基于数控机床载荷损耗特性的能耗在线监测方法的研究.pdf

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1、2013年9月机床与液压Sep．2013第4l卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．17．016基于数控机床载荷损耗特性的能耗在线监测方法的研究赵平，胡韶华(1．重庆工业职业技术学院，重庆401120；2．中煤科工集团重庆研究院，重庆400050)摘要：机床运行过程会消耗大量的能量，机床运行能耗监测是减少机床运行能耗的关键技术之一。提出一种基于机床载荷损耗特性的运行能耗在线监测方法，对机床运行能耗实施在线监测。构建了机床各部件能耗模型，将机床能耗分为固定能耗

2、和可变能耗，其中固定能耗事先测量出来存人数据库；然后通过实时测量机床主轴输入功率和切削功率辨识出机床载荷损耗特性函数，进一步结合功率平衡方程和附加载荷损耗特性函数来估计切削功率值，从而获得机床可变能耗。在数控机床CJK6136上进行了验证实验和案例研究，表明了该方法的有效性。关键词：数控机床；在线监测；能耗中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)17—060—6AnOnlineMonitoringApproachforEnergyEficiencyofMachineToolsBasedonCharacteristiCSofAd

3、ditionalLoadLossZHA0Ping．HUShaohua(1．ChongqingIndustryPolytechnicCollege，Chongqing401120，China；2．ChongqingResearchInstituteofChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupCorporation，Chongqing400050，China)Abstract：Itisanimportantstepforreducingtheenergyconsumptionofmachinetoolsintheoperation

4、toon—linemonitortheen—ergy．Anon—linemonitoringapproachbasedoncharacteristicofadditionalloadlossofthespindlesystemofmachinetoolwasproposedtomonitortheconsumedenergyintheoperationprocess．Theenergyconsumptionmodelofmachinetoolswasestablishedinwhichtheconsumedenergywasdividedintovariable

5、energyandconstantenergythatcanbemeasuredandstoreindatabaseinadvance；then，theadditionalpowerlosscharacteristicfunctionwasobtainedusingthemeasuredinputpowerandcuttingpower．Furthermore，thevariableenergyconsumptionwasobtainedfromtheestimatedcuttingpowerusingthepowerbalanceequationandthea

6、dditionalpowerlossfunctionidentifiedinadvance．TheverifiedexperimentsandcasestudywereconductedontheCNClatheCJK6136．Theexperi—mentalresultsshowtheeffectivenessofthemethod．Keywords：CNCmachinetool；On—linemonitoring；Energyconsumption近年来，随着制造业能源消耗问题和环境影响问因此，对机床能耗问题研究越来越受到关注。国题的日益严峻，与可持续制造(

7、SustainableManufac—际标准化委员会于2010年10月26日起草了机床节turing)或绿色制造(GreenManufacturing)相关的机能化评估和设计标准ISO／WD14955—1；世界著名械制造系统能量问题研究逐步开展并且越来越活跃。的Rockwell公司在其发布的产品白皮书中提出一种机械加工系统具有能耗消耗量大、能量利用率低的特将MES系统扩展到提高生产过程能量效率的方法；点。以中国为例，机床保有量约700多万台左右，总美国能源部设立了依托佐治亚理工学院、密歇根大学的额定功率为3500×10～7000×10kW，是三峡电等26所美国知

8、名高校的“工业评估中心(