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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(wèn)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)總量己躍居世界第二，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年國(guó)務(wù)院發(fā)改委等相關(guān)部門就分別審議通過(guò)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(guò)了《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》，該法案的順利通過(guò)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月召開的黨的十八大會(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(wèn)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)品能耗平均高出國(guó)際先進(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(wèn)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(guò)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(shuō)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(guò)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(guò) 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(wèn)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！

標(biāo)簽：加工中心數(shù)控加工中心 CNC加工中心數(shù)控機(jī)床

分類：加工中心

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