節(jié)能設(shè)計理念下機械制造原理及應(yīng)用

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摘要：從機械制造中的節(jié)能設(shè)計原理理論出發(fā)，分析基于節(jié)能設(shè)計理念的機械制造原理，對機械制造的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用展開討論，試圖以此來提高我國機械制造能力。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計；理念；制造；原理

0引言

隨著機械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造不僅要追求技術(shù)先進性，還要重視環(huán)境和經(jīng)濟問題，尤其不能忽略資源保護和環(huán)境保護，以及資源短缺、環(huán)境污染等問題，這些都會影響到社會進步和經(jīng)濟發(fā)展，處理不得當(dāng)，造成經(jīng)濟發(fā)展和資源環(huán)境之間的矛盾，必然會對國家和社會可持續(xù)性發(fā)展造成影響。因此，樹立機械設(shè)計節(jié)能理念就顯得很重要，需要技術(shù)人員能從思想上認知節(jié)能設(shè)計原理，在實踐中合理應(yīng)用節(jié)能理論，降低成本，提高社會效益和自身競爭力。

1機械制造節(jié)能設(shè)計的重要性及特征

1.1機械制造節(jié)能的重要性

我國工業(yè)發(fā)展起步晚、起點低，但是隨著改革開放40年歷程，我國工業(yè)已獲得飛躍式發(fā)展，尤其是機械制造行業(yè)的迅速發(fā)展，讓世界認識到“中國速度”和“中國制造”。機械設(shè)計在機械工程領(lǐng)域具有重要意義和影響。在大力發(fā)展能源節(jié)約、環(huán)境保護以及低碳可持續(xù)發(fā)展的背景下，機械設(shè)備制造中的節(jié)能設(shè)計成為發(fā)展趨勢，這就要求廣大的設(shè)計人員和單位應(yīng)充分考慮環(huán)境因素，在保證機械制造產(chǎn)品基本性能的同時，還要兼顧經(jīng)濟和環(huán)境保護的要求。因此，在機械制作設(shè)計中，既要注意設(shè)備的實際應(yīng)用，還要兼顧減少機械損壞率和能量損耗，達到機械設(shè)計節(jié)能效應(yīng)最大化，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

1.2機械制造節(jié)能設(shè)計的特征

相比傳統(tǒng)機械制造，節(jié)能是新型機械制作最為明顯的特征，其中主要表現(xiàn)為：機械節(jié)能設(shè)計包括自然環(huán)境、生態(tài)保護以及生產(chǎn)、生活環(huán)境的設(shè)計理念。機械節(jié)能設(shè)計理念是對自然資源的重復(fù)、循環(huán)利用，可以重復(fù)使用報廢后的資源，減輕生態(tài)環(huán)境的污染程度，提高人們居住環(huán)境質(zhì)量。節(jié)能設(shè)計理念的實現(xiàn)很大程度上避免資源過度消耗問題，達到資源可持續(xù)利用，所以，國家和社會十分重視機械制造節(jié)能設(shè)計理念的實際應(yīng)用，尤其是對自然資源日益匱乏的今天，節(jié)能設(shè)計理念和機械制造的有機結(jié)合，可最大限度的實現(xiàn)設(shè)計的綠色化和長遠發(fā)展?！肮?jié)能設(shè)計理念”的機械設(shè)計指標(biāo)體系。

2節(jié)能原則下機械制造原理和思路

在機械設(shè)計過程中，要遵循多項設(shè)計原則和標(biāo)準參數(shù)，在不同應(yīng)用環(huán)境和地域下，其設(shè)計原則和標(biāo)準也會隨之變化，尤其是近年來，我國機械制造能力突飛猛進，已經(jīng)和國際先進水平接軌；國家也大力發(fā)展節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，機械設(shè)計節(jié)能理念的應(yīng)用需求逐步凸顯，目前機械節(jié)能設(shè)計的思路不僅對機械損耗、耗能和污染源排放進行控制，還要從機械設(shè)備的基本原理入手，對機械動能、勢能、輸出和功率損耗等方面進行優(yōu)化。

2.1機械設(shè)計在動能方面的節(jié)能

在傳統(tǒng)機械設(shè)計方式中，設(shè)計人員通常將機械的動能和輸入輸出功率作為研發(fā)重點。通過調(diào)節(jié)機械波動、機械精度和機械周期，從而提高機械制造的設(shè)計質(zhì)量。往往忽略主動分析動能變化對機械設(shè)備的影響，這就造成機械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量呈現(xiàn)使用周期短、損耗率高的問題。同時在機械設(shè)計中，動能不能得到有效發(fā)揮和轉(zhuǎn)化，機械設(shè)計如果還一直沿用傳統(tǒng)或陳舊的設(shè)計模式，勢必會對機械系統(tǒng)動能產(chǎn)生較大影響，阻礙機械設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展。因此，在機械設(shè)計過程中，需要重點關(guān)注機械動能和功率，將其控制和保持在合理范圍內(nèi)，有效降低設(shè)備損耗等問題。

2.2機械設(shè)計在輸出力方面的節(jié)能

不同的機械設(shè)備在工作狀態(tài)下輸出力存在差異，對于相同的機械設(shè)備輸出效果也是存在一定差異，如果機械工作中輸出力消耗過高，其原因是短時間內(nèi)輸出力變化很大。因此，可以把周期函數(shù)形式的輸出力消耗，保持在較小范圍內(nèi)變化就能達到節(jié)能的最終目的。

2.3盡量降低無用功的損耗

在機械設(shè)備工作中，由于阻力、摩擦以及形變等原因，會產(chǎn)生一些無用的損耗，這些和機械設(shè)計中的精度、潤滑程度有很大關(guān)系，無用損耗大大降低了機械設(shè)備的使用效率，造成設(shè)備損耗。因此，在機械設(shè)計中要以節(jié)能為基本目的，盡量減少無用損耗，提高機械的節(jié)能性能。

3節(jié)能設(shè)計理念在機械制造中的應(yīng)用

3.1液壓系統(tǒng)

（1）為了更好的讓液壓系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)，要定期清洗液壓系統(tǒng)，同時對油料進行嚴格的控制。所以，液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，要清除油液中的微塵雜質(zhì)，保證液壓系統(tǒng)得到有效的清潔，采取科學(xué)合理的風(fēng)險預(yù)防策略，降低液壓系統(tǒng)的故障率，保證機械設(shè)備的正常運行，從而也延長了機械設(shè)備的使用壽命。（2）液壓系統(tǒng)中的污染物排放要進行科學(xué)控制和處理，確保液壓系統(tǒng)無污染源泄漏和超標(biāo)排放問題。對液壓管設(shè)計時，應(yīng)重視對液壓管的密封工作，確保液壓管的材料能夠抗老化、耐腐蝕性，在選擇設(shè)備材料時，可以用硬管來替代軟管，以延長液壓管的使用壽命，避免液壓管在使用過程中產(chǎn)生負荷和外界損壞，同時也可以有效避免液壓管發(fā)生破損，導(dǎo)致污染物泄漏影響環(huán)境，提高液壓系統(tǒng)的可靠性與環(huán)保性。

3.2機械設(shè)計、制造過程的優(yōu)化

節(jié)能設(shè)計理論要充分應(yīng)用在機械設(shè)計中，在機械制造和設(shè)計中，設(shè)計的優(yōu)化效果可以充分提高性能和效率，達到節(jié)能效果。在傳統(tǒng)模式下，機電一體化設(shè)備中，機械設(shè)備和發(fā)動機不是一體的，在使用電能的時候要變壓處理，遠距離連接電源，環(huán)節(jié)中會喪失電能和消耗；節(jié)能設(shè)計理念下，設(shè)計人員可以研發(fā)機電一體化設(shè)備，合理控制電能和變壓消耗，實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計理念。機械制造作為工業(yè)生產(chǎn)的核心內(nèi)容，制作過程節(jié)能體現(xiàn)在標(biāo)準化流程和管理方面，例如，早期美國汽車制造業(yè)，以實現(xiàn)標(biāo)準化流程為出發(fā)點，但出于產(chǎn)能考慮，并未過多的考慮節(jié)能問題，但這也是節(jié)能理念的雛形。在世界經(jīng)濟進入20世紀中后期以來，各國都在追求標(biāo)準化作業(yè)，利用規(guī)范化的流程降低生產(chǎn)過程損耗已經(jīng)成為主流，節(jié)能理念日益被各國所接受。

3.3引進先進的技術(shù)和案例

節(jié)能理念的實現(xiàn)為機械制造創(chuàng)造了條件，尤其是在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中得到了體現(xiàn)，包括產(chǎn)品的外觀、核心部件等設(shè)計環(huán)節(jié)。例如，汽車設(shè)計、火車外觀設(shè)計方面，理念采用流線型設(shè)計，減少阻力和油耗，大大提高節(jié)能效果；“和諧號”動車組應(yīng)用物理學(xué)原理，可以進一步降低風(fēng)力影響。芯片設(shè)計作為未來制造業(yè)的核心技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用到計算機控制系統(tǒng)，現(xiàn)代計算機帶有智能人工技能，如人在離開計算機時候，計算機會自動進入休眠狀態(tài)，減低電能耗。因此，可引進周邊產(chǎn)業(yè)中的節(jié)能技術(shù)與機械設(shè)計進行融合，力求打造智能化節(jié)能機械控制平臺。

4結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，機械制造行業(yè)已經(jīng)進入快速發(fā)展時代，一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和節(jié)能理念的產(chǎn)品應(yīng)運而生，節(jié)能理念的實現(xiàn)讓更多的設(shè)計人員從經(jīng)濟學(xué)和環(huán)境學(xué)角度出發(fā)，深入研究和設(shè)計機械創(chuàng)造能力。這就要求在平時的工作中要不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，要從產(chǎn)品的設(shè)計之初、制造方式、制造過程、產(chǎn)品包裝以及產(chǎn)品本身材料等方面，解決機械制造中生產(chǎn)與環(huán)境、社會、能源消耗之間的關(guān)系，創(chuàng)造出具有節(jié)能理念的高質(zhì)量機械產(chǎn)品，不斷推進機械制造能力和核心競爭力，推進行業(yè)發(fā)展。

參考文獻

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作者：孫啟明 孫冉 單位：山東省冶金設(shè)計院股份有限公司