面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法技术

本发明专利技术涉及机床能效评价技术领域，公开了一种面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，首先依据待评价机床说明书建立机床基础参数矩阵，并通过测量机床运行能耗数据，建立该机床运行能耗特征矩阵；其次，基于机床基础参数矩阵和运行能耗特征矩阵，建立机床固有能量效率计算表达式，并由此计算获得待评价机床的固有峰值能效和固有均值能效；最后，通过构建通用固有能量效率分级条件，确定待评价机床的固有能量效率等级。本发明专利技术实现了不同规格通用机床在同一尺度上更加客观的进行能量效率评价，人为干扰因素少，易于取得一致性意见，可为通用机床高能效设计、能效标签制定提供重要支撑。制定提供重要支撑。

【技术实现步骤摘要】
面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法


[0001]本专利技术涉及机床能效评价


技术介绍

[0002]机床作为制造业广泛应用的基础性设备，具有量大面广、能量消耗总量巨大、能量利用率偏低、节能潜力巨大等特点。而制定能效标签可以引导机床用户采购、引导机床厂商设计高能效机床，被视为降低机床能量消耗的有效举措之一。因此，研究用于通用数控机床能效标签制定的能量效率评价方法意义重大。
[0003]国际标准委员会发布的ISO 14955
‑
1标准提供了从机床整体到机床组件的能耗测试方法。但正如其标准前言和范围中所述，该系列标准尚未实现机床能量效率表现情况的量化，无法用于不同类型机床之间的能效对比。日本标准协会(JSA)发布了“TSB 0024
‑
2010：机床电力消耗的测试方法”，该标准虽然针对不同类型和大小的机床设计相应的测试样件，但设计何种标准样件一直难以达成共识。Schudeleit在论文《Methods for evaluation of energy efficiency of ma本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，其特征在于，包括以下步骤：建立待评价机床的基础参数矩阵M1：M1＝[n
r
,n
m
,T
r
]；其中，n
r
为主轴额定转速，n
m
为主轴最高转速，T
r
为主轴额定转矩；测量待评价机床的运行能耗数据，并根据运行能耗数据建立待评价机床的运行能耗特征矩阵M2：M2＝[P0,P
s
,P
f
,α]；其中，P0为机床待机特征功率，P
s
为机床主轴空载功率特征函数，P
f
为机床进给轴进给功率特征值，α为机床主轴附加载荷损耗特征系数；根据待评价机床的基础参数矩阵M1与运行能耗特征矩阵M2建立待评价机床的固有能量效率函数η(n,T)：其中，n为当量主轴转速，且n∈[0,1]；T为当量主轴转矩，且T∈[0,1]，k为当量转换系数；通过将主轴工作转速n
w
归一化得到当量主轴转速，即或通过将主轴工作转矩T
w
归一化得到当量主轴转矩，即根据待评价机床的固有能量效率函数η(n,T)，计算出待评价机床的固有峰值能效η
m
与固有均值能效η
a
；建立待评价机床的固有能量效率评价指标矩阵M3：M3＝[η
m
,η
a
]；确立通用固有峰值能效评价基准与通用均值能效评价基准并根据固有能效分级系数计算通用固有峰值能效分级基准与通用均值能效分级基准；根据通用固有峰值能效分级基准与通用均值能效分级基准设定分级条件，根据待评价机床的固有峰值能效η
m
与固有均值能效η
a
所满足的分级条件，确定待评价机床的固有能量效率等级。2.根据权利要求1所述的面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，其特征在于，机床进给轴进给功率特征值P
f
的计算表达式为其中，为进给轴i的进给均值功率，F为机床进给轴总数。3.根据权利要求1所述的面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，其特征在于，根据待评价机床的主轴工作转速与主轴额定转速n
r
之间的关系确定机床主轴空载功率特征函数P
s
、当量转换系数k与固有峰值能效η
m
的计算式。4.根据权利要求3所述的面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，其特征在于，当待评价机床的主轴工作转速始终不大于主轴额定转速n
r
时，机床主轴空载功率特征函数P
s
是一个关于机床当量主轴转速n的二次拟合函数：P
s
＝δ0+δ1n+δ2n2,n∈[0,1]其中，δ0、δ1、δ2均为拟合系数。当待评价机床的主轴工作转速存在大于主轴额定转速n
r
时，机床主轴空载功率特征函数P
s
是一个关于机床当量主轴转速n的分段二次拟合函数：
其中，ω0、ω1、λ0、λ1、λ2均为拟合系数。5.根据权利要求3所述的面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，其特征在于，当待评价机床的主轴工作转速始终不大于主轴额定转速n
r
时，当量转换系数k的计算表达式为如下：当待评价机床的主轴工作转速存在大于主轴额定转速n
r
时，当量转换系数k的计算表达式为如下：6.根据权利要求3所述的面向通用数控机床能效标签制定的固有能量效率分级方法，其特征在于，当待评价机床的主轴工作转速始终不大于主轴额定转速n
r
时，固有峰值能效η
m
的计算表达式为如下：η
m
＝η(1,1)；当待评价机床的主...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培基，王旭，朱倩，张祖胜，周龙珍，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：