.2 数控机床主传动系统运行节能硬件平台

6.3 数控机床主传动系统空载运行停机节能技术应用实现

6.4本章小结

7 结论与展望

致谢

参考文献

附 录