淺析機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)理念

楊松松+喻翔++趙志超

摘 要：隨著機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化的高速發(fā)展，其面臨的高能耗問(wèn)題日漸突出。在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化中添加節(jié)能設(shè)計(jì)理念，降低機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化的能耗，有助于機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化可持續(xù)發(fā)展。基于此，文章結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀，分析了節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；自動(dòng)化；節(jié)能設(shè)計(jì)

1 概述

為滿足日益增長(zhǎng)的能源消耗需求，推動(dòng)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家相繼出臺(tái)了多種措施進(jìn)行節(jié)能減排。基于節(jié)能設(shè)計(jì)的工業(yè)制造模式，可以有效改善我們的生活環(huán)境，具體表現(xiàn)在[1-2]：一是節(jié)約資源，滿足資源回收利用。機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)在屬于高能耗產(chǎn)業(yè)，通過(guò)節(jié)能設(shè)計(jì)，滿足在工業(yè)生產(chǎn)中保護(hù)環(huán)境、減少污染，對(duì)廢棄機(jī)械回收再利用，可以有效節(jié)約資源；二是降低工業(yè)投資，優(yōu)化資源配置。進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化，需要大量人力、物力及資金，利用節(jié)能設(shè)計(jì)理念，完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化配置資源，可以極大降低后期投入，提高經(jīng)濟(jì)效益；三是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展，我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)必須遵循可持續(xù)發(fā)展原則，利用節(jié)能設(shè)計(jì)，可以有效保護(hù)環(huán)境與資源，有助于人與自然和諧發(fā)展，也促進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中添加節(jié)能設(shè)計(jì)理念至關(guān)重要。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)計(jì)占據(jù)重要地位，特別是自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使得機(jī)械設(shè)計(jì)的生產(chǎn)效率和安全系數(shù)大幅度提升，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)高速進(jìn)步與發(fā)展。但由于機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合還處于初級(jí)階段[3]，各方面技術(shù)還不成熟，因此我們需要認(rèn)識(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化高速發(fā)展過(guò)程中存在的不足，加以改進(jìn)，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化穩(wěn)步前進(jìn)。

此外，隨著機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展，企業(yè)的規(guī)模與經(jīng)營(yíng)模式不斷趨于國(guó)際化，與國(guó)際間交流日漸增多，基于機(jī)械設(shè)計(jì)的跨國(guó)企業(yè)不斷涌現(xiàn)。然而，國(guó)際化的發(fā)展趨勢(shì)需要高水平的機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)，需要高質(zhì)量和高環(huán)保的機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

經(jīng)濟(jì)形勢(shì)使得機(jī)械設(shè)計(jì)需要從降低能耗方面入手增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)含量，需要發(fā)展節(jié)能環(huán)保技術(shù)，需要在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化領(lǐng)域逐步滲透環(huán)保理念，減少機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化產(chǎn)品能耗，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，利于機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化的可持續(xù)發(fā)展。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

本章主要從材料選擇、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及工藝優(yōu)化三個(gè)方面分析節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化中的應(yīng)用。

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

為更好貫徹節(jié)能理念，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，需要優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體表現(xiàn)在：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)易選擇低功耗。在機(jī)械系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是最大部件，機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行效率直接影響因素則為發(fā)動(dòng)機(jī)性能。發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)保，科有效降低噪音污染，可以實(shí)現(xiàn)低排量、低油耗、高加工效率，可以降低機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中造成的環(huán)境污染。

（2）液壓系統(tǒng)也要優(yōu)化設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)時(shí)首先需要確保液壓系統(tǒng)清潔，這需要設(shè)計(jì)師在具體設(shè)計(jì)時(shí)，及時(shí)清除油液中存在的微塵雜質(zhì)及其他磨損物，還要延長(zhǎng)換油時(shí)間間隔，降低液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生率，延長(zhǎng)機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命。液壓管的選擇要選用防老化性能強(qiáng)、密封較佳、抗腐蝕效果強(qiáng)的液壓管。此外，還要盡量避免使用軟管，避免軟管破裂形成較多的廢棄量。

（3）優(yōu)化駕駛室的設(shè)計(jì)。對(duì)駕駛室進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要目的是減震降噪。在駕駛室可以配置環(huán)保無(wú)氟型冷暖空調(diào)，確保駕駛室環(huán)境優(yōu)異，增強(qiáng)作業(yè)效率。

（4）自動(dòng)加脂裝置設(shè)計(jì)?，F(xiàn)今，加注潤(rùn)滑脂，主要通過(guò)人工操作進(jìn)行手動(dòng)加入，這種注入模式既需要耗費(fèi)大量時(shí)間和經(jīng)歷，也會(huì)造成溢油現(xiàn)象，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，設(shè)計(jì)自動(dòng)加脂裝置，用于自動(dòng)加注潤(rùn)滑脂。這種方式既方便，也不會(huì)造成溢油現(xiàn)象。

3.2 優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)材料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化過(guò)程中，本身會(huì)消耗大量資源，因此在機(jī)械材料設(shè)計(jì)材料選擇上，要尊徐節(jié)能原則。具體表現(xiàn)在：

（1）材料要盡量選用可回收利用的節(jié)能環(huán)保型材料；此外在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的材料選擇要遵循可拆卸、可回收的無(wú)毒材料，目的是增加機(jī)械材料的有效再生率，降低機(jī)械設(shè)計(jì)材料浪費(fèi)現(xiàn)象產(chǎn)生。

（2）進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化過(guò)程，要依據(jù)壽命長(zhǎng)、能耗低、質(zhì)量小、通用性佳的原則。對(duì)于機(jī)械，其壽命長(zhǎng)則表示可以極大降低機(jī)械生產(chǎn)量級(jí)生產(chǎn)周期，降低原材料使用量，控制機(jī)械報(bào)廢率；質(zhì)量小則代表機(jī)械對(duì)環(huán)境負(fù)荷較小，因此可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效率；通用性則表示機(jī)械部件能滿足大規(guī)模使用要求，可以增強(qiáng)使用效率及再利用率。

（3）對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)材料，在滿足環(huán)保條件下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，要避免選用污染性極大的材料，要實(shí)現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益雙贏原則。

3.3 優(yōu)化制作工藝，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化中，優(yōu)化制作工藝，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，具體表現(xiàn)在：

（1）完善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化過(guò)程中，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，則零件數(shù)量越小，零件形狀簡(jiǎn)單，則能耗就越低，因此在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化過(guò)程中，要在確保產(chǎn)品性能基礎(chǔ)上，盡量完善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

（2）科學(xué)選用加工工藝。對(duì)于零件鍛壓工藝，熱鍛壓工藝相對(duì)于冷鍛壓工藝，能耗低，但對(duì)環(huán)境危害大，綜合兩種情況，選用溫鍛壓工藝更加科學(xué)。

（3）科學(xué)安排加工工序。加工時(shí)間與工序安排密切相關(guān)，節(jié)能理念的表現(xiàn)則是科學(xué)安排工序，減小工序間的等待時(shí)間，增加機(jī)械工作效率，減小能耗。

（4）科學(xué)選擇工藝參數(shù)。在進(jìn)行加工工藝時(shí)，必須合理設(shè)置工藝參數(shù)，譬如科學(xué)選擇形狀、種類、加工量等，都會(huì)極大減少能源消耗。

4 結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化過(guò)程中，添加節(jié)能設(shè)計(jì)理念十分重要。本文通過(guò)分析我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用以及工藝優(yōu)化三個(gè)方面，分析了在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)理念，確保機(jī)械運(yùn)行的高效與穩(wěn)定，降低設(shè)備能耗，增加經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)綠色低碳工業(yè)，意義重大。希望通過(guò)本文分析，為相關(guān)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化領(lǐng)域研究提供參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]孫清超，魏靜，孫偉，等.面向機(jī)械裝備節(jié)能設(shè)計(jì)的能耗信息描述與集成[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，50（1）：111-119.

[3]張英祥.機(jī)械制造與自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2016（3）：64-65.

作者簡(jiǎn)介：楊松松，男，漢族，陜西省漢中市西鄉(xiāng)縣，西安文理學(xué)院，本科，學(xué)生，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

喻翔，男，漢族，陜西省山陽(yáng)縣，西安文理學(xué)院，本科，學(xué)生，自動(dòng)化專業(yè)。

趙志超，男，漢族，陜西省延安市洛川縣，西安文理學(xué)院，本科，學(xué)生，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。