基本信息
- 项目名称：
- 嵌入式节能变频技术应用在普通车床上的论证研究--以三菱PLC-FX2N在CA6104普通车床应用为例
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在CA6140普通车床中利用变频技术，实现该机床的节能变频、软启动的功效，从而论证在普通车床上嵌入变频技术的可行性。
- 详细介绍：
- 本文简述了变频技术的优势，介绍了CA6140普通车床的电机驱动以及传动形式的特点，并根据变频调速数过程的能量传输特点，建立了变频调速系统在传动过程中的流程，分析了机床主电机功率传输特性和机械传动系统功率传输特性及其各部分的能量损耗规律。通过建立数学模型分析了变频技术的原理以及嵌入应用的优越性，并且本文针对现阶段普通车床工作时高耗能以及启动时电流过大的现象，提出在把嵌入式变频技术移植到普通车床上的新概念，在对CA6140普通车床上进行了大量实验，实验数据和实验结果公布在本文有关章节中。利用变频技术改变CA6140普通车床的变速原理，从而实现CA6140普通车床节能变频的功效，最终论证在普通车床上嵌入变频技术的可行性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 节能减排观念已经深入人心，更是提高企业竞争力的有效手段。把嵌入式变频技术与普通车床有机结合，不但能提高车床的工作效率，还能有效的减少不必要的能源浪费。
科学性、先进性及独特之处
- 嵌入式变频技术，科学合理的与普通车床相融合，打破的原来车床高耗能、电网冲击大等缺点，大大提高到了普通车床的节能的效果。
应用价值和现实意义
- 从企业来讲，通过嵌入式变频技术，大大降低的生产所需能耗的成本，提高了企业的自身竞争力，从社会来讲，运用此项技术完全符合建立集约型社会的根本要求。
学术论文摘要
- 本文简述了变频技术的优势，以CA6140车床为典型案例，介绍了普通车床的电机驱动以及传动形式的特点。分析了变频技术的原理以及嵌入应用的优越性，并且针对现阶段普通车床工作时高损耗及启动冲击电流大等现象，提出了把嵌入式变频技术移植到普通车床上的新概念，通过对CA6140普通车床的结构研究分析，利用变频技术改变CA6140普通车床的变速原理，从而实现CA6140普通车床节能变速、软启动的功效，最终论证在普通车床上嵌入变频技术的可行性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]葛胜军.数控机床主轴驱动的变频控制[J].Equiipment Manufactring Technology No.3，2010. [2]朱全印,韩来吉,付云强,付侃.数控机床主轴变频调速控制系统原理及应用[J].煤矿机械2009(9). [3]关慧.变频器驱动下的异步电机设计与分析.清华大学研究生论文.2004.11. [4]杜江.三相感应电动机软起动及节能运行技术的研究.河北工业大学博士论文.2007.11. [5]汪劲松,段广洪,李方义,杨向东,张洪潮.基于产品生命周期的绿色制造技术研究现状与展望.计算机集成制造系统[J],2000,5(4):1-8. [6]刘飞,曹华军,张华.绿色制造的理论与技术[M].北京:科学出版社,2005.
同类课题研究水平概述
- 能源在结构和组成上分一次能源和二次能源、可再生能源和不可再生能源。从根本上说，工业社会对能源的依赖主要表现在对一次能源和不可再生能源的需求上。随着社会经济的发展速度加快，对能源的需求和消耗也越来越大，同时直接依赖的一次不可再生能源如煤、石油等的储量却正急剧减少。由此，一个很严重的问题就直接摆在了我们面前，那就是能源危机。因此，为实现可持续发展，节约能源和提高能源使用效率是人们的必然选择。 对于我们要研究的机床节能问题。其复杂性表现为： ①以机床为主体的机械加工系统构成十分复杂，造成机床能耗环节众多，能量损失规律复杂。 ②机床能量消耗与机械加工系统的“三流”运动有着密切关系。以机床为主体的加工系统在其运动过程中，总是伴随着物料流、信息流和能量流的流动。 可见，机床作为一个系统，伴随着复杂的物料、信息、能量以及系统本身固有的系统特性，使系统分析和建模变得非常复杂。体现了机床节能研究的经济意义和学术意义。 随着世界范围内能源紧张的趋势，以减少机械加工过程中的能源消耗为目标的相关研究也开始逐步成为机械加工过程功率传递、能耗分析、优化运行和控制研究关注的重要内容，部分学者对此开展了相应的研究。 例如刘飞等学者对普通机床机械加工过程中的功率传递、能量消耗、效率分析、节能途径和能量信息监控等进行了分析，并提出了普通机床功率和效率计算方法，能量信息监控的方法和数学模型。 例如甘启义等学者从理论上研究了电压、频率与电机输入功率的关系,提出了波动功率排除法和电机负载率监控法。 例如刘志艳等学者根据实验教学的经验，设计了车床主传动系统空载功率测量装置，用于测量主传动电机输出功率,主电机自身损耗功率，根据机床的平衡方程式，计算出车床主传动系统的空载功率。 随着变频技术的发展, 变频调速系统得到了不断的完善，已广泛应用于不同领域的交流调速。总结国内外已有研究，有以下几点结论： ①机床和机械加工系统的节能问题研究在国内外越来越重要。 ②机床节能技术和能量研究方面，已有的研究主要集中在能量消耗的分析，传动系统设计，电机优化匹配等各专题方面；但研究相对比较分散，而从机电一体化的系统研究较少。 ③已有节能技术的系统研究主要集中在数控车床上，而缺乏是我国广泛使用的普通机床的节能技术的系统研究。
