5.3主傳動系統(tǒng)主軸旋轉加速功率方程及能耗模型
數(shù)控加工中心主軸旋轉加速功率主要包含兩部分,一部分主要為用于維持主軸自 身旋轉所消耗的功率Pm,另一部分主要是克服主軸機械傳動系統(tǒng)慣量使機床主軸加速時所消耗的功率,這一部分功率等于主軸轉動慣量人、主軸電機角加速度和主軸電機加速度0的乘積,如式(5-6)所示,克服傳動系統(tǒng)慣量所消耗的這 一部分能耗會隨著主軸變頻器的加速時間變化而變化。
其中主軸旋轉功率主要通過測量的方式獲取,首先測量主軸靜止時的機床待機功率G,然后從主軸轉速零開始到最大轉速之間設定間隔遞增,分別獲 取對應轉速下的主軸功率,其為各級轉速所對應的機床空切削功率減去機床待機 功率G,然后再以主軸轉速為自變量,通過線性回歸方式獲取主軸旋轉的機床功率方程。
再以數(shù)控加工中心主軸轉速為橫坐標,以主軸旋轉功率為縱坐標繪制主軸旋轉功 率曲線圖時采取分段的方式繪制,得到曲線中斜率變化尤為突出的兩個橫坐標值的范圍內,以n為自變量,主軸功率進行一次線性回歸分析,得到主軸功率分段函數(shù),其分為三段,第一段為數(shù)控加工中心主軸電機運轉時其基頻在變頻器基頻以下時,主軸功率會隨著主軸轉 速的提升而增加;第二段為數(shù)控加工中心主軸電機運轉時其基頻在變頻器基頻以上時, 主軸功率開始會隨著主軸轉速的增加而減小;第三段為當數(shù)控加工中心主軸變頻器頻 率進一步增大時,主軸功率會隨主軸轉速的增加而增加,因此可通過曲線中斜率 變化最明顯的兩個橫坐標值得到自變量范圍。
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