變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程能量特性及節(jié)能技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)機(jī)床裝備擁有量居世界第一，耗電總量驚人。同時(shí)，大量統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明：機(jī)床能量利用率非常低下。因此對(duì)機(jī)床運(yùn)行過(guò)程能量特性及節(jié)能技術(shù)的研究意義重大。
　　 本文針對(duì)已有研究在數(shù)控機(jī)床能量特性方面的不足，在國(guó)家自然科學(xué)基金課題(編號(hào)：50775228)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2006BAF02A03)的支持下，對(duì)我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的變頻器調(diào)速數(shù)控機(jī)床的能量特性及節(jié)能技術(shù)展開(kāi)了研究。其主要內(nèi)容包括：
　　 根據(jù)變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)

2、床運(yùn)行過(guò)程的能量傳輸特點(diǎn)，建立了變頻調(diào)速類數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的能量流程，分析了機(jī)床主電機(jī)功率傳輸特性和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)功率傳輸特性及其各部分的能量損耗規(guī)律；在上述研究基礎(chǔ)上，建立了變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功率平衡方程。該方程相對(duì)于普通機(jī)床功率平衡方程，具有變頻器自身存在較大的能量損耗、變頻器輸出的非正弦波形電壓帶來(lái)的電氣諧波損耗和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械脈動(dòng)損耗、主傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量角速度具有一致連續(xù)性等三個(gè)重要特點(diǎn)。并在上述功率平衡方程的基礎(chǔ)

3、上分析了變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程的能量利用率和能量損失特性。
　　 基于上述功率方程和能量損失特性，對(duì)變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程的節(jié)能途徑進(jìn)行了分析，指出了從四個(gè)途徑來(lái)系統(tǒng)地考慮機(jī)床運(yùn)行過(guò)程的節(jié)能問(wèn)題。機(jī)床加工過(guò)程工步間空載運(yùn)行過(guò)程是一個(gè)能量損耗過(guò)程，是造成機(jī)床能量利用率低的直接原因之一。本文根據(jù)變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床工步間空載運(yùn)行過(guò)程轉(zhuǎn)速和時(shí)間已知并且轉(zhuǎn)速可無(wú)級(jí)變頻調(diào)節(jié)等三個(gè)特點(diǎn)和條件，提出了一種機(jī)床空載運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)床空載運(yùn)行轉(zhuǎn)速

4、、使得空載運(yùn)行過(guò)程能量消耗達(dá)到最低的變頻調(diào)速數(shù)控機(jī)床工步間空載運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)速節(jié)能方法。當(dāng)數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程工步間空載運(yùn)行時(shí)間大于某一臨界值時(shí)，采取工步間停機(jī)后再啟動(dòng)策略就可以取得比調(diào)速節(jié)能更好的節(jié)能效果；為此本文建立了基于臨界值確定方法和節(jié)能百分比計(jì)算方法的數(shù)控機(jī)床工步間空載運(yùn)行時(shí)停機(jī)節(jié)能的實(shí)用方法。根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器裝置的輸出電壓來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)差率，并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考自適應(yīng)的控制算法實(shí)現(xiàn)了交流異步電動(dòng)機(jī)在不同負(fù)