数控机床主传动系统能耗监测系统设计

0引言
节能减排是我国重要的发展战略,机床为主体的机械加工系统量大面广,能量消耗巨大,对环境的污染相当严重,且能量效率低[1],同时,大量研究表明,机床行业的节能潜力非常大[2-3]。齿轮齿条转向器
对机床的状态监视研究,以前主要集中在对机床加工过程监测方面,包括机床运行状态监测,刀具状态监测等方面,而对于机床运行过程中能耗状态监测相对比较少,主要原因是机床能耗源多,并且能耗构成复杂。随着绿制造和可持续制造理念的广泛深入,对机床能耗状态和能量效率监测及评估受到了越来越多的重视[4]。无论是管理节能和技术节能都需要有生产现场的数据支持,只有基于现场数据才能做出正确的决策,才能对机床的能量效率进行准确的评价,进而进行节能优化。因此,对于机床运行能耗状态的实时监视显得尤为重要。
针对上述问题,本文基于机床功率平衡方程和能量损耗特性的数控机床能效监测方法设计了能耗监测系统。并基于Web 实现了数控机床能耗监测系统的开发,该系统包括机床能耗状态实时监视、机床能量效率和能量利用率计算分析、设备利用率、设备运行率及设备运行利用率统计等功能。
1能耗监测原理
机床的能耗主要由可变能耗和固定能耗组成,固定能耗指在机床准备好的状态下,机床数控系统计算机
、控制器、外设单元等,这部分能耗基本不变。可变能耗是主要包括主传动系统和进给传动系统处于加工状态时的新增的能量消耗,由文献[5]、文献[6]可知,进给传动系统的能耗很小,可以忽略。因此对机床能耗的监测主要是对主传动系统的能耗监测。1.1功率平衡方程
机床主传动系统一般由三部分组成:电机驱动、电机和机械传动,每个部分的能量消耗都比较复杂。可将主传动系统的功率简化为空载功率、切削功率和附加载荷损耗功率三个部分[7]。具体定义如下:
空载功率Pu :机床主传动系统在某一指定转速下稳定运行且未进行切削加工称为空载状态,其间所消耗的功率称为空载功率。
箱包手把
切削功率Pc:机床主传动系统用于去除工件材料所消耗的功率。附加载荷损耗Pa :机床主传动系统由于载荷而产生的附加损耗。这部分损耗只在加工状态下存在。
因此功率方程可表示为:P in =P u +P ad +P c (1)电加热反应罐
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其中,P a d 为载荷功率,有P ad (t)/P c (t)=b+a×P c (t),其中a、b 为附加载荷损耗系数,将上式代入(1)中,得到。
a×P c 2(t)+(1+b)×P c (t)-(P in (t)-P u )=0(2)
解上式得到:P c =-(1+b)+(1+b)2
+4a(P in -P u )√2a
(3)
附加载荷损耗系数a、b 求解方法:通过功率传感器和扭矩传感器获取多组P in 和P c ,并通过式(2)建立方程组拟合a,b 的值[8]。
通过上式可知,切削功率可以通过机床功率平衡方程和附加载荷损耗特性在线分离得到。并通过对时间的积分将切削能耗计算出来。1.2机床运行状态识别
机床加工工件的过程包括机床启动、主轴启动、空载、加工及停机4个机床状态,图1所示为某数控车床加工过程中机床状态和功率曲线。微弱信号检测
数控机床主传动系统能耗监测系统设计
碧杨胜任宇许江永王将宏(重庆邮电大学,中国重庆400065)
【摘要】为了提高数控机床在设计和使用阶段的能耗效率需要机床能耗数据的支持,设计了数控机床
主传动系统能耗监测系统,通过该系统可以得到相应的能耗信息。该方法通过实时监测机床总电源输入功率,从而在线获取机床的能量效率,同时通过功率信息识别出机床的运行状态,得到机床有效加工时间等信息。通过实验验证能实时的反映机床运行过程中的能耗信息,具有较广阔的应用前景。
【关键词】数控机床;功率;
监测系统
图1
功率曲线
图2总体架构
图3加工运行结果(下转第268页)
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(上接第229页)原有过时资料应及时进行更新替换。基建管理部门应对这项工作高度重视,平时就要注重对相关资料的收集整理。尤其要重视对日常修缮、零星维修等工程项目电子版资料的收集整理,如平时利用率较高的水、电、暖、消防等地下管网图,工程施工过程中的变更图纸、修缮资料等要及时
归档,做好资料更新与上传。
5)
注重对信息系统的升级更新,并做好安全防护工作。信息系统应设专人定期维护管理,基建信息安全管理员不但要掌握与信息系统相关的工作,还要掌握基建管理相关的专业技术知识,熟练运用CAD 等工程设计软件,配合资料管理员充分利用光盘、移动硬盘等大容量存储设备存储管理重要基建数据,配合做好图纸变更修改等工作,及时更新上传数据并做好病毒查杀、系统维护升级等工作。
4结语
随着信息技术的不断发展和进步,在我国各行各业中都得到了广
泛应用,实现了资源的优化配置,提高了工作效率。基建信息化管理技术手段的运用,创新了职业院校基建工程管理的思维理念,极大推动了职业院校的快速发展。但是,在职业院校基建管理信息化过程中还存在很多问题,如电子信息技术在现场实际工作中利用率较低、管理人员信息化管理水平普遍不高、电子版归档资料缺乏等等,这些都会滞后学校基础建设工作的顺利开展,严重影响着职业院校基建管理信息化发展的质量和速度。打破传统粗放型基建管理模式,完善信息化管理制度,重视基建管理信息化人才培养,加强对基建信息技术的应用,可以有效提升职业院校基建管理工作水平,保证职业院校基础建设工作的顺利开展,有效推进职业院校的发展壮大。
[责任编辑:王楠]
税予以抵减。第三,在固定资产购置前期,企业税负明显下降,而中后期情况恰好相反。对此,可以按照固定资产使用年限分期扣除进项税,使企业每年的税负水平得到均衡,使其现金流动有序化,降低企业偷税漏税的可能性。
在“营改增”的改革中,可以借鉴征收所得税的留抵制度,若增值税一般纳税人的本月进项税额大于当月的销项税额,可以下月抵扣。根据国际货币基金组织(IMF )在2005年对36个国家的调查数据显示,被调查国家中28%规定了进项税款退税金额的最低值,64%设定
了未完的增值税强制结转期[4]
。因此,我国也可以参考其他国家的税收政策,并针对我国国情,在增值税征收的留抵制度上有待完善[5]。3.3加强增值税专用发票管理
税务部门应完善各运输企业的基本信息,对纳税义务人建立税务档案。严格执行“查账必查票,查税必查票,查案必查票”的管理制度。对每次进行抵扣税款的发票都认真核对,检查是否为该企业真实的缴税凭证,同时记录该企业每个阶段的各项税费金额、可抵扣税费的金额。如果出现大幅波动,则要求企业进行书面说明并提供相关证明,经核实若发现其有虚开、行为,一律从严处理。
关于增值税专用发票的领购、开具、报税、抵扣等环节税务部门都有严格的规定。物流企业的网点规模小、区域散,在增值税发票管理上存在一定的安全风险,要正确处理好扩大业务、方便经营对增值税开票需求和增值税安全管理之间的矛盾,划设合理区域设立增值税开票点,采取集中开票、汇总开票等措施防范开票风险。物流企业要完全遵照增值税发票的管理规定,认真制定和落实监督措施,做到未雨绸缪,有效降低增值税发票管理风险。3.4多措并举增加地方财政收入
地方政府是此次“营改增”推行的主体,为了提高地方政府的支持
度与积极性,力争使“营改增”政策取得最优效果。国家税务机关应根据“营改增”的税收数据,结合各地区的实际情况,确定出一个公平合理的比例,为地方政府扩大增值税份额。各地方政府应密切关注国家关于“营改增”宏观政策的变化,结合本地区特点,制定出适合本地区的配套试点细则。由于“营改增”是结构性减税,在调整了地方与中央的分配比例之后,还应该对财政收入下降较多的地区增大中央转移支付的力度。
通过调节税率结构的方式来解决财政收入分配问题。在“营改增”后,可以考虑在降低增值税税率的基础上将其税收收入全部归为国家,同时在商品和劳务的销售环节开征销售税,其税收收入归为地方政府。这一方案的目的是在不影响企业税负的情况下,将增值税税收收入减少的部分以销售税的形式转移给地方,增加地方财政收入。
[1]王军接受人民日报专访,谈营改增试点两年成效[EB/OL].axnews/hudong/zhibo/201409/t20140930_24030.htm.2014.09.24.[2]丁冬.浅析“营改增”对物流企业税负的影响[J].中国电子商情:科技创新,2014(2):177.[3]姚雅.浅议“营改增”对河南省财政收入的影响[J].现代商业,2014(12):126-127.[4]Richard Mc Bride,Pierre Pascal Gendron.Is VAT the best way to impose a general Consumption tax in developing countries[J].International Studies Program:Working paper.May 2006.
[责任编辑:王楠]
磁性定位器
(上接第250页)从图1可以看出,机床功率反映出了机床处于不同运行状态时的功率特性,因此,通过对功率信息的分析即可在线识别出机床运行状态。
2能耗监测系统的总体架构设计
针对数控机床能耗计算方法,本文设计了数控机床能耗监测系统。系统的功能图1所示,主要分为4个层次:数据采集层、数据处理层及用户界面层。数据采集层主要负责采集机床输入功率信号,并传送到数据处理与分析模块;数据处理层主要负责处理采集层送来的信号,并进行机床运行状态的在线识别,机床切削功率和能量效率的在线估计,能耗信息的计算、统计与分析,同时将重要的数据存储到建立好的额数据库中;用户界面层是将数据处理与分析层传来的数据进行分类显示,通过该界面用户
可以直观的了解机床的能耗情况。
3应用案例研究
通过对比扭矩测量仪测算得到的切削功率与本文得到的切削功率,验证本文提出的能效在线监测系统对切削功率在线估计的有效性。
实验选用不同的切削用量对长度为100mm,直径为50mm 的45#钢棒料进行车外圆加工,在不同的主轴转速下选择不同的切削用量。系统的运行结果如图3所示,左边的为实时监控界面,右边为历史数据查询界面。
4结束语
本文根据机床功率平衡方程和功率特性提出了一种实时在线监测数控机床能耗状态和获取能好信息的方法;并开发了基于Web 的数控机床能耗监测系统,通过该系统可以直观的查看数控机床的能耗信息。通过实验表明:该系统能实时反映出机床在运行过程中的能耗信息,具有良好的实时性和可靠性。
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16.
[责任编辑:杨玉洁]
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