机床固有能效要素获取方法及其应用研究
发布时间：2023-05-31 21:12
离散制造业,量大面广、能耗总量巨大而能效普遍很低,提升离散制造业能量效率已成为绿色制造的重要战略。作为离散制造业的典型制造装备,机床具有能量消耗特性复杂且能效提升潜力很大等特点,其能效研究在国际上迅速兴起。开发高能效机床和机床高能效服役是机床用户提升机床能量效率的两大途径。但是,现有机床能效研究主要集中在机床高能效服役方面,而对如何开发高能效机床的研究还远不够,特别是还缺乏如何揭示机床与生俱来的能量消耗特性以开发高能效机床的研究。为此,本文在国家自然科学基金等项目的支持下,提出采用固有能效要素反映机床与生俱来的能量消耗特性,并对机床固有能效要素的构成、建模、获取方法以及其应用进行了研究,主要工作如下:对机床固有能效要素的构成与建模进行了研究。分析了机床多源多层能耗特性、时段能耗特性以及载荷损耗特性等三种固有能耗特性,揭示了机床待机时段、加工准备时段、空载时段以及加工时段等四个能耗时段的固有能效要素构成,建立了各能耗时段固有能效要素的通用模型,并由此建立了机床固有能效要素的构成框架。对机床固有能效要素中关键要素——载荷损耗函数的获取方法进行了研究。首先,提出了基于功率传递视角的机床载荷损...
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 论文选题背景
1.1.1 制造系统能效提升——绿色制造的重大战略
1.1.2 机床能效研究——制造系统能效研究的重要内容
1.1.3 机床固有能效要素研究——机床能效研究的新需求
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 制造系统能量效率研究概述
1.2.2 机床能量效率研究现状概述
1.2.3 机床固有能效要素关联研究现状分析
1.2.4 研究现状总结
1.3 论文研究意义及课题来源
1.3.1 课题研究意义
1.3.2 课题来源
1.4 论文研究内容的体系结构
2 机床固有能效要素构成与建模
2.1 引言
2.2 机床固有能耗特性
2.3 机床固有能效要素构成分析与建模
2.3.1 待机时段的固有能效要素构成分析与建模
2.3.2 加工准备时段固有能效要素分析与建模
2.3.3 空载时段固有能效要素分析与建模
2.3.4 加工时段固有能效要素分析与建模
2.3.5 机床固有能效要素构成框架
2.4 本章小结
3 机床关键固有能效要素——载荷损耗函数获取方法
3.1 基于功率传递视角的机床载荷损耗函数获取思路
3.2 机床主轴组件功耗建模与验证
3.2.1 变频器功耗建模与验证
3.2.2 主轴电机空载功耗和负载功耗建模
3.2.3 主轴电机功耗模型的实验验证与讨论分析
3.3 基于功率传递视角的机床载荷损耗函数计算获取法
3.3.1 基于功率传递视角的载荷损耗函数模型
3.3.2 载荷损耗函数的关键系数计算获取方法
3.4 案例研究和讨论分析
3.4.1 案例研究
3.4.2 讨论分析
3.5 本章小节
4 机床固有能效要素智能化综合获取方法
4.1 机床固有能效要素智能化综合获取思路与流程
4.2 机床固有能效要素智能化综合获取关键技术
4.2.1 固有能效要素检测实验设计
4.2.2 固有能效要素验证实验设计方法
4.2.3 面向固有能效要素智能化获取的数控程序自动生成规则
4.2.4 面向固有能效要素智能化获取的数据处理与自适应建模方法
4.3 固有能效要素智能化综合获取支持系统设计开发
4.4 案例研究与讨论分析
4.4.1 案例研究
4.4.2 讨论分析
4.5 本章小结
5 机床固有能效要素获取方法应用分析与应用框架
5.1 机床开发阶段的能效评估难题与解决方案
5.1.1 机床开发阶段的能效评估难题
5.1.2 基于固有能效要素的机床开发阶段能效评估难题解决思路
5.2 机床服役阶段的能效研究难题与解决思路分析
5.2.1 机床服役阶段实时能量效率获取难题
5.2.2 机床服役阶段能量效率精细评价难题
5.2.3 基于固有能效要素的实时能效获取与精细评价难题解决思路
5.3 固有能效要素获取方法在机床开发和服役阶段的应用框架
5.4 本章小结
6 基于固有能效要素获取方法的机床能效潜力评估及其应用
6.1 基于固有能效要素的机床开发阶段能效潜力评估建模
6.1.1 基于固有能效要素的机床开发方案关联参数模型
6.1.2 面向预期任务的当量工件关联参数模型
6.1.3 机床能效潜力评估模型与计算
6.2 案例研究与讨论分析
6.2.1 基于能效潜力评估的高能效机床选择案例研究
6.2.2 基于能效潜力评估的高能效机床选择讨论分析
6.3 能效潜力评估法的应用前景分析
6.4 本章小结
7 基于固有能效要素获取方法的机床加工过程能效获取与评价
7.1 基于固有能效要素的机床服役阶段实时能量效率建模
7.1.1 机床加工过程实时能量效率IPE获取法建模
7.1.2 机床加工过程实时能量效率IPE获取法模型验证
7.2 基于固有能效要素的机床服役阶段能量效率精细评价
7.2.1 机床加工过程能量效率时段评估指标体系
7.2.2 机床加工过程能量效率评估指标获取和计算
7.2.3 机床加工过程能量效率评价基准的建立
7.3 基于实时能效获取和精细评价的集成应用系统
7.4 本章小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 研究不足与展望
参考文献
附录
A 攻读博士学位期间发表的论文
B 攻读博士学位期间获得授权或申请的发明专利
C 攻读博士学位期间获得授权或申请的软件著作权
D 攻读博士学位期间参与起草并正在申报的国家推荐标准
E 攻读博士学位期间从事的主要科研工作
F 攻读博士学位期间获得的奖励和荣誉
G 学位论文数据集
致谢
本文编号：3826010
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 论文选题背景
1.1.1 制造系统能效提升——绿色制造的重大战略
1.1.2 机床能效研究——制造系统能效研究的重要内容
1.1.3 机床固有能效要素研究——机床能效研究的新需求
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 制造系统能量效率研究概述
1.2.2 机床能量效率研究现状概述
1.2.3 机床固有能效要素关联研究现状分析
1.2.4 研究现状总结
1.3 论文研究意义及课题来源
1.3.1 课题研究意义
1.3.2 课题来源
1.4 论文研究内容的体系结构
2 机床固有能效要素构成与建模
2.1 引言
2.2 机床固有能耗特性
2.3 机床固有能效要素构成分析与建模
2.3.1 待机时段的固有能效要素构成分析与建模
2.3.2 加工准备时段固有能效要素分析与建模
2.3.3 空载时段固有能效要素分析与建模
2.3.4 加工时段固有能效要素分析与建模
2.3.5 机床固有能效要素构成框架
2.4 本章小结
3 机床关键固有能效要素——载荷损耗函数获取方法
3.1 基于功率传递视角的机床载荷损耗函数获取思路
3.2 机床主轴组件功耗建模与验证
3.2.1 变频器功耗建模与验证
3.2.2 主轴电机空载功耗和负载功耗建模
3.2.3 主轴电机功耗模型的实验验证与讨论分析
3.3 基于功率传递视角的机床载荷损耗函数计算获取法
3.3.1 基于功率传递视角的载荷损耗函数模型
3.3.2 载荷损耗函数的关键系数计算获取方法
3.4 案例研究和讨论分析
3.4.1 案例研究
3.4.2 讨论分析
3.5 本章小节
4 机床固有能效要素智能化综合获取方法
4.1 机床固有能效要素智能化综合获取思路与流程
4.2 机床固有能效要素智能化综合获取关键技术
4.2.1 固有能效要素检测实验设计
4.2.2 固有能效要素验证实验设计方法
4.2.3 面向固有能效要素智能化获取的数控程序自动生成规则
4.2.4 面向固有能效要素智能化获取的数据处理与自适应建模方法
4.3 固有能效要素智能化综合获取支持系统设计开发
4.4 案例研究与讨论分析
4.4.1 案例研究
4.4.2 讨论分析
4.5 本章小结
5 机床固有能效要素获取方法应用分析与应用框架
5.1 机床开发阶段的能效评估难题与解决方案
5.1.1 机床开发阶段的能效评估难题
5.1.2 基于固有能效要素的机床开发阶段能效评估难题解决思路
5.2 机床服役阶段的能效研究难题与解决思路分析
5.2.1 机床服役阶段实时能量效率获取难题
5.2.2 机床服役阶段能量效率精细评价难题
5.2.3 基于固有能效要素的实时能效获取与精细评价难题解决思路
5.3 固有能效要素获取方法在机床开发和服役阶段的应用框架
5.4 本章小结
6 基于固有能效要素获取方法的机床能效潜力评估及其应用
6.1 基于固有能效要素的机床开发阶段能效潜力评估建模
6.1.1 基于固有能效要素的机床开发方案关联参数模型
6.1.2 面向预期任务的当量工件关联参数模型
6.1.3 机床能效潜力评估模型与计算
6.2 案例研究与讨论分析
6.2.1 基于能效潜力评估的高能效机床选择案例研究
6.2.2 基于能效潜力评估的高能效机床选择讨论分析
6.3 能效潜力评估法的应用前景分析
6.4 本章小结
7 基于固有能效要素获取方法的机床加工过程能效获取与评价
7.1 基于固有能效要素的机床服役阶段实时能量效率建模
7.1.1 机床加工过程实时能量效率IPE获取法建模
7.1.2 机床加工过程实时能量效率IPE获取法模型验证
7.2 基于固有能效要素的机床服役阶段能量效率精细评价
7.2.1 机床加工过程能量效率时段评估指标体系
7.2.2 机床加工过程能量效率评估指标获取和计算
7.2.3 机床加工过程能量效率评价基准的建立
7.3 基于实时能效获取和精细评价的集成应用系统
7.4 本章小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 研究不足与展望
参考文献
附录
A 攻读博士学位期间发表的论文
B 攻读博士学位期间获得授权或申请的发明专利
C 攻读博士学位期间获得授权或申请的软件著作权
D 攻读博士学位期间参与起草并正在申报的国家推荐标准
E 攻读博士学位期间从事的主要科研工作
F 攻读博士学位期间获得的奖励和荣誉
G 学位论文数据集
致谢
本文编号：3826010
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3826010.html
