第1章绪论

1.1课题背景及研究目的和意义

本课题的研宄主要来源于国家自然科学基金项目“基于工件能耗属性的制 造系统能效提升方法研宄”。

在人们的日常生活中能量扮演了非常重要的角色，能量的有效利用对于提高 经济增长和人们的生活水平起着至关重要的作用^[1]。而如今世界人口总量巨大， 人均资源拥有量很低，资源严重短缺，能源问题正困扰着各国的经济发展，也正 在影响各国人民的日常生活。随着改革开放三十多年的发展，我国工业化和城市 化取得了重大进展，经济总量己跃居二，但我国以牺牲环境为代价的粗放 式发展模式，给目前的生态环境造成了严重影响，全国各地都笼罩在雾霾之下， 雾霾年均天数不断上升，大量能源未能充分利用就浪费了，全国能量供需矛盾曰 益突出，严重制约了我国经济的可持续发展，因此，节能减排提高能效已成为我 国未来发展的重要方向。

我国政府在很早以前已经注意到了节能减排对我国未来发展的重要性，在 2004和2007年*等相关部门就分别审议通过了《节能中长期专项规划》

^[2] 及《节能减排综合性工作方案》^[3]，并与2007年10月，表决通过了 《中华人民共和国节约能源法》，该法案的顺利通过和实施标志着我国已经将节 能减排战略上升到了我国的一项基本国策，在国家层面大力倡导和鼓励^[4]，在 国家十二五规划中同样指出要降低能耗，加快转变经济模式，在全国范围内提升 能源利用率，社会经济发展模式朝着资源节约型和环境友好型转变，而在2012年 11月召开的党的会议上更是提出了建设美丽中国的宏伟目标。在全国各个 行业所消耗的能量总量中，工业加工生产占了大部分，工业耗能比重很大，制造 业节能减排潜力巨大。在我国的“十二五”规划中，已明确提出了到2015年国内 万元生产值所消耗的煤炭等资源量要比“十一五”末年降低至少16%,希望以此 措施顺利扭转国家高能耗低产出的产业结构。

机械加工制造业作为推动我国经济发展的重要推动力之一，为我国社会经济 的发展做出了重大贡献，与此同时，也使我国的环境遭受严重的威胁，直接导致 了很难逆转的环境污染问题。我国机械制造业能源消耗高、环境排放量大，制造 业产品能耗和产值能耗约占全国一次能耗的63%，单位产品能耗平均高出 进水平20%-30%，由此可见，机械制造业节能减排潜力巨大，任务也非常艰巨。 面对日益加剧的能源危机和随之带来的环境恶化问题，减少制造系统能源消耗、

提高能量效率己成为现阶段制造企业发展的首要目标^[5]。目前绿色制造及低碳制造 等一系列旨在降低制造过程能耗、减少环境排放的制造模式正在国内外迅速兴 起，并逐渐成为研究热点，在IMCC14^th[6]会议中，更是将提高能量效率作为未来 制造企业的发展方向。

数控机床作为机械制造业中的“母机”，应用范围非常广泛，可以说制造业 的加工都离不开数控机床，但其能量消耗大，能效利用率低，绝大多数数控机床的 平均有效利用率只有28%左右。数控机床从能量的角度可以看成是由若干相互作 用和相互依赖并具有特定功能的能耗单元组成，通过能耗单元中输入、消耗、输 出、反馈、控制之间的数学关系建立动态平衡，整个数控机床的工作过 程伴随着物料流、能量流和信息流，数控机床构成复杂，能耗环节众多，能量损 失规律也较为复杂，因此必须弄清各部分能量损失规律及特性，提出降低 能量损失和提高能量利用率的措施。在如今世界范围内都面临能源危机的背景 下，我国作为发展中国家，将面临更加严峻的要求和挑战，基于此，推进制造业 的可持续发展，提高制造业能效是我国目前急需解决的问题。

量大面广的机械加工制造业，其主体核心部分机床能耗大、能效低，对环境 破坏严重，优化升级改造潜力十分巨大，目前全国范围内的机床保有量早己突破 700万台，全国机床总功率己突破亿万千瓦，总耗电量巨大，而机床的能效值却 非常低，其中数控机床的能效值大概在28%左右，因此，建立数控机床能耗模 型，提出合理的数控机床优化途径，显得十分有必要，而主传动系统作为数控机床 的主要能耗单元，优化降低其能耗也十分有意义。

综上所诉，基于以上国内外的研宄背景可知针对数控机床运行优化节能技术的 研宄工作非常符合我国未来的发展战略要求，目前国内外在机械加工系统资源消 耗属性、数控机床能耗特性、以及数控机床运行监控节能优化方面己经做了许多的 科研工作，而本论文将着重针对数控机床中应用较为广泛的数控加工中心的主传动系 统的能耗特性展开研究，从数控加工中心主传动系统的结构原理及能耗特性出发建立 数控加工中心主传动系统能耗模型与能量利用率方程，基于能量利用率方程提出数控 铣床主传动系统主轴的优化节能方案，并基于数控加工中心XK713进行实验验证，为 后续搭建能效监控平台提供技术支持。

本文采摘自“数控加工中心主传动系统能耗特性及运行节能技术研究”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！