機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率的可預(yù)測(cè)特性及預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、機(jī)械加工系統(tǒng)具有數(shù)量多，涉及面廣的特點(diǎn)，其能量消耗巨大；同時(shí)，由能量消耗引起的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率很低、節(jié)能潛力巨大，以至于世界范圍內(nèi)的各大高校和各大國(guó)際組織都對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)的能量效率展開(kāi)了研究。機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率提升是當(dāng)代制造業(yè)亟需解決的問(wèn)題，是綠色制造研究的重要內(nèi)容，其研究符合可持續(xù)性發(fā)展的要求，具有十分重大的意義?；诖?，本文主要針對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)兩種過(guò)程能量效率指標(biāo)（比能效率和能量利用率）的可預(yù)

2、測(cè)特性及預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究。
　　首先，根據(jù)機(jī)械加工系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的時(shí)段能耗特性，對(duì)每個(gè)時(shí)段的能量源構(gòu)成進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出各個(gè)時(shí)段的功率模型；基于這些功率模型，從能量消耗機(jī)理上對(duì)機(jī)械加工過(guò)程各個(gè)時(shí)段功率消耗的可預(yù)測(cè)特性進(jìn)行分析，并提出各個(gè)時(shí)段的預(yù)測(cè)方法構(gòu)建的思路；綜合各個(gè)時(shí)段可預(yù)測(cè)特性來(lái)探討機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率的可預(yù)測(cè)性及實(shí)現(xiàn)其預(yù)測(cè)的條件。
　　其次，分析機(jī)械加工系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的比能效率的特性，綜合考慮加工過(guò)程中功

3、率信息的動(dòng)態(tài)變化特性和加工條件（機(jī)床類型、工件材料、切削參數(shù)等）對(duì)加工過(guò)程輸入能量的影響，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出比能效率預(yù)測(cè)模型，并提出該預(yù)測(cè)模型中各個(gè)構(gòu)成要素的預(yù)測(cè)方法，以構(gòu)建出適用于不同加工條件下的比能效率預(yù)測(cè)方法。
　　然后，根據(jù)機(jī)械加工系統(tǒng)加工過(guò)程能量利用率的定義和能耗時(shí)段特性構(gòu)建出機(jī)械加工過(guò)程能量利用率預(yù)測(cè)模型，并分別提出機(jī)械加工系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)時(shí)段能耗預(yù)測(cè)方法，以提出機(jī)械加工系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的能量利用率預(yù)測(cè)方法；并通過(guò)應(yīng)用案例

4、分析了該能量利用率預(yù)測(cè)方法在機(jī)械加工工藝參數(shù)節(jié)能性決策方面的應(yīng)用。
　　論文還針對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率預(yù)測(cè)的關(guān)鍵要素——附加載荷損耗能量的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究。針對(duì)現(xiàn)有載荷損耗能量獲取方法所存在的現(xiàn)場(chǎng)可操作性差、工作量大且適應(yīng)性窄的弊端，提出了一種附加載荷損耗能量的映射預(yù)測(cè)方法。該方法通過(guò)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)切削條件，并將其映射到目標(biāo)機(jī)床進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)切削實(shí)驗(yàn)，以獲取目標(biāo)設(shè)備的載荷能量損耗系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)設(shè)備任意加工條件下的附加載荷損耗能量進(jìn)行預(yù)

5、測(cè)。該方法使得目標(biāo)機(jī)床的載荷損耗系數(shù)獲取實(shí)驗(yàn)不再需要安裝復(fù)雜的切削力測(cè)量?jī)x，因此能夠極大地簡(jiǎn)化載荷損耗系數(shù)的獲取過(guò)程，且不受機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝尺寸的限制。以上各部分的應(yīng)用案例及試驗(yàn)驗(yàn)證綜合表明，上述模型和方法具有相對(duì)較高的預(yù)測(cè)精度和很好的實(shí)用性。
　　最后，對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率實(shí)用預(yù)測(cè)支持系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，主要包括系統(tǒng)體系框架設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)功能模塊的開(kāi)發(fā)等。以上機(jī)械加工系統(tǒng)能量效率預(yù)測(cè)方法能夠?yàn)闄C(jī)械加工系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)