[發明專利]一種獲取機床主軸系統功率的方法

有效

• 申請號: 201610210667.3
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105785924B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 高棟;尚振東;路勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳昕

1.一種獲取機床主軸系統功率的方法，所述方法包括：

步驟一：將主軸系統分為主軸電機驅動系統、主軸機械傳動系統和末端執行機構；

步驟二：對機床主軸系統功率流進行分析，獲得主軸系統功率P_SR為：

P_SR＝P_sd-loss+P_sm-loss+P_sm-out公式一；

式中，P_sd-loss為主軸電機驅動系統的功率損耗，P_sm-loss為主軸電機自身的功率損耗，P_sm-out為主軸電機的輸出功率，P_sm-out等于主軸機械傳動系統的功率P_spin-mec；

其特征在于，所述主軸電機自身的功率損耗P_sm-loss具體為：

當主軸電機是2011年6月16日前生產且所述主軸電機運行在恒扭矩區及角速度ω≤12000πrad/s時，則主軸電機自身的功率損耗為：

其中，P_sm-cons是主軸電機的電損，k_fb＝1～3W/(kg rpm)，m_sm是主軸電機轉子的質量，D_sm-out是主軸電機輸出軸直徑，L_sm是主軸電機有效鐵芯長度；

當主軸電機是2011年6月16日前生產且所述主軸電機運行在恒功率區，則主軸電機自身的功率損耗P_sm-loss為:

式中，η_sm-N為電機在額定功率下的效率；

當主軸電機是2011年6月16號之后生產，則主軸電機自身的功率損耗為:

式中，η_sm(P_sm-out)是主軸電機在負載功率為P_sm-out時的效率，由主軸電機在25％、50％、75、100％負載率下的效率值通過插值方法得到。

2.根據權利要求1所述的一種獲取機床主軸系統功率的方法，其特征在于，所述主軸機械傳動系統的功率P_spin-mec的獲取方法為：

將主軸電機輸出軸作為主軸機械傳動系統的等效構件，將主軸機械傳動系統的摩擦力作為主動阻力或驅動力，由于P_spin-mec＝P_sm-out，所述主軸機械傳動系統的功率P_spin-mec為：

P_spin-mec(t)＝J_spin-eω(t_end)α(t_end)-J_spin-eω(t_start)α(t_start)+T_spin-ef(ω)ω(t)+P_MR(t)公式二；

式中，J_spin-e為以主軸電機輸出軸為等效構件時主軸系統的等效轉動慣量，t為時間，ω(t)是主軸電機在t時刻的角速度，ω(t_end)和ω(t_start)分別為運動過程結束和開始時主軸角速度，α(t)是主軸電機在t時刻的角加速度，α(t_end)和α(t_start)分別為運動過程結束和開始時主軸角加速度；P_MR(t)是材料去除功率；T_spin-ef為主軸機械傳動系統中的所有摩擦阻力對主軸電機的等效負載轉矩；

若機床主軸轉速從0開始的過程，即ω(t_start)＝0，主軸機械傳動系統的功率P_spin-mec(t)進一步寫為：

P_spin-mec(t)＝J_spin-eω(t)α(t)+T_spin-ef(ω)ω(t)+P_MR(t)公式三；

式中，ω(t)為主軸電機轉速，α(t)為主軸電機加速度。