[发明专利]一种机床主动力系统载荷损耗系数的获取方法

摘要

本发明提出一种根据机床主动力系统能量损耗数学模型而建立的载荷损耗系数获取方法。该方法首先分别建立变频器、主电机和机械传动系统的输入、输出功率模型，并由此导出了基于变频器的额定功率、额定功率损耗、散热器额定功率，主电机的额定功率、额定转速、额定转速下的空载功率、额定转速下的效率，以及机床机械传动系统中每种传动副的数量和载荷效率等基础参数的主动力系统载荷损耗系统计算模型。实际计算时只需将基础参数和功率测量仪测量的机床主动力系统空载功率输入到前面的计算模型中，便可得到机床主动力系统的载荷损耗系数。该系数可为机床能量消耗分析、效率评价和工件预测及优化提供重要的支持。

主权项

一种机床主动力系统载荷损耗系数的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：1)获取机床主动力系统载荷能量损耗系数所需要的基础参数：包括变频器的额定功率P1N、额定功率损耗PveN、散热器额定功率Pr，主电机的额定功率PN、额定转速nN、额定转速下的空载功率P0(nN)、额定转速下的效率ηN，以及机床机械传动系统中每种传动副的数量N和载荷效率η'k；其中，变频器的输入、输出功率模型是基于变频器的额定功率、额定功率损耗、散热器额定功率等基础参数的功率模型，其表达式为：Pin(n)＝(1+bfbu)P1(n)+Pr其中bu＝(PveN‑Pr)/P1N，n≤nN时，n≥nN时，bf＝1；nN为主电机额定转速，n为主电机转速，P1(n)为变频器的输出功率；2)输入基础参数：输入基础参数P1N、PveN、Pr，根据公式bu＝(PveN‑Pr)/P1N计算变频器能量损耗参数bu；输入基础参数PN、P0(nN)、ηN，根据公式计算主电机能量损耗参数bm；输入基础参数N、η'k，根据公式计算机械传动系统能量损耗参数αm；输入基础参数nN，根据公式计算转速参数bf的表达式；3)输入利用功率测量仪测量的机床主动力系统空载功率Pinu(n)，计算机床机械传动系统的空载功率损耗功率P2u(n)；其中，普通机床的机床机械传动系统的空载功率损耗功率P2u(n)的计算公式为：P2u(n)=-PN+PN2+4bm(Pinu(n)-P0(n))2bmPN;]]>变频调速机床的机床机械传动系统的空载功率损耗功率P2u(n)的计算公式为：P2u(n)=-PN+PN2+4bm((Pinu(n)-Pr)/(1+bfbu)-P0(n))2bmPN;]]>4)根据2)3)中的数据，计算机床主动力系统的载荷损耗系数a,b；当机床是普通机床时，载荷能量损耗系数a,b的计算公式为：a=bm(αmPN)2,b=αm(2bmP2u(n)PN2-1αm(1+bu)+1);]]>当机床是变频调速机床时，载荷能量损耗系数a,b的计算公式为：a=bm(1+bfbu)(αmPN)2,b=αm(1+bfbu)(2bmP2u(n)PN2-1am(1+bu)+1);]]>当忽略变频调速机床的机械传动系统时，载荷能量损耗系数a,b的计算公式为：a=bm(1+bfbu)/PN2,b=bfbu.]]>