離散制造業(yè),量大面廣、能耗總量巨大而能效普遍很低,提升離散制造業(yè)能量效率已成為綠色制造的重要戰(zhàn)略。作為離散制造業(yè)的典型制造裝備,機床具有能量消耗特性復雜且能效提升潛力很大等特點,其能效研究在國際上迅速興起。開發(fā)高能效機床和機床高能效服役是機床用戶提升機床能量效率的兩大途徑。但是,現有機床能效研究主要集中在機床高能效服役方面,而對如何開發(fā)高能效機床的研究還遠不夠,特別是還缺乏如何揭示機床與生俱來的能量消耗特性以開發(fā)高能效機床的研究。為此,本文在國家自然科學基金等項目的支持下,提出采用固有能效要素反映機床與生俱來的能量消耗特性,并對機床固有能效要素的構成、建模、獲取方法以及其應用進行了研究,主要工作如下:對機床固有能效要素的構成與建模進行了研究。分析了機床多源多層能耗特性、時段能耗特性以及載荷損耗特性等三種固有能耗特性,揭示了機床待機時段、加工準備時段、空載時段以及加工時段等四個能耗時段的固有能效要素構成,建立了各能耗時段固有能效要素的通用模型,并由此建立了機床固有能效要素的構成框架。對機床固有能效要素中關鍵要素——載荷損耗函數的獲取方法進行了研究。首先,提出了基于功率傳遞視角的機床載荷損...

【文章頁數】：149 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 論文選題背景
        1.1.1 制造系統(tǒng)能效提升——綠色制造的重大戰(zhàn)略
        1.1.2 機床能效研究——制造系統(tǒng)能效研究的重要內容
        1.1.3 機床固有能效要素研究——機床能效研究的新需求
    1.2 國內外研究現狀分析
        1.2.1 制造系統(tǒng)能量效率研究概述
        1.2.2 機床能量效率研究現狀概述
        1.2.3 機床固有能效要素關聯(lián)研究現狀分析
        1.2.4 研究現狀總結
    1.3 論文研究意義及課題來源
        1.3.1 課題研究意義
        1.3.2 課題來源
    1.4 論文研究內容的體系結構
2 機床固有能效要素構成與建模
    2.1 引言
    2.2 機床固有能耗特性
    2.3 機床固有能效要素構成分析與建模
        2.3.1 待機時段的固有能效要素構成分析與建模
        2.3.2 加工準備時段固有能效要素分析與建模
        2.3.3 空載時段固有能效要素分析與建模
        2.3.4 加工時段固有能效要素分析與建模
        2.3.5 機床固有能效要素構成框架
    2.4 本章小結
3 機床關鍵固有能效要素——載荷損耗函數獲取方法
    3.1 基于功率傳遞視角的機床載荷損耗函數獲取思路
    3.2 機床主軸組件功耗建模與驗證
        3.2.1 變頻器功耗建模與驗證
        3.2.2 主軸電機空載功耗和負載功耗建模
        3.2.3 主軸電機功耗模型的實驗驗證與討論分析
    3.3 基于功率傳遞視角的機床載荷損耗函數計算獲取法
        3.3.1 基于功率傳遞視角的載荷損耗函數模型
        3.3.2 載荷損耗函數的關鍵系數計算獲取方法
    3.4 案例研究和討論分析
        3.4.1 案例研究
        3.4.2 討論分析
    3.5 本章小節(jié)
4 機床固有能效要素智能化綜合獲取方法
    4.1 機床固有能效要素智能化綜合獲取思路與流程
    4.2 機床固有能效要素智能化綜合獲取關鍵技術
        4.2.1 固有能效要素檢測實驗設計
        4.2.2 固有能效要素驗證實驗設計方法
        4.2.3 面向固有能效要素智能化獲取的數控程序自動生成規(guī)則
        4.2.4 面向固有能效要素智能化獲取的數據處理與自適應建模方法
    4.3 固有能效要素智能化綜合獲取支持系統(tǒng)設計開發(fā)
    4.4 案例研究與討論分析
        4.4.1 案例研究
        4.4.2 討論分析
    4.5 本章小結
5 機床固有能效要素獲取方法應用分析與應用框架
    5.1 機床開發(fā)階段的能效評估難題與解決方案
        5.1.1 機床開發(fā)階段的能效評估難題
        5.1.2 基于固有能效要素的機床開發(fā)階段能效評估難題解決思路
    5.2 機床服役階段的能效研究難題與解決思路分析
        5.2.1 機床服役階段實時能量效率獲取難題
        5.2.2 機床服役階段能量效率精細評價難題
        5.2.3 基于固有能效要素的實時能效獲取與精細評價難題解決思路
    5.3 固有能效要素獲取方法在機床開發(fā)和服役階段的應用框架
    5.4 本章小結
6 基于固有能效要素獲取方法的機床能效潛力評估及其應用
    6.1 基于固有能效要素的機床開發(fā)階段能效潛力評估建模
        6.1.1 基于固有能效要素的機床開發(fā)方案關聯(lián)參數模型
        6.1.2 面向預期任務的當量工件關聯(lián)參數模型
        6.1.3 機床能效潛力評估模型與計算
    6.2 案例研究與討論分析
        6.2.1 基于能效潛力評估的高能效機床選擇案例研究
        6.2.2 基于能效潛力評估的高能效機床選擇討論分析
    6.3 能效潛力評估法的應用前景分析
    6.4 本章小結
7 基于固有能效要素獲取方法的機床加工過程能效獲取與評價
    7.1 基于固有能效要素的機床服役階段實時能量效率建模
        7.1.1 機床加工過程實時能量效率IPE獲取法建模
        7.1.2 機床加工過程實時能量效率IPE獲取法模型驗證
    7.2 基于固有能效要素的機床服役階段能量效率精細評價
        7.2.1 機床加工過程能量效率時段評估指標體系
        7.2.2 機床加工過程能量效率評估指標獲取和計算
        7.2.3 機床加工過程能量效率評價基準的建立
    7.3 基于實時能效獲取和精細評價的集成應用系統(tǒng)
    7.4 本章小結
8 結論與展望
    8.1 結論
    8.2 研究不足與展望
參考文獻
附錄
    A 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文
    B 攻讀博士學位期間獲得授權或申請的發(fā)明專利
    C 攻讀博士學位期間獲得授權或申請的軟件著作權
    D 攻讀博士學位期間參與起草并正在申報的國家推薦標準
    E 攻讀博士學位期間從事的主要科研工作
    F 攻讀博士學位期間獲得的獎勵和榮譽
    G 學位論文數據集
致謝



本文編號：3826010