【摘要】：機械加工系統(tǒng)量大面廣,能量消耗總量巨大,并且能量效率很低,節(jié)能潛力和環(huán)境減排潛力很大。機械加工系統(tǒng)能量效率評價是對機械加工系統(tǒng)能量消耗狀態(tài)和能量消耗過程及其能量效率的系統(tǒng)評價。它是機械加工系統(tǒng)降低能量消耗、提高能量效率的基礎(chǔ)。能量效率評價技術(shù)是目前國際上研究的熱點技術(shù),也是我國機械制造行業(yè)自身可持續(xù)發(fā)展所急需的技術(shù)。由于機械加工系統(tǒng)能耗主體構(gòu)成的多樣性及復(fù)雜性,能量消耗狀態(tài)及能量消耗過程的動態(tài)變化性及隨機性等多方面原因,使得機械加工制造系統(tǒng)能量效率評價研究相對于其它制造系統(tǒng)特別是流程制造系統(tǒng)的能量效率評價研究相對復(fù)雜得多和困難得多。本文結(jié)合國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題和國家自然科學(xué)基金等項目,對機械加工系統(tǒng)能量效率模型、能量效率評價指標體系和評價方法進行了研究。首先,分析了機械加工系統(tǒng)能量效率的廣義內(nèi)涵,建立了機械加工系統(tǒng)能量模型,包括數(shù)控機床多源能量流的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、面向工藝過程的機械加工工件能量模型和基于固定功率和可變功率的車間系統(tǒng)能量模型,然后基于此提出了機械加工系統(tǒng)能量效率模型,包括加工設(shè)備的能量效率模型、工件的能量效率模型以及車間系統(tǒng)的能量效率模型。其次,分析了機械加工系統(tǒng)能量效率評價的特性,包括分布特性和變化特性,提出一套基于能量效率評價特性的機械加工系統(tǒng)能量效率評價指標體系,構(gòu)建了基于能量效率模型并集成了能量利用率和比能效率的機械加工系統(tǒng)能效評價指標,并給出了一種集成化的能效指標獲取方法。然后,對機械制造系統(tǒng)能效評價方法進行了概述并提出了機械加工系統(tǒng)能量效率評價方法,包括機械加工系統(tǒng)能量效率評價流程、機械加工過程能量效率評價標準和基于仿真技術(shù)的機械加工系統(tǒng)能量效率動態(tài)評價方法。論文提出了機械加工系統(tǒng)能量效率評價流程,對其六個步驟進行了分析,即能量效率評價邊界劃分、能量效率評價指標確定、能量效率數(shù)據(jù)收集、能量效率評價工具選擇、能量效率評價結(jié)果輸出和能量效率評價報告生成;建立了機械加工過程能量效率評價標準,該標準規(guī)定了機械加工過程能量效率評價標準的數(shù)學(xué)模型和指標體系,并給出離線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取與在線輸入功率獲取相結(jié)合的能效評價指標的獲取方法,實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場只需獲取機械加工輸入功率即可獲得符合一般精度要求的機械加工過程能效指標,能夠為機床能效評價、工件能效評價和能效優(yōu)化提供支持;建立了一種基于仿真技術(shù)的機械加工系統(tǒng)能量效率動態(tài)評價方法,通過運用Petri網(wǎng)理論建立了機械加工系統(tǒng)的能量消耗模型,并借助Petri網(wǎng)仿真軟件對能量消耗模型進行仿真,得到了機械加工系統(tǒng)運行過程中的能量效率,實現(xiàn)了能量效率的動態(tài)評價。最后,設(shè)計了機械加工系統(tǒng)能效評價支持系統(tǒng)的總體框架及其主要業(yè)務(wù)流程。以上研究為實際機械加工系統(tǒng)的能效評價提供了理論基礎(chǔ)和具體方法。
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【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH16

【參考文獻】

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本文編號：2273567