基于电机匹配的数控滚齿机床节能设计方法研究及软件开发
发布时间：2021-01-15 17:25
随着全球能源短缺和环境污染问题的不断加剧,绿色化已成为高端装备重要的发展趋势及技术创新领域,是当前的研究热点和技术前沿。节能是绿色化主要研究内容之一,数控机床作为制造业广泛使用的基础装备,节能潜力巨大,节能设计需求紧迫。目前机床厂商缺少机床专用电机匹配方法和工具,在选择电机时往往依据工人经验,而且在设计阶段无法预测机床能耗性能以调整电机选择方案,造成电机选择过大的问题,导致资源浪费,且带来了巨大的工作量。针对该问题,本文在2016年工信部绿色制造系统集成项目的资助下,以数控滚齿机床为研究对象,开展了基于电机匹配的机床节能设计方法研究及软件开发,可以为数控滚齿机床节能设计提供有效支撑。首先,对数控滚齿机床结构特点和能耗特点进行分析,根据分析结果并基于数控滚齿机床电机参数和其他设计阶段可获得的参数,建立数控滚齿机床阶段单元功率模型。在此基础上建立机床能量效率模型和能量流模型,并计算机床待机阶段、空载阶段和切削阶段耗能系统的能耗占比以及机床各阶段的能耗占比和能量利用率,通过实验验证机床阶段单元功率模型的准确性。其次,根据数控滚齿机床结构特点,划定数控滚齿机床电机匹配范围,建立五类数控滚齿机床...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国能源消费总量和制造业能源消费总量Fig.1.1ThetotalenergyuseinChinaandtotalenergyconsumptioninmanufacturinginChina
重庆大学硕士学位论文2图1.2制造业能源消费占所有产业比例Fig.1.2Theproportionmanufacturingaccountingforallenergyconsumptionindustries机床作为工作母机，是制造业基本耗能设备[4]。GUTOWSKI[5]指出，数控机床是基础加工装备，主要通过消耗电能影响环境。美国能源信息部公布的能源年鉴显示，机床消耗的电能占据了制造业消耗电能的75%[6]。此外，GUTOWSKI[7]指出，一台主轴功率为22kW的数控机床，每年排放的CO2量与61辆SUV汽车相当。由此可见，随着全球资源、能源短缺和环境污染问题的不断加剧，全球能源紧张和机床高能耗之间的矛盾愈发激烈，节能已成为机床行业重要的发展趋势。1.1.2机床节能的广阔前景GardenerResearch[8]统计了2016年机床消费额排名世界前60的国家，其中排名在前10位的国家如图1.3所示。报告指出，2016年世界机床消费额排名前60的国家，在机床上的开支共计71,221.9百万美元，同时中国牢牢占据第一，其消费额等于第二到第六名国家之和。可见机床量大面广，是全球节能的重要对象。图1.32016年世界机床消费额排名Fig.1.3Worldrankingofmachinetoolconsumptionin2016
重庆大学硕士学位论文2图1.2制造业能源消费占所有产业比例Fig.1.2Theproportionmanufacturingaccountingforallenergyconsumptionindustries机床作为工作母机，是制造业基本耗能设备[4]。GUTOWSKI[5]指出，数控机床是基础加工装备，主要通过消耗电能影响环境。美国能源信息部公布的能源年鉴显示，机床消耗的电能占据了制造业消耗电能的75%[6]。此外，GUTOWSKI[7]指出，一台主轴功率为22kW的数控机床，每年排放的CO2量与61辆SUV汽车相当。由此可见，随着全球资源、能源短缺和环境污染问题的不断加剧，全球能源紧张和机床高能耗之间的矛盾愈发激烈，节能已成为机床行业重要的发展趋势。1.1.2机床节能的广阔前景GardenerResearch[8]统计了2016年机床消费额排名世界前60的国家，其中排名在前10位的国家如图1.3所示。报告指出，2016年世界机床消费额排名前60的国家，在机床上的开支共计71,221.9百万美元，同时中国牢牢占据第一，其消费额等于第二到第六名国家之和。可见机床量大面广，是全球节能的重要对象。图1.32016年世界机床消费额排名Fig.1.3Worldrankingofmachinetoolconsumptionin2016
本文编号：2979213
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国能源消费总量和制造业能源消费总量Fig.1.1ThetotalenergyuseinChinaandtotalenergyconsumptioninmanufacturinginChina
重庆大学硕士学位论文2图1.2制造业能源消费占所有产业比例Fig.1.2Theproportionmanufacturingaccountingforallenergyconsumptionindustries机床作为工作母机，是制造业基本耗能设备[4]。GUTOWSKI[5]指出，数控机床是基础加工装备，主要通过消耗电能影响环境。美国能源信息部公布的能源年鉴显示，机床消耗的电能占据了制造业消耗电能的75%[6]。此外，GUTOWSKI[7]指出，一台主轴功率为22kW的数控机床，每年排放的CO2量与61辆SUV汽车相当。由此可见，随着全球资源、能源短缺和环境污染问题的不断加剧，全球能源紧张和机床高能耗之间的矛盾愈发激烈，节能已成为机床行业重要的发展趋势。1.1.2机床节能的广阔前景GardenerResearch[8]统计了2016年机床消费额排名世界前60的国家，其中排名在前10位的国家如图1.3所示。报告指出，2016年世界机床消费额排名前60的国家，在机床上的开支共计71,221.9百万美元，同时中国牢牢占据第一，其消费额等于第二到第六名国家之和。可见机床量大面广，是全球节能的重要对象。图1.32016年世界机床消费额排名Fig.1.3Worldrankingofmachinetoolconsumptionin2016
重庆大学硕士学位论文2图1.2制造业能源消费占所有产业比例Fig.1.2Theproportionmanufacturingaccountingforallenergyconsumptionindustries机床作为工作母机，是制造业基本耗能设备[4]。GUTOWSKI[5]指出，数控机床是基础加工装备，主要通过消耗电能影响环境。美国能源信息部公布的能源年鉴显示，机床消耗的电能占据了制造业消耗电能的75%[6]。此外，GUTOWSKI[7]指出，一台主轴功率为22kW的数控机床，每年排放的CO2量与61辆SUV汽车相当。由此可见，随着全球资源、能源短缺和环境污染问题的不断加剧，全球能源紧张和机床高能耗之间的矛盾愈发激烈，节能已成为机床行业重要的发展趋势。1.1.2机床节能的广阔前景GardenerResearch[8]统计了2016年机床消费额排名世界前60的国家，其中排名在前10位的国家如图1.3所示。报告指出，2016年世界机床消费额排名前60的国家，在机床上的开支共计71,221.9百万美元，同时中国牢牢占据第一，其消费额等于第二到第六名国家之和。可见机床量大面广，是全球节能的重要对象。图1.32016年世界机床消费额排名Fig.1.3Worldrankingofmachinetoolconsumptionin2016
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