淺析節(jié)能設(shè)計理念在機(jī)械制造與自動化中的運用

梅永琴

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷推動著勞動生產(chǎn)力提高，讓人們的生活方式由最開始的手工勞動，逐步發(fā)展為簡單的生產(chǎn)工具和具有簡單功能的機(jī)械。隨后蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)使利用大規(guī)模的機(jī)械從事生產(chǎn)活動成為了可能。再到集成電路和大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，讓自動化生產(chǎn)成為了制造業(yè)的常態(tài)，并且朝著智能化的方向發(fā)展。這種技術(shù)進(jìn)步帶來的生產(chǎn)效率突飛猛進(jìn)的提高，從根本上改變了社會面貌和人們的生產(chǎn)、生活方式。本文主要探討了節(jié)能設(shè)計理念在機(jī)械制造與自動化中的運用。

關(guān)鍵詞：節(jié)能設(shè)計理念；機(jī)械制造；自動化

1節(jié)能設(shè)計理念在機(jī)械制造與自動化中的必要性

與傳統(tǒng)的工業(yè)制造模式相比，通過節(jié)能設(shè)計，對人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、生存環(huán)境都有一定的改善，具體優(yōu)勢表現(xiàn)在：首先可以節(jié)約資源，實現(xiàn)資源的回收再利用。機(jī)械制造與自動化的節(jié)能設(shè)計主要包含了對自然環(huán)境的設(shè)計、生態(tài)環(huán)境的設(shè)計、環(huán)境意識的設(shè)計等一些方面，通過節(jié)能設(shè)計不僅可以實現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展過程中對環(huán)境的保護(hù)，減少環(huán)境污染，還可以通過節(jié)能設(shè)計來實現(xiàn)對報廢機(jī)械的回收再利用，這也是節(jié)約資源的一個途徑。其次可以進(jìn)一步減少對工業(yè)建設(shè)的投資，優(yōu)化資源配置。機(jī)械制造與自動化設(shè)計發(fā)展需要人們投入大量的人力、物力、資金，通過節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用，可以改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，有效配置資源，大大減少對本行業(yè)的后期投入量，進(jìn)而取得更多的經(jīng)濟(jì)效益。再次能夠促進(jìn)人類與環(huán)境的和諧發(fā)展。環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展是我國建設(shè)必須遵從的基本原則，通過節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用，對資源與環(huán)境都能起到很好的保護(hù)作用，進(jìn)而促進(jìn)我國社會和諧發(fā)展，也為我國機(jī)械制造業(yè)的綠色發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

2我國機(jī)械制造與自動化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

我國的自動化機(jī)械制造起步較發(fā)達(dá)國家晚，技術(shù)相對落后，導(dǎo)致與發(fā)達(dá)國家制造的產(chǎn)品在質(zhì)量、可靠度方面都有很大差距，競爭力方面沒有優(yōu)勢可言。國外的機(jī)械制造技術(shù)與自動化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展得很完善，目前正朝著智能、環(huán)保的方向發(fā)展，國內(nèi)的企業(yè)在這方面還存在很大的差距。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該積極嘗試與國際接軌，目前有些企業(yè)通過加強與國際公司的交流或建立跨國公司，已經(jīng)使自身的技術(shù)水平取得了長足的進(jìn)步，機(jī)械制造的自動化程度也越來越高，縮短了與國外企業(yè)的差距。但是在最前沿的智能、環(huán)保領(lǐng)域還沒有跟上國際的步伐。這需要我國的企業(yè)改變發(fā)展理念以及國家相關(guān)政策的積極扶持，只有通過持續(xù)不斷的發(fā)展及投入，才能在這些領(lǐng)域發(fā)展出我國企業(yè)特有的競爭力。

3節(jié)能設(shè)計理念運用于機(jī)械制造與自動化的有效途徑

3.1優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

①發(fā)動機(jī)的選擇。發(fā)動機(jī)作為機(jī)械工程系統(tǒng)中的核心組成部分，其噪音和排放的氣體對環(huán)境造成很大的污染，因此選用環(huán)保型的低污染、低公害的發(fā)動機(jī)能夠有效緩解這種情況，將油耗與排量降到最低，同時還能夠提升機(jī)械的動力系統(tǒng)，提高工作效率。②液壓系統(tǒng)的設(shè)計。液壓傳動系統(tǒng)的正常運行是機(jī)械高效運轉(zhuǎn)的重要保障，而保證液壓傳動系統(tǒng)正常工作的首要任務(wù)就是保證其清潔度，除了對油料的選擇嚴(yán)格把控外，在液壓系統(tǒng)的設(shè)計上也要堅持節(jié)能的原則，徹底清除油液中的磨損物、微塵、雜質(zhì)，延長換油間隔，降低故障發(fā)生率，延長設(shè)備的使用壽命。另外在選擇液壓管時要挑選密閉性好，耐腐蝕，抗老化的管材，減少因管道破裂而造成的環(huán)境污染。③自動加脂裝置的設(shè)計。目前潤滑脂的加注工作多賴以人工操作，手動注入耗時費力又難免造成溢油現(xiàn)象，不僅浪費了資源，對環(huán)境也造成了污染，基于此設(shè)計一款自動加脂裝置實現(xiàn)潤滑脂定時定量的自動填加，既方便又環(huán)保。

3.2優(yōu)化材料的選擇

機(jī)械設(shè)計制造過程中，選擇環(huán)保、可回收的材料是節(jié)約能源的一個重要方面。機(jī)械制造過程中一直固有的理念是：為了保證設(shè)備的使用壽命和功能，通常都是要選擇更好的材料或者是要采用更加厚重的結(jié)構(gòu)。但是隨著進(jìn)一步的研究，通過對各個構(gòu)件的受力分析各個構(gòu)件的受力特點，可以有針對性地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低材料等級或者減少使用量。比如受扭矩的圓柱狀結(jié)構(gòu)，通過受力分析就可以發(fā)現(xiàn)承受的扭力都集中在圓柱的外圍部分，圓柱中心位置受到的扭力很小，這樣就可以將圓柱簡化為空心結(jié)構(gòu)，在能夠承受的扭力不變的情況下減少材料使用，減輕設(shè)備重量。此外，一些結(jié)構(gòu)用零件一定要采用比較容易裝配和分解的大模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在選用材料的過程中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選取可回收、易分解、能再生，而且在加工過程中不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的“三廢”的材料以及其在報廢后對環(huán)境污染最小的材料。

3.3優(yōu)化制作工藝

①因地制宜，參考外部環(huán)境選擇加工工藝。在單個零件的眾多加工工藝當(dāng)中應(yīng)考慮到現(xiàn)場設(shè)備的匹配。比如零件的鍛壓工藝，可以選擇冷鍛壓方式，也可以選擇溫鍛壓方式，還可以選擇熱鍛壓方式，其中熱鍛壓工藝能源利用效率要低于冷鍛壓和溫鍛壓方式，但是選用冷鍛壓工藝對環(huán)境的危害要比熱鍛壓和溫鍛壓工藝高，所以溫鍛壓工藝將在日后廣泛被應(yīng)用。②對于現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。眾所周知，機(jī)器結(jié)構(gòu)越簡單，設(shè)計零件越少，制造過程所需的能耗就會越低。同時，機(jī)械設(shè)計中零件的形狀對于制造過當(dāng)中的能耗影響也很明顯。所以，在設(shè)計過程中既要保證產(chǎn)品的基本性能，也要盡可能簡化零件，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、減小機(jī)械提及、減少零件數(shù)量。③對于工藝工序的合理安排。在節(jié)能設(shè)計過程中，對加工工序進(jìn)行合理有效的調(diào)整，優(yōu)化工藝方法的選擇，也能實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。例如：冷軋薄板的生產(chǎn)由于冷軋過程中鋼板要經(jīng)受塑性變形，必須經(jīng)過退火處理才能適于復(fù)雜的成形加工。

3.4設(shè)備運轉(zhuǎn)過程的節(jié)能

機(jī)械設(shè)備在制造完畢后，就是在運轉(zhuǎn)過程中的消耗能源，利用先進(jìn)的完全智能化的管理系統(tǒng)，可以控制運轉(zhuǎn)過程中實時消耗的能量。智能化的管理系統(tǒng)可以控制大到整個生產(chǎn)線小到每個開關(guān)，通過各種先進(jìn)的傳感器實施收集生產(chǎn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，動態(tài)地調(diào)節(jié)生產(chǎn)設(shè)備令其同生產(chǎn)負(fù)荷相適應(yīng)，用最小的能源消耗來滿足生產(chǎn)需求。以制造業(yè)的一般生產(chǎn)線來講，通常只是某一部分的設(shè)備需要一直運轉(zhuǎn)，其他的部分設(shè)備是在需要的時候才使用。這些設(shè)備有的可以直接關(guān)閉，有的需要保持在待機(jī)的狀態(tài)，通過及時關(guān)閉不需要的設(shè)備并讓必須待機(jī)的設(shè)備運轉(zhuǎn)在最小消耗下，這就可以減少不必要的能源消耗，降低生產(chǎn)成本。

4結(jié)束語

綜上所述，鑒于機(jī)械制造對于我國工業(yè)發(fā)展的重要性，將節(jié)能理念應(yīng)用于機(jī)械制造與自動化具有十分重要的意義，通過分析我國機(jī)械制造與自動化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并針對現(xiàn)存問題從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料的選用、工藝優(yōu)化的角度入手，從而提高機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展獻(xiàn)力。

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（作者單位：新鄉(xiāng)市新豪機(jī)電有限公司）