(高清版)GBT 40808.1-2021 機(jī)床環(huán)境評(píng)估 第1部分：機(jī)床節(jié)能設(shè)計(jì)方法

(ISO14955-1:2017,Machinetools—Environmenta國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)學(xué)兔兔www.bzfxwcom標(biāo)準(zhǔn)下載I V 1 1 14使用階段的能源效率 45將環(huán)境因素引入機(jī)床的設(shè)計(jì)和開發(fā)(機(jī)床節(jié)能設(shè)計(jì)過程) 4 67機(jī)床節(jié)能設(shè)計(jì)步驟 8報(bào)告和監(jiān)測結(jié)果 附錄A(資料性附錄)機(jī)床節(jié)能措施列表 附錄B(資料性附錄)機(jī)床應(yīng)用的方法實(shí)例 31Ⅲ 本部分為GB/T40808的第1部分。 1境影響問題不在本部分范圍之內(nèi)。這些問題需要特殊處理(例如根據(jù)GB/T24062—2009)。本部分將符合GB/T24062—2009的生態(tài)設(shè)計(jì)程序應(yīng)用于機(jī)床，并向用戶和供應(yīng)商提供生態(tài)設(shè)計(jì)GB/T24062—2009環(huán)境管理將環(huán)境因素引入產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)(ISO/TR14062:2002,IDT)2GB/T40808.1—2021/[GB/T24040—2008,定義3.1]34GB/T40808.1—2021/ISO1評(píng)價(jià)的細(xì)節(jié)參見GB/T24040—2008)。圖1以數(shù)控銑床為例給出了機(jī)床生命周期中不同階段對(duì)環(huán)境的影響情況對(duì)比。從中可以看出，機(jī) 如果機(jī)床不是在典型的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用，則需參照GB/T24040—2008來評(píng)價(jià)其生命周期的環(huán)境影響。因?yàn)檫@種情況下，除了提高使用階段的能源效率外，其他降低機(jī)床環(huán)境影響的措施也很52009的6.5?，F(xiàn)行的管理體系如ISO14001或IS將環(huán)境因素引入機(jī)床的設(shè)計(jì)和開發(fā)的典型過程如圖2所示。6品品評(píng)估結(jié)果樣機(jī)生產(chǎn)、市場投放進(jìn)行機(jī)床功能描述(見6.3)時(shí)應(yīng)確定機(jī)床哪些功能是與能源消耗相關(guān)的。機(jī)床的功能描述是通用的且獨(dú)立于機(jī)床的設(shè)計(jì)和機(jī)械加工過程。如6.3所述，基于機(jī)床通用功能描述可以為識(shí)別機(jī)床能源流可以基于機(jī)床的特點(diǎn)而對(duì)應(yīng)地將機(jī)床總供能映射到機(jī)床的各部件上。在6.37的運(yùn)行時(shí)間機(jī)床受污染的空氣冷卻/滑液8GB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017 機(jī)床冷卻/加熱9GB/T40808.1—2021/為便于測量能源流向，可以將機(jī)床的通用功能劃分為多個(gè)子功能。圖5提供了一種劃分機(jī)床子功子功能(二級(jí)功能)(一級(jí)功能)(加工、運(yùn)動(dòng)和控制)加工過程冷卻/加熱機(jī)床冷卻/加熱有時(shí)一個(gè)機(jī)床部件實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)功能，例如，冷卻系統(tǒng)用于機(jī)床冷卻(根據(jù)6.3.8)和工藝條件保持CNC空調(diào)(加工、運(yùn)動(dòng)和控制)一行的百分比之和為100%。GB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017行(加控制)裝卸可回映射依據(jù)機(jī)床部件典型運(yùn)行時(shí)間冷卻風(fēng)扇建議通過測量功率來代替測量能耗，這樣就可以統(tǒng)計(jì)機(jī)床在不同的運(yùn)改進(jìn)措施參見附錄A.GB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017 (見第8章); 監(jiān)測相關(guān)機(jī)床部件或功能(見第8章)。第1步機(jī)床生命周期評(píng)價(jià)第1步機(jī)床生命周期評(píng)價(jià)8報(bào)告和監(jiān)測結(jié)果——與最新技術(shù)水平對(duì)比情況(如參照附錄A進(jìn)行定性比較);更多的細(xì)節(jié)參見ISO14021,特別是對(duì)可比性聲明的評(píng)估、方法的選擇、信息的獲取(參見ISO14021:2016的第6章)、能源的回收(參見ISO14021:2016的7.6)及減少機(jī)床能源的供給(參見說明ABCD1如果物體加速，所需的能量取決于質(zhì)量(E=my2/2),即使在制動(dòng)過程中回收了一部分能量，也會(huì)以低于1的效率因數(shù)提供和回收能量。減少加速所需能量的最好方法是減少XXXX能量減少：可選擇各種類型的軸承(滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、靜壓軸承、磁力軸承)來減少摩擦；當(dāng)然，軸承的選擇也要考虛XXXX接近最佳工作點(diǎn)；避免增加閑置生產(chǎn)能力(過度設(shè)計(jì))XXXX自動(dòng)溫度補(bǔ)償XXXXX時(shí)間可以獲得更高的能量效率XXX多種加工方式復(fù)合化更高的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時(shí)降低能耗(例如車銑復(fù)合、銑鏜復(fù)合)XXXX冗余軸X當(dāng)不使用(不生產(chǎn))或低產(chǎn)量時(shí)，效率將會(huì)降低，例如通過切削參數(shù)的自適應(yīng)優(yōu)化，使生產(chǎn)率最大化XGB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017表A.1(續(xù))說明ABCD為客戶提供與機(jī)床互動(dòng)的功能以減少資源的消耗XXXX主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)換刀允許在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更換刀具(例如鏜刀頭),以避免主軸減速和加速(銑床經(jīng)常這樣換刀)XX減少換刀(例如雙軸)XX如安裝彈簧機(jī)構(gòu))XXXX高效緩沖XX降低控制閥的壓力損失X夾緊、電夾緊、磁夾緊)XX裝時(shí)間XX2電機(jī)，主軸，主動(dòng)前端技術(shù)XXXX電機(jī)按IEC60034-30和電動(dòng)機(jī)的大小(IE/容量)使用節(jié)能電動(dòng)XXXX使用磁通量控制XX——按ISO1328要求采用齒輪組；——采用低摩擦密封圈；XXXXXXXXX高電壓系統(tǒng)(例如400V)以替代200V系統(tǒng)(如適用)更高的電壓系統(tǒng)(例如400V)由于減少了歐姆損耗而得到XX直流共母線連接，平衡不同XXXXXXGB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017表A.1(續(xù))說明ABCDXXXX同類型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能源效率(例如短循環(huán)時(shí)間的加工采用XX多壓力儲(chǔ)能器系統(tǒng)降低了儲(chǔ)能器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的壓降XX主驅(qū)動(dòng)直接耦合儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)直接耦合儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可降低主電機(jī)的裝機(jī)功率(例如飛輪)X主驅(qū)動(dòng)間接耦合儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)組件)XX在不需要時(shí)關(guān)閉耗能部件(例如電動(dòng)機(jī))XXXX客戶特定的逆變器規(guī)劃選擇一個(gè)合適的逆變器：——選擇接近電機(jī)參數(shù)的逆變器；XXXX3優(yōu)化子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(電動(dòng)泵系需求相匹配(泵組合，例如高壓/低壓、變量或固定排量泵)XXXX按需供電取決于負(fù)載周期[間歇運(yùn)行時(shí)的恒定速度、使用伺服電機(jī)或異步電機(jī)的變速(極點(diǎn)變化、速度控制/調(diào)節(jié))]XXXXXXXX臨時(shí)存儲(chǔ)液壓能量，以實(shí)現(xiàn)泵驅(qū)動(dòng)和負(fù)載循環(huán)之間的最佳匹配，并補(bǔ)償峰值需求(潛在的縮減)(例如儲(chǔ)能器充電操作)XXXX調(diào)速泵和變量泵可以用變速來代替控制閥控制壓力XXX匹配XXXX使用在相同壓力水平下運(yùn)行的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(無減壓損失)XXXX使用調(diào)壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)(例如變速驅(qū)動(dòng)、可調(diào)壓力變量泵)XXXXXXXXGB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017表A.1(續(xù))說明ABCDXXXXXXXX置中使用座閥)XXXX優(yōu)化液壓管路設(shè)計(jì)，降低液壓阻力XXXXXXXX使用低油耗的先導(dǎo)閥XXXXXXXXXXX使用僅在切換過程中消耗能量的脈沖閥(帶止動(dòng)裝置)XXXX使用內(nèi)置自動(dòng)減小電流的閥連接器，例如脈寬調(diào)制XXXX于其功能需要，這樣可減少開關(guān)力XXXX內(nèi)部滲漏會(huì)導(dǎo)致能量損失。滲漏監(jiān)測能檢測出多余流量(例如油箱中的接頭松動(dòng)、閥或泵磨損)XXXX降低流動(dòng)阻力特性來優(yōu)化壓降)XXXX高效輔助壓力產(chǎn)生XXXX預(yù)熱周期預(yù)熱周期盡可能短，根據(jù)實(shí)際油溫選擇預(yù)熱方式。就起始XXXX油黏度等級(jí)XXXX使用水冷代替風(fēng)冷。水冷效率更高，水可用于其他用途。回收的冷卻能量可用于地暖、溫水供應(yīng)等XXXXXXXX4GB/T40808.1—2021/ISO14955-1:2017表A.1(續(xù))說明ABCD最小(區(qū)分密封空氣和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng))XXXXXXXX智能關(guān)閉程序XXXX滲漏指示器，隨需應(yīng)變監(jiān)控，漏和狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)作為機(jī)床控制系統(tǒng)的一部分，是為了方XXXX閥和氣缸之間的距離應(yīng)盡可能短。在每個(gè)轉(zhuǎn)換周期壓縮和排出時(shí)，長管道形成的閉死容積是導(dǎo)致能量損失的主要原因，這部分壓縮空氣會(huì)被浪費(fèi)掉XXXX不必要的空間造成的能量損失XXX流量和安裝半徑XXXX氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，如氣缸壓力不應(yīng)過大，其結(jié)果是減少了空氣消適合機(jī)床的需要XXXX減少壓力應(yīng)驗(yàn)證壓力下降與機(jī)床性能的相互影響[根據(jù)不同的使用情況，降低1bar(100kPa)可以提高10%的效率]。壓力的降低不應(yīng)對(duì)機(jī)床的功能有任何負(fù)面影響XXXX針對(duì)所需功能優(yōu)化氣缸力XXXX當(dāng)需要更多的密封空氣(p<0.2MPa,超過0.3m3/min),一個(gè)小型低壓壓縮機(jī)或類似的方法通常比減壓調(diào)節(jié)后的壓縮空氣效率高得多XX當(dāng)工藝不需要時(shí)，關(guān)閉清洗當(dāng)不需要清潔時(shí)，直接關(guān)閉不需要的清洗風(fēng)機(jī)可防止空氣XXXXXX5GB/T40808.1—2021/ISO1表A.1(續(xù))說明ABCD節(jié)能真空泵的使用不同的泵原理導(dǎo)致不同的泵效率，干式爪式真空泵比旋片XXXXXX6電氣系統(tǒng)助電源為24V的控制開關(guān))XXXX機(jī)床的負(fù)載要求在周期內(nèi)不是恒定的。因此，采用低鐵損XX電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮同時(shí)性因素XXX再生驅(qū)動(dòng)可用于校正供電線路的功率因數(shù)，減少相關(guān)的功XXXXXXXX與客戶進(jìn)行核實(shí)討論XXX使用時(shí)控制通風(fēng)(風(fēng)機(jī))XXXX使用低維護(hù)空調(diào)(無空氣過濾器)和帶開關(guān)門的恒溫空調(diào)XXXX照明系統(tǒng)XXXXXXXXXXXX7X噴嘴至低消耗模式XX即時(shí)工藝加熱系統(tǒng)X根據(jù)工藝要求自動(dòng)將板材加XGB/T40808.1—2021/ISO14表A.1(續(xù))說明ABCD8括機(jī)床和(或)其模塊的冷卻所有冷卻設(shè)備的熱管理優(yōu)化原則如下：XXX如果熱能損失無法避免，只能采取風(fēng)冷或水冷進(jìn)行散熱能的進(jìn)一步再利用(考慮標(biāo)準(zhǔn)化接口)XXXX使用時(shí)控制通風(fēng)(風(fēng)機(jī))XXXX根據(jù)工藝要求(從源頭冷卻)對(duì)部件進(jìn)行直接冷卻XXX按需冷卻卻水流量等)XXX的單個(gè)功能是不夠的。此外，應(yīng)檢查是否有可能延長供應(yīng)或驅(qū)動(dòng)其他機(jī)床功能。提高利用率除了可使得供電單元的總效率提高外，同時(shí)還可以省去一個(gè)完整的驅(qū)動(dòng)裝置(例如械損失)X冷卻和潤滑系統(tǒng)實(shí)用模式，根據(jù)需要：XXXXXXXX可調(diào)壓力XXXX安裝低流量的泵和分配器代替管口XXX微量潤滑(MQL)XX9X根據(jù)工藝流程自動(dòng)管理各油霧分離器閘閥XXXXX率，參見3-1XXXX說明ABCD設(shè)備的控制XXXX能效使用說明境，用以最小化非生產(chǎn)時(shí)間XXXX模具監(jiān)控，過程控制，優(yōu)化原材料的使用——即浪費(fèi)最小XXX為用戶提供如何減少能源消耗的指導(dǎo)信息向用戶提供有關(guān)機(jī)床節(jié)能使用的信息(例如通過用戶手冊(cè)向操作者提供信息，如需要停機(jī)時(shí)如何處理XXXX向用戶提供優(yōu)化軸運(yùn)動(dòng)方面的信息。多軸系統(tǒng)(如上料機(jī)構(gòu)、機(jī)器人)如何節(jié)能優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡，參見12-3-1XXXX向用戶提供有關(guān)可回收熱能的信息(例如介質(zhì)的流量和溫XXXX最小化非生產(chǎn)時(shí)間過良好診斷快速排除故障等XXXX間來優(yōu)化生產(chǎn)率XXXX提出了一種基于不同加工類型的參數(shù)節(jié)能優(yōu)化控制方a)靜態(tài)方法，根據(jù)加工要求(例如按粗加工和精加工的不同選擇不同參數(shù)),手動(dòng)選擇控制參數(shù)(如速度限制、b)自適應(yīng)控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)方法，以動(dòng)態(tài)的條件(例如采用自適應(yīng)進(jìn)給控制，先進(jìn)的位置控制);(根據(jù)工序，例如粗加工、精加工、鏜、螺紋加工等)XX表A.1(續(xù))說明ABCD優(yōu)化默認(rèn)設(shè)置(客戶特定的驅(qū)動(dòng)管理)——停機(jī)；——待機(jī)——準(zhǔn)備起動(dòng)(電源接通、控制運(yùn)閉);——暫?！庸?zhǔn)備(輔助設(shè)備起動(dòng)):——智能驅(qū)動(dòng)管理；XXXX自動(dòng)工作狀態(tài)切換XXXX考慮省時(shí)加工與節(jié)能加工、精度優(yōu)化加工與節(jié)能加工等多目標(biāo)優(yōu)化)XX同時(shí)監(jiān)測或記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)和能源供應(yīng)了解機(jī)床在不同工作條件下所消耗的能量[工件/(kW·h)],XXXX功率/kW功率/kW表B.1部件列表和功能映射行(加控制)裝卸可回說明機(jī)床部件泵/刀具內(nèi)部冷卻切屑是導(dǎo)致高壓力的原因泵/刀具外部冷卻電氣柜冷卻裝置第4步：確定機(jī)床在使用階段相關(guān)功能的能耗情況(見圖B.2)。功率/功率/kW機(jī)床通用功能圖B.2典型加工過程的能耗百分比功能視圖顯示需要重點(diǎn)關(guān)注的耗能環(huán)節(jié)(按重要度順序):——廢棄物處理和機(jī)床運(yùn)行；——機(jī)床冷卻/加熱和工藝條件保持；——刀具裝卸。按上述測量計(jì)算平均功率(見圖B.3)。441機(jī)床部件圖B.3典型加工過程中的平均功率第5步：將相關(guān)的機(jī)床功能映射到機(jī)床部件(見表B.2)。運(yùn)動(dòng)和可回卻/加熱降序機(jī)床部件第6步：將機(jī)床相關(guān)部件、它們的控制及組合與最新技術(shù)水平和(或)上一代相比較(見表B.3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：部件尺寸需求控制指標(biāo)十閉環(huán)控制0超過尺寸<20%和(或)中等負(fù)載開環(huán)控制能源效率提高市場平均水平超過尺寸>20%和(或)無控制能源效率沒有提高或機(jī)床部件十0十000十0泵/刀具內(nèi)部冷卻十000十00泵/刀具外部冷卻十000000 00 泵/刀具內(nèi)部冷卻 運(yùn)行狀態(tài)示例電源機(jī)床控制關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)不運(yùn)動(dòng)待機(jī)輔助設(shè)備單元關(guān)閉開開關(guān)關(guān)關(guān)不運(yùn)動(dòng)待機(jī)輔助設(shè)備單元起動(dòng)開開開關(guān)關(guān)不運(yùn)動(dòng)開開開不運(yùn)動(dòng)開開開開(不加工)開開開開開(加工)開[2]ISO4413Hydraulicfluidpower—General[3]ISO4414Pneumaticfluidpower—Gener[5]GB/T24040—2008環(huán)境管理生命周期評(píng)價(jià)原則與框架(ISO14040:2006,IDT)[6]ISO50001Energymanagementsystems—Requ[8]ISO/TC39/WG12N02from:ZüSTR.,ZüSTS.,STUDERS.Eco-design-PoteIndustrie—eineexplorativeNEWABLEENERGY(USDEPARTMENTOFENERGY)./iac/assess[10]SAULSJ.,POWELLG.IngersollRand/Trane,LaCrosse,WI,US.InflueturingandOperationalEffectsonScrewCompressorRotorPairCleara[11]Methodologyforsystematicanalysisandimprovementofmanucycleinventory(UPLCI)Part1:MethodologyCASH,M.,HAUSCHILD,M.andDUFLOU,J.R.(2011).TheInternationalJournalofLiAssessment.DOI:/content/ygn87mqlx217752w/10.1007/s11367-011-[12]Methodologyforsystematicanalysisandimprovementofmanucycleinventory(UPLCI)Part2:CaseStudies,KELLENS,K.,DEWULF,W.,OVERCASH,M.,HAUSCHILD,M.andDUFLOU,J.R.(2011).TheInternationalJournalofLifeCycleDOI:/content/36851182732548u6/10.1007/s11367-0[13]HELUM.VIJAYARAGHAVAN,DORNFELD,D.,2011.EvaluatitweenusephaseenvironmentalimpactsandmanufacturifacturingTechnology60(2[14]KELLENSK.,DEWULFW.,DUFLOUJ.R.Machinetoolorie