自動(dòng)化冶金機(jī)械制造中的節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用

董 菲

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽(yáng) 110166）

技術(shù)背景：為降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，機(jī)械制造與自動(dòng)化密不可分，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中的高能耗和高污染嚴(yán)重阻礙了機(jī)械制造業(yè)健康發(fā)展，因此，將節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用在機(jī)械制造與自動(dòng)化中是十分必要的，通過(guò)節(jié)能技術(shù)的推廣可以極大程度地解決機(jī)械制造生產(chǎn)中的高能耗、高污染等諸多問(wèn)題，同時(shí)對(duì)提高機(jī)械制造生產(chǎn)效率，降低能耗和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

1 節(jié)能設(shè)計(jì)在機(jī)械制造與自動(dòng)化中應(yīng)用的重要意義

我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展提供裝備，同時(shí)，它也是評(píng)價(jià)國(guó)家工業(yè)化程度的指標(biāo)之一。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展技術(shù)進(jìn)步和信息化技術(shù)的不斷推進(jìn)，機(jī)械制造與自動(dòng)化也在飛速的發(fā)展，但是在發(fā)展的同時(shí)也暴露出高能耗和高污染的問(wèn)題，不僅消耗和浪費(fèi)了寶貴的自然資源，也給環(huán)境帶來(lái)了極大的破壞，因此，需要將節(jié)能設(shè)計(jì)理念用于機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。一方面節(jié)能技術(shù)可以減少機(jī)械制造中的高能耗問(wèn)題，通過(guò)使用清潔能源和可再生資源降低機(jī)械制造的生產(chǎn)成本，同時(shí)，也可以提高資源的利用率，提高機(jī)械生產(chǎn)效率。另一方面節(jié)能技術(shù)可以降低機(jī)械制造的高污染問(wèn)題，通過(guò)在機(jī)械制造與自動(dòng)化中使用節(jié)能技術(shù)對(duì)于提高機(jī)械制造的生產(chǎn)能力和保護(hù)自然環(huán)境都有重要的意義。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)在機(jī)械制造與自動(dòng)化中的應(yīng)用策略

2.1 科學(xué)選擇節(jié)能設(shè)計(jì)流程

眾所周知，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材料的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是機(jī)械制造自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要也是最為核心的環(huán)節(jié)，因此要想使整個(gè)機(jī)械制造自動(dòng)化的設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保就應(yīng)該在其結(jié)構(gòu)和材料的設(shè)計(jì)過(guò)程中就融入節(jié)能設(shè)計(jì)的理念，在產(chǎn)品制作結(jié)構(gòu)方面相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提升設(shè)計(jì)過(guò)程中的科技水平選擇節(jié)能的設(shè)計(jì)流程，我們知道不同的設(shè)計(jì)方法以及不同的設(shè)計(jì)流程，在能量消耗以及污染排放方面具有很大的差異，因此應(yīng)該在產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程以及制造工藝進(jìn)行優(yōu)化，使他們都處于最佳狀態(tài)使得整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)要求。

2.2 優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用節(jié)能設(shè)計(jì)的理念主要在于提高生產(chǎn)效率、節(jié)約資源和降低污染排放等方面，可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：第一，使用環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)作為機(jī)械制造中重要的設(shè)備，其能耗和污染對(duì)外部環(huán)境有巨大的影響，因此，選用環(huán)保無(wú)公害的發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效降低油耗，對(duì)于減少噪聲污染和環(huán)境污染有重要的幫助。第二，液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)是確保機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障，因此，要在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中融入節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的使用壽命和工作效率。一方面在油液的選擇上要有嚴(yán)格的要求，不能含有絲毫雜質(zhì)，確保液壓系統(tǒng)的整體清潔，從而降低液壓元件的磨損，另一方面對(duì)液壓系統(tǒng)的管線設(shè)計(jì)要注重選材，優(yōu)先選擇密封性能和不易老化的材料，這樣不僅能夠提高液壓系統(tǒng)的使用壽命，也可以減少連接管線的破壞導(dǎo)致油液溢出造成環(huán)境污染。第三，自動(dòng)加脂裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)手動(dòng)加脂存在一些問(wèn)題，比如加脂效率低下，耗費(fèi)大量時(shí)間和人力，在加脂的過(guò)程中還有可能造成油液的溢出污染環(huán)境，因此，要設(shè)計(jì)自動(dòng)加脂裝置來(lái)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)設(shè)備定時(shí)自動(dòng)加脂?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)解決以上問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置在各鉸銷位置的傳感器來(lái)檢測(cè)黃油含量，一旦低于設(shè)定值，傳感器接收到信號(hào)使自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)工作，計(jì)算出具體的黃油需求量來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加脂，既能夠精準(zhǔn)控制加脂的時(shí)機(jī)也能夠控制加脂量，防止過(guò)多溢出造成污染或過(guò)少無(wú)法起到潤(rùn)滑的作用。第四，駕駛室的節(jié)能設(shè)計(jì)。對(duì)駕駛室進(jìn)行人體工學(xué)改造有利于保持駕駛員的工作狀態(tài)，降低勞動(dòng)辛苦程度，從而實(shí)現(xiàn)工作效率的提升。

2.3 改善生產(chǎn)工藝

按照節(jié)能設(shè)計(jì)的要求來(lái)改進(jìn)機(jī)械加工制造生產(chǎn)工藝能夠極大程度地提升產(chǎn)品質(zhì)量和減少能耗和污染排放，因此，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行生產(chǎn)工藝的改善：第一，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。越簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)需要的零部件越少，加工方法也越簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)制造的過(guò)程中耗能和產(chǎn)生的污染也會(huì)減少。因此，在改善生產(chǎn)工藝之前先要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行充分的調(diào)研，在確保功能性的前提下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形狀的優(yōu)化，通過(guò)優(yōu)化形狀和結(jié)構(gòu)降低加工難度，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。第二，根據(jù)加工材料合理選擇加工工藝。根據(jù)不同原材料需要選擇適合的加工工藝，同一種原材料有不同種類的加工方法，需要根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的加工設(shè)備和節(jié)能減排的要求來(lái)選擇適當(dāng)?shù)募庸すに?，比如鍛壓是常?jiàn)的零件加工方法，有冷、溫和熱鍛壓3種方式，其中，熱鍛壓的能源利用率低于前2種，但是冷鍛壓工藝比后兩者造成更多的環(huán)境破壞，因此，要選取溫鍛壓工藝進(jìn)行零件加工。第三，合理安排加工順序?qū)τ诠?jié)能也十分重要，在機(jī)械制造中合理的加工工序不僅能夠減少設(shè)備的空置時(shí)間，降低無(wú)效用能耗，也能夠提高機(jī)械生產(chǎn)效率，因此，基于節(jié)能設(shè)計(jì)的理念需要對(duì)傳統(tǒng)的加工順序進(jìn)行改善。比如在冷軋薄板的生產(chǎn)中需要合理安排加工順序，將復(fù)雜形狀的加工放在退火處理之后進(jìn)行，這樣可以提高加工的效率。第四，運(yùn)用精益生產(chǎn)思想進(jìn)行改善現(xiàn)場(chǎng)管理。運(yùn)用5S技術(shù)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行改善，提高生產(chǎn)環(huán)境的整潔性減少污染的排放，用看板管理提升生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)中盡可能做到零庫(kù)存，這樣可以大幅度降低原料的浪費(fèi)和中間環(huán)節(jié)的資源占用。第五，嚴(yán)格生產(chǎn)管理體系建設(shè)，提高生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)督考核，杜絕隨意浪費(fèi)原料和污染隨意排放的問(wèn)題，確保每個(gè)工序環(huán)節(jié)都進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械制造與自動(dòng)化是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，但是，現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)械制造業(yè)存在高能耗和高污染的問(wèn)題，通過(guò)引入節(jié)能設(shè)計(jì)理念來(lái)降低資源消耗，減少污染排放具有重要的作用。將節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用機(jī)械制造與自動(dòng)化中，要優(yōu)化機(jī)械制造設(shè)計(jì)方法和制造工藝，做到節(jié)能減排的同時(shí)提高機(jī)械制造的生產(chǎn)效率，提高制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使得行業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展，為諸多行業(yè)發(fā)展體借鑒。