机床照明灯功率的一种定量计算方法.pdf

机械研究与应 用 2 0 1 3 年 第3 期 第2 6 卷， 总 第1 2 5 期 设计与制造 机床照明灯功率的一种定量计算方法 史佳 兆 广州珠 江机床厂有限公司研 究院电气部 ， 广东 广州5 1 1 4 5 0 摘要 针对目前“ 经验法” 和“ 对比选择” 等传统设计方法在机床产品照明灯具功率选择时的不确定性 ， 及其造成的 不同的厂家， 不同的系列机床产品照明效果的参差不齐问题 ， 主要以立式加工中心机床所用照明灯功率的选择为例， 提 出一种通过定量计算来确定机床照明灯的功率的方法 ， 进 而说 明通过定量计 算来选择 照明灯功率 的可行性 及必要 性 ， 及其 对机床制造标 准化 的重要性 。 关键词 机床 ； 照明灯功率；定量计算方法 中图分类号 T M9 2 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 7 - 4 4 1 4 2 0 1 3 0 3 - 0 0 8 5 - 0 3 On e Qu a n t i t a t i v e C a l c u l a t i o n Me t h o d o n L a mp P o w e r o f Ma c h i n e T o o l S HI J i a z h a o E l e c t r i c a l D e p a r t m e n t o f R e a s e a r c h A c a d e m y ，G u a n g z h o u P e a r l R i v e r Ma c h i n e T o o l W o r k s C o ． ， L t d ， G u a n g d o n g G u a n g d o n g 5 1 1 4 5 0 ，C h i n a Abs t r a c tI n t h i s p a p e r， t a k i n g t he l a mp p o we r c h o i c e o f v e r t i c a l ma c h i n i ng c e n t e r f o r e x a mp l e，o n e q u a n t i t a t i v e c a l c u l a t i o n me t h o d i s p r o v i d e d，w h i c h a i ms a t t h e u n e v e n l i g h t i n g o f d i f f e r e n t ma n u f a c t u r e r s a n d d i f f e r e n t s e e s ma c h i n e t o o l p r o d u c t b e - c a u s e o f“ e mp i r i c a l a p p r o a c h ’ ’a n d “ c o mp a r i s o n s e l e c t i o n”，S O a s t o p r o v e t h e f e a s i b i l i t y a n d n e c e s s i t y ，a n d t h e i mp o a n c e f o r t h e s t a n d a r d i z e d ma n u f a c t u ri n g o f ma c h i n i n g t o o 1 ． Ke y wo r d s ma c h i n e t o o l ； l a mp p o we r ； q u a n t i t a t i v e c a l c u l a t i o n - me t h o d 1 引 言 机床照明灯作为机床产品一个必须的辅件 ， 在生 产中发挥着重要的作用 ， 但因其在机床产品成本 中所 占的比例较轻 ， 及设 计人员对机床照 明效果 的不重 视 ， 不少设计人员在进行机床照明灯功率选择时比较 “ 随意”， 大多数设计人员根据“ 经验法” 、 “ 对 比参照 法” 等进行选择 ， 很少通过定量的计算来确定对应产 品的机床照明灯的功率 ， 但随着机床产品及机床灯具 的发展 ， “ 经验法” 会慢慢失灵 ， 真实的照明效果也会 越来越偏离实际 ， 以至于造成不同厂家机床设备的照 明效果不 同， 及同一厂家不同机型的照明效果也不大 相同， 甚至同一厂家同一个系列的机床产品的照明效 果都不相 同。随着机床行业标准化生产的发展 ， 机床 照明灯功率的选择也急需定量化 、 标准化。笔者 以具 有代表性 的立式加工 中心所用管型照 明灯功率的选 择为例 ， 从定量计算的角度来说明机床照明灯功率如 何进行合适的选择 。 2 基本概念 光通量 光通量 是指光 源表面 的客观辐射通 量对人眼所引起的视觉强度 ， 它等于辐射通量与视见 函数的乘积。 发光强度 发光体在给定方向上的发光强度 ， 是 指光体在该方 向的立体角元 d * 2 内传输 的光通量 d 除以该立体角元所得的商。 照度 照度 E是指单位被照面面积上 的光通量， 它是表征受照面被照明程度的物理量 ， 即 E 1 d r 3 设计及计算过程 3 ． 1 照明评定标准的确定 由以上基本概念可知 ， 照度是表征受照面被照明 程度的物理量 ， 也是照明效果好坏的一个重要指标 ， 笔者用照度值来作为评定照 明效果的指标 。首先确 定机床照明需要达到什么样的照明程度 ， 也就是照度 值的确定。对于普通加工机床工作面的照度规定各 国都不相同⋯ ， 联邦德国和英 国为 5 0 0 L X 勒克斯 ， 法国为 4 0 0 L X， 我国建委规定照度标准分为 2 0个等 级 ， 主要是通过被识别对象的最小尺寸来确定照明标 准 ， 但对于机床设备未做 出明确规定 ， 但 可参照 照 明设计手册 第二版 “ 表 2 2 2 ， 工业建筑一般照明 标准值 ” ， 查到机械加工粗加工 公差 0 ． 1 m m 对照 度的要求是 3 0 0 L X， 精密加工 公差 L p Q ／ 4 [ 3 3 可以判断光源类型为线光源。 3 ． 7计算分析 根据 照明设计手册 第二版 “ 表 5 4线光源 在不同表面上的点照度计算公式” 可得公式如下 E h c o s 0 ， 3 式中 E 为 P点水平面照度； ， ． 。 为线光源光通量为 1 0 0 0 l m的线光源在 0平面上垂直于轴线 的单位长 度光强 ， c d ／ m； A F为水平方位 系数 ； h为线 光源在计 算水平 面的计算高度 ， 对于灯具方 向调整到与 P点 对中的情况 h即就为灯具至 P点的垂直距离。 考虑到灯具的光通量并非 1 0 0 0 l m及灯具的维 护系数 ， 则线光源在 P点的照度为 COS2 A F 4 式 中 为所选灯具的光通量 ， K为灯具维护系数。 水平方位系数 A F， 可根据灯具安装空问位置及 式 5 求得角度 O l ， 查 照明设计手册 第二版 表 5 2得 出 a r c t g志 ㈩ 式中 光通量 和单位长度 的光强根据灯具厂家样 本提供的特定距离 的光照 E 们 和线光源的计算方法 求得 ， 即 2,r r h o ．71 E o 7 6 式中 h 为照明灯样本提供光照度为 处点与灯 具的垂直距离。 I o o丁1 0 ． 0 2 r r hl Eo ．7 0 ． 0 2 , r r h b ／ 2 O ． 7 一 f 一 一 2 一 、 灯具维护系数 K， 可参考 照 明设计手册 第二 版 表2 2 4 ； C O S 0 ， 可根据灯具的安装方位求得， 对 于可 调节照射方向的灯具可直接调至对准 P点 ， 即 就 0为 0 。 。 根据机床照明灯布置图如图2所示 ， 发现实际使 用 中的 P点和灯具的位置关系与 照明设计手册 第 二版 表 5 4所示 的情况不完全相 同， 不能直接套 用， 可将实际的照 明灯分两部分计算 ， 如 图 2所示 ， 灯 ； 可以直接套用公式分别计算。 将式 6 、 7 代入式 5 中可得 Eh 27 r 丁 h o ．71 2 E2 ．7K cos2 0 A F 8 h A J 通过式 8 可分别求得灯具 和 L 部分对 P点 杌械研究与应用 2 0 1 3 年 第3 期 第2 6 卷， 总 第1 2 5 期 设计与制造 的照度值 E 和 E ， 由光照度叠加 即可求得 P点光 照度 E E ⋯ E ， 但考虑到机床内部反射光源的影 响 ， 计 算 结 果 应 该 再 乘 以修 正 系 数 ， 即 E Eh K修。 与 E 标 进行对 比， 若 E 标， 则说明选择 不合适 ， 应该重新选择大一些或者小一些功率的灯 ， 直 到 E --E 标 偏差可以定位 1 0 ％ 时 ， 即为完成。 K慨的确定 对于不 同结构 的机 床值 是不 同的， 但对于同一系列机床 ， 在某一特定状态 需要人为规 定 ， 例如要求工作 台处 于坐标 中心 下值相差不大 ， 所以可对某一型号 的照明灯在某点 的照度用照度计 进行测量 ， 然后与计算值进行 比较 ， 即可得出机床在 某一特定环境及状 况下 的修正系数。不同的机床分 别测试 ， 即可得出不同类型机床 的照度 计算修正 系 数 ， 修正系数确定后 ， 在以后计算中就可以直接代入 ， 使计算更准确 。 3 ． 8 存在的问题分析 由以上计算分析可知 ， 由于式 8 中的水平方位 系数 A F无法直接算 出， 需要 查表 ， 所 以无法用标准 值 E 标反推计算 ， 照明灯功率的确定需大概确定一种 功率 的照明灯及安装位置 ， 然后通过分析计算与标准 值进行 比较对 比， 有时需要反复多次计算 ， 计算过程 上接第 8 4页 将评价结果与该装置设计要求进行对 照， 方案 I 为较理想的方案。即采用真空泵为抽气动力 ， 采用离 心式鱼水分离环节 ， 锥形筒体 ， 焊接机架科学合理 ， 并 采用 P L C控制 ， 提高了控制的可靠性 。 表 2方案评价 鱼水吸收能力 一 一 占用空间 制造成本 围网环境适应性 动作可靠 、 鱼损率 总 计 比 I 稍大 3 “” 较差 一 不稳定 一 1 “” 2“ 3 总体布置简图 总体布置简图如 图4所示 。 图4 吸鱼装置总体布置图 较费时， 但可通过计算技术解决这一问题 ， 比如可 以 采用 MA T L A B， V B， L I S P等计算机语言编制专用的计 算程序或软件 ， 从而替代繁琐的人工计算 j 。 4 结论 由以上计算分析可知对于安装位置方式和灯具 类型已经确定的照明灯 ， 可通过定量计算来选择合适 照明灯功率 ， 且针对 目前机床行业照明灯照明标准的 统一和规范化也是很有必要 的， 随着机床制造行业的 进步标准化制造业越来越重要 ， 不管是企业标准还是 行业标准 ， 机床照明的的标准化无疑可以促进机床制 造业的发展 。 参考文献 [ 1 ] 陈岩． 机床设 备照 明装置 的设 计 [ J ] ． 机床设 计与制造 ， 1 9 8 6 4 3 1 3 2 ． [ 2 ] 李想． 三 种照 度计 算方 法 的 比较 [ J ] ． 上 海 电力 学 院学报 ， 2 0 1 1 2 8 3 - 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