面向再制造的机床能耗分析模型及节能关键技术研究

【摘要】：目前我国机床行业中，原本应退役的机床数量巨大，但很多仍处于超期服役阶段。这些超期服役的机床在加工过程中不仅难以满足加工精度的要求，而且使用过程能量消耗大，能量利用率偏低。因此通过机床再制造以发挥旧机床的节能潜力具有可观的前景。但目前机床再制造相关研究多数集中于再制造零部件损伤检测与修复技术、生产控制技术、再制造工艺与装备技术等，对再制造机床的能耗问题有待深入。 本文主要针对再制造前后机床的能耗问题展开研究，如再制造前后机床能耗的分布情况和特点，再制造后的机床比再制造前的机床是否更节能，节能程度有多大等。本论文在国家科技支撑计划课题项目的资助下，开展的主要研究工作如下： 首先，建立了面向再制造的机床能耗分析模型。根据机床能耗分布情况，建立面向再制造的机床能量流结构，将机床进行能耗模块的划分；在此基础上分别对各能耗模块建立能耗计算模型；并给出机床整机能耗计算方法和计算流程。为了对能耗模块的逻辑运行情况进行验证，利用Simulink/Stateflow开展了基于模块运行状态的面向再制造前后的机床能耗逻辑仿真模型；将再制造前后的机床集成到同一个Simulink环境中，便于输出结果的比较和分析，为机床再制造节能技术提供数据参考。 其次，对机床再制造节能关键技术进行研究。分析了机床再制造的节能途径，从各功能能耗模块分析了机床再制造前后的情况；对其中的运动部件轻量化技术、变频调速节能技术、温度控制与热能回收技术三种典型的再制造节能关键技术及其应用进行总结分析。 最后，以一种大重型落地镗铣床为案例，分析了其在再制造前后加工同一典型零件的能耗情况。根据实验数据结果分析了大重型机床不同于其他类型机床的能耗特点和组成分布；并从加工过程工序环节的角度和机床能耗模块的角度分别分析了再制造前后的能耗特点和能耗比例；量化分析了再制造后的机床相对再制造之前机床的节能量和节能百分比，并分析了其中原因和对后续工作的启发指导意义。 【关键词】：机床再制造 能耗模型 节能技术 大重型机床
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG502.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 论文选题背景8-10
• 1.1.1 发展循环经济是国家节能减排战略的重要内容8-9
• 1.1.2 机床制造业节能潜力大9
• 1.1.3 机床再制造的重要意义9-10
• 1.2 国内外现状10-14
• 1.2.1 制造业节能技术研究现状10-11
• 1.2.2 机床节能技术研究现状11-12
• 1.2.3 机床再制造技术的研究现状12-14
• 1.3 论文的目的意义及项目来源14
• 1.3.1 论文研究目的和意义14
• 1.3.2 论文项目来源14
• 1.4 论文研究内容及组织结构14-16
• 2 面向再制造的机床能耗分析模型及逻辑仿真研究16-35
• 2.1 基于功能模块的再制造机床能量流结构16-17
• 2.2 面向再制造的机床功能模块能耗特性分析17-24
• 2.2.1 主传动系统能耗模块17-19
• 2.2.2 进给系统能耗模块19-20
• 2.2.3 冷却润滑系统能耗模块20-21
• 2.2.4 液压系统能耗模块21-23
• 2.2.5 其他耗能模块23-24
• 2.3 面向再制造的机床能耗计算流程24-25
• 2.4 面向再制造的机床能耗逻辑运行仿真建模25-34
• 2.4.1 基于加工过程的机床能耗分析25-27
• 2.4.2 基于加工过程的再制造机床能耗逻辑仿真模型27-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 机床再制造节能提升关键技术研究35-50
• 3.1 机床再制造节能途径研究35-39
• 3.1.1 主传动系统能耗模块再制造36-37
• 3.1.2 进给系统能耗模块再制造37
• 3.1.3 冷却润滑系统能耗模块再制造37-38
• 3.1.4 液压系统能耗模块再制造38-39
• 3.1.5 其他能耗模块再制造39
• 3.2 关键技术39-48
• 3.2.1 运动部件轻量化技术40-42
• 3.2.2 变频调速节能技术42-44
• 3.2.3 液压系统热能回收技术44-48
• 3.3 本章小结48-50
• 4 应用案例分析50-62
• 4.1 案例描述50-54
• 4.1.1 实验对象50-51
• 4.1.2 机床再制造情况51-52
• 4.1.3 加工过程能耗实验方案52-54
• 4.2 实验结果及分析54-61
• 4.2.1 实验结果54-56
• 4.2.2 工序过程能耗分析56-59
• 4.2.3 能耗模块分析59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 5 结论与展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录68
• A．攻读硕士学位期间发表的论文目录68
• B．攻读硕士学位期间参加的主要科研项目68
• C．攻读硕士学位期间获得的奖励68

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