4.1数控加工中心主传动系统能耗模型

数控机床作为机械加工系统的主体，其也是由若干个相互作用的能耗子系统 所构成，主传动系统又作为机床的主要组成部分，其也是由若干个相互联系的能 耗单元所组成，而数控加工中心作为应用广泛的一类机床，继承了数控机床的一 般能耗特性和规律，因此数控加工中心主传动系统从能量的角度也可以看成是由若干 相互作用和相互依赖并具有特定功能的能耗单元组成，数控加工中心的整个运动过程伴随着物料流、能量流和信息流，其能耗由直接切除金属的切削能耗、支持系统工作的辅助设施能耗和系统各种能量损耗组成，数控加工中心作为应用较为广泛的一 种机床，其能量源也十分众多，能耗去向不一，所以其能耗也较为复杂，以数控 铣床XK713为例，其中光电机就有7个，加上灯和驱动器等其他电器元件，总的 能耗单元己经达到10个以上，具体如表4.1所示。

通过表4.1可以很直观的发现数控加工中心主传动系统是整个数控加工中心的主要能 耗单元，通过查阅具体文献后可知数控加工中心主传动系统中的能量流占整个数控铣 床加工系统传输能量的95%以上^[37]，因此建立数控加工中心主传动系统能耗模型十分 有必要，首先通过分析数控加工中心主传动系统功率特性后可知，数控加工中心主传动系统的能量消耗主要包括切削能耗和电动机的能量损失能耗以及机械传动能量损失 能耗三部分组成，接下来就需要对这三部分能耗进行分别描述和分析。

通过前文的阐述，我们己经建立了数控加工中心主传动系统功率平衡方程，为了 定量的研宄能耗，一般将功率对时间的积分定义为能耗E,数控加工中心主传动系统 三部分能耗之间也是相互影响的，在进行求和的过程中用相关系数表示。在铣床 整个加工过程中，既有能量的输入也有能量的输出，当然当中也伴随着能量的损 耗，但根据能量守恒原则，可以建立数控加工中心主传动系统能耗平衡方程，如(4-1) 所示，其中不以数控加工中心的型号，机械传动形式的改变而改变，所建立的能耗模 型对于研宄数控加工中心能效和探索数控加工中心加工系统节能途径十分有必要，通过该 模型我们可以很直观的看出数控加工中心的能耗构成情况，为下一步提高数控加工中心能 效和提出优化节能措施做基础。

4.1.1数控加工中心主传动系统切削能耗模型

在第三章第二节主传动系统功率特性中己经给出了切削能耗功率方程，由此 可得数控加工中心主传动系统切削能耗模型。

通过数控加工中心主传动系统运行特性可知，切削能耗的时间主要指数控加工中心 加工过程所用的时间，不包括其中的启动、空载以及停机时间，可由式(4-6)得出。

4.1.2数控加工中心主传动系统电机能量损耗模型

电动机的损耗直接关系着电动机的效率，数控加工中心主传动系统在运行过程中主要包括两种形式的损耗：固定损耗和负载损耗，在铣床负载和空载条件下电机的各种损耗系数是不尽相同的，但也有一定的比例关系。由此可得数控加工中心主传 动系统的电机损耗模型。

4.1.3数控加工中心主传动系统机械传动能量损耗模型

机械传动系统的摩擦功率损耗A主要包括两部分，一部分为载荷摩擦损耗功率4 ,另一组成部分为非载荷摩擦损耗功率在铣床负载和空载条件下传动部分的损耗系数也是不相同的。由此可得数控加工中心主传动系统的 电机损耗模型。