第1章緒論

1.1課題背景及研究目的和意義

本課題的研宄主要來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于工件能耗屬性的制 造系統(tǒng)能效提升方法研宄”。

在人們的日常生活中能量扮演了非常重要的角色，能量的有效利用對(duì)于提高 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和人們的生活水平起著至關(guān)重要的作用^[1]。而如今世界人口總量巨大， 人均資源擁有量很低，資源嚴(yán)重短缺，能源問題正困擾著各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也正 在影響各國(guó)人民的日常生活。隨著改革開放三十多年的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)化和城市 化取得了重大進(jìn)展，經(jīng)濟(jì)總量己躍居二，但我國(guó)以犧牲環(huán)境為代價(jià)的粗放 式發(fā)展模式，給目前的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，全國(guó)各地都籠罩在霧霾之下， 霧霾年均天數(shù)不斷上升，大量能源未能充分利用就浪費(fèi)了，全國(guó)能量供需矛盾曰 益突出，嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此，節(jié)能減排提高能效已成為我 國(guó)未來(lái)發(fā)展的重要方向。

我國(guó)政府在很早以前已經(jīng)注意到了節(jié)能減排對(duì)我國(guó)未來(lái)發(fā)展的重要性，在 2004和2007年*等相關(guān)部門就分別審議通過了《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》

^[2] 及《節(jié)能減排綜合性工作方案》^[3]，并與2007年10月，表決通過了 《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》，該法案的順利通過和實(shí)施標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)將節(jié) 能減排戰(zhàn)略上升到了我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，在國(guó)家層面大力倡導(dǎo)和鼓勵(lì)^[4]，在 國(guó)家十二五規(guī)劃中同樣指出要降低能耗，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)模式，在全國(guó)范圍內(nèi)提升 能源利用率，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式朝著資源節(jié)約型和環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變，而在2012年 11月召開的黨的會(huì)議上更是提出了建設(shè)美麗中國(guó)的宏偉目標(biāo)。在全國(guó)各個(gè) 行業(yè)所消耗的能量總量中，工業(yè)加工生產(chǎn)占了大部分，工業(yè)耗能比重很大，制造 業(yè)節(jié)能減排潛力巨大。在我國(guó)的“十二五”規(guī)劃中，已明確提出了到2015年國(guó)內(nèi) 萬(wàn)元生產(chǎn)值所消耗的煤炭等資源量要比“十一五”末年降低至少16%,希望以此 措施順利扭轉(zhuǎn)國(guó)家高能耗低產(chǎn)出的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

機(jī)械加工制造業(yè)作為推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力之一，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，與此同時(shí)，也使我國(guó)的環(huán)境遭受嚴(yán)重的威脅，直接導(dǎo)致 了很難逆轉(zhuǎn)的環(huán)境污染問題。我國(guó)機(jī)械制造業(yè)能源消耗高、環(huán)境排放量大，制造 業(yè)產(chǎn)品能耗和產(chǎn)值能耗約占全國(guó)一次能耗的63%，單位產(chǎn)品能耗平均高出 進(jìn)水平20%-30%，由此可見，機(jī)械制造業(yè)節(jié)能減排潛力巨大，任務(wù)也非常艱巨。 面對(duì)日益加劇的能源危機(jī)和隨之帶來(lái)的環(huán)境惡化問題，減少制造系統(tǒng)能源消耗、

提高能量效率己成為現(xiàn)階段制造企業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)^[5]。目前綠色制造及低碳制造 等一系列旨在降低制造過程能耗、減少環(huán)境排放的制造模式正在國(guó)內(nèi)外迅速興 起，并逐漸成為研究熱點(diǎn)，在IMCC14^th[6]會(huì)議中，更是將提高能量效率作為未來(lái) 制造企業(yè)的發(fā)展方向。

數(shù)控機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)中的“母機(jī)”，應(yīng)用范圍非常廣泛，可以說制造業(yè) 的加工都離不開數(shù)控機(jī)床，但其能量消耗大，能效利用率低，絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的 平均有效利用率只有28%左右。數(shù)控機(jī)床從能量的角度可以看成是由若干相互作 用和相互依賴并具有特定功能的能耗單元組成，通過能耗單元中輸入、消耗、輸 出、反饋、控制之間的數(shù)學(xué)關(guān)系建立動(dòng)態(tài)平衡，整個(gè)數(shù)控機(jī)床的工作過 程伴隨著物料流、能量流和信息流，數(shù)控機(jī)床構(gòu)成復(fù)雜，能耗環(huán)節(jié)眾多，能量損 失規(guī)律也較為復(fù)雜，因此必須弄清各部分能量損失規(guī)律及特性，提出降低 能量損失和提高能量利用率的措施。在如今世界范圍內(nèi)都面臨能源危機(jī)的背景 下，我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，將面臨更加嚴(yán)峻的要求和挑戰(zhàn)，基于此，推進(jìn)制造業(yè) 的可持續(xù)發(fā)展，提高制造業(yè)能效是我國(guó)目前急需解決的問題。

量大面廣的機(jī)械加工制造業(yè)，其主體核心部分機(jī)床能耗大、能效低，對(duì)環(huán)境 破壞嚴(yán)重，優(yōu)化升級(jí)改造潛力十分巨大，目前全國(guó)范圍內(nèi)的機(jī)床保有量早己突破 700萬(wàn)臺(tái)，全國(guó)機(jī)床總功率己突破億萬(wàn)千瓦，總耗電量巨大，而機(jī)床的能效值卻 非常低，其中數(shù)控機(jī)床的能效值大概在28%左右，因此，建立數(shù)控機(jī)床能耗模 型，提出合理的數(shù)控機(jī)床優(yōu)化途徑，顯得十分有必要，而主傳動(dòng)系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床 的主要能耗單元，優(yōu)化降低其能耗也十分有意義。

綜上所訴，基于以上國(guó)內(nèi)外的研宄背景可知針對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行優(yōu)化節(jié)能技術(shù)的 研宄工作非常符合我國(guó)未來(lái)的發(fā)展戰(zhàn)略要求，目前國(guó)內(nèi)外在機(jī)械加工系統(tǒng)資源消 耗屬性、數(shù)控機(jī)床能耗特性、以及數(shù)控機(jī)床運(yùn)行監(jiān)控節(jié)能優(yōu)化方面己經(jīng)做了許多的 科研工作，而本論文將著重針對(duì)數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較為廣泛的數(shù)控加工中心的主傳動(dòng)系 統(tǒng)的能耗特性展開研究，從數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及能耗特性出發(fā)建立 數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗模型與能量利用率方程，基于能量利用率方程提出數(shù)控 銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸的優(yōu)化節(jié)能方案，并基于數(shù)控加工中心XK713進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為 后續(xù)搭建能效監(jiān)控平臺(tái)提供技術(shù)支持。

本文采摘自“數(shù)控加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗特性及運(yùn)行節(jié)能技術(shù)研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！