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4.1數控加工中心主傳動系統能耗模型

數控機床作為機械加工系統的主體，其也是由若干個相互作用的能耗子系統 所構成，主傳動系統又作為機床的主要組成部分，其也是由若干個相互的能 耗單元所組成，而數控加工中心作為應用廣泛的一類機床，繼承了數控機床的一 般能耗特性和規律，因此數控加工中心主傳動系統從能量的角度也可以看成是由若干 相互作用和相互依賴并具有特定功能的能耗單元組成，數控加工中心的整個運動過程伴隨著物料流、能量流和信息流，其能耗由直接切除金屬的切削能耗、支持系統工作的輔助設施能耗和系統各種能量損耗組成，數控加工中心作為應用較為廣泛的一 種機床，其能量源也十分眾多，能耗去向不一，所以其能耗也較為復雜，以數控 銑床XK713為例，其中光電機就有7個，加上燈和驅動器等其他電器元件，總的 能耗單元己經達到10個以上，具體如表4.1所示。

通過表4.1可以很直觀的發現數控加工中心主傳動系統是整個數控加工中心的主要能 耗單元，通過查閱具體文獻后可知數控加工中心主傳動系統中的能量流占整個數控銑 床加工系統傳輸能量的95%以上^[37]，因此建立數控加工中心主傳動系統能耗模型十分 有必要，首先通過分析數控加工中心主傳動系統功率特性后可知，數控加工中心主傳動系統的能量消耗主要包括切削能耗和電動機的能量損失能耗以及機械傳動能量損失 能耗三部分組成，接下來就需要對這三部分能耗進行分別描述和分析。

通過前文的闡述，我們己經建立了數控加工中心主傳動系統功率平衡方程，為了 定量的研宄能耗，一般將功率對時間的積分定義為能耗E,數控加工中心主傳動系統 三部分能耗之間也是相互影響的，在進行求和的過程中用相關系數表示。在銑床 整個加工過程中，既有能量的輸入也有能量的輸出，當然當中也伴隨著能量的損 耗，但根據能量守恒原則，可以建立數控加工中心主傳動系統能耗平衡方程，如(4-1) 所示，其中不以數控加工中心的型號，機械傳動形式的改變而改變，所建立的能耗模 型對于研宄數控加工中心能效和探索數控加工中心加工系統節能途徑十分有必要，通過該 模型我們可以很直觀的看出數控加工中心的能耗構成情況，為下一步提高數控加工中心能 效和提出優化節能措施做基礎。

4.1.1數控加工中心主傳動系統切削能耗模型

在第三章第二節主傳動系統功率特性中己經給出了切削能耗功率方程，由此 可得數控加工中心主傳動系統切削能耗模型。

通過數控加工中心主傳動系統運行特性可知，切削能耗的時間主要指數控加工中心 加工過程所用的時間，不包括其中的啟動、空載以及停機時間，可由式(4-6)得出。

4.1.2數控加工中心主傳動系統電機能量損耗模型

電動機的損耗直接關系著電動機的效率，數控加工中心主傳動系統在運行過程中主要包括兩種形式的損耗：固定損耗和負載損耗，在銑床負載和空載條件下電機的各種損耗系數是不盡相同的，但也有一定的比例關系。由此可得數控加工中心主傳 動系統的電機損耗模型。

4.1.3數控加工中心主傳動系統機械傳動能量損耗模型

機械傳動系統的摩擦功率損耗A主要包括兩部分，一部分為載荷摩擦損耗功率4 ,另一組成部分為非載荷摩擦損耗功率在銑床負載和空載條件下傳動部分的損耗系數也是不相同的。由此可得數控加工中心主傳動系統的 電機損耗模型。