機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理及其運(yùn)用研究

甘永兵

摘要：現(xiàn)當(dāng)今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，而我國(guó)能源緊缺問(wèn)題日益顯著，在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)于節(jié)能減排越來(lái)越重視。分析機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理，合理應(yīng)用此原理進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，可以為節(jié)能型設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)?；诖?，筆者主要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理以及運(yùn)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探究分析，僅供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);節(jié)能原理;運(yùn)用

引言

現(xiàn)階段，社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的能源消耗問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，從而凸顯出節(jié)能的重要價(jià)值。機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)也不例外，已經(jīng)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)給予了高度重視，致力于借助合理化的設(shè)計(jì)，達(dá)到降低能源浪費(fèi)以及節(jié)省機(jī)械生產(chǎn)成本的目的?？傊?，節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題已經(jīng)發(fā)展為整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重點(diǎn)問(wèn)題。本文就機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理展開(kāi)詳細(xì)論述。

1機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)原理

在一般狀況之下，在機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理研究中，要始終遵循能量守恒定律，基于其為基礎(chǔ)，進(jìn)行節(jié)能方式的研究與設(shè)計(jì)。

1.1基于機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能方式

利用機(jī)械設(shè)計(jì)能量守恒定律研究勢(shì)能機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能方式。綜合此定律，了解系統(tǒng)勢(shì)能會(huì)對(duì)勢(shì)能消耗功率大小造成的影響。在整個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響以及變化。例如，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，勢(shì)能就會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)，這種變化較為短暫，就會(huì)導(dǎo)致部分勢(shì)能無(wú)法轉(zhuǎn)換可以應(yīng)用的勢(shì)能，這樣就會(huì)造成能源的消耗與浪費(fèi)問(wèn)題。在實(shí)踐中，為了避免此種問(wèn)題，合理的降低資源消耗問(wèn)題，就要綜合實(shí)際狀況探究有效的解決對(duì)策與手段。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，要將勢(shì)能變化范圍進(jìn)行合理控制，降低范圍進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能量的效果與目的。

1.2輸出力節(jié)能

工作要求不同，機(jī)械設(shè)備的輸出力也是存在差異的，即使機(jī)械設(shè)備相同，過(guò)程要求不同，輸出力也是存在差異的。所以需要進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)能問(wèn)題。機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)出現(xiàn)輸出力偏高的主要原因時(shí)短時(shí)間內(nèi)力會(huì)出現(xiàn)比較大的波動(dòng)，在函數(shù)中一般表現(xiàn)為周期函數(shù)。因此要實(shí)現(xiàn)好的節(jié)能效果，需要將輸出力的波動(dòng)控制在較小的范圍內(nèi)。

1.3減少無(wú)用功

不管是哪種機(jī)械設(shè)備，摩擦以及阻力是無(wú)法避免的，因此會(huì)產(chǎn)生無(wú)用功。這與設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)使用零件的精細(xì)程度、潤(rùn)滑方式等有很大的聯(lián)系，限制設(shè)備的使用效率。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要明確節(jié)能的重要性，減少無(wú)用功的出現(xiàn)，使設(shè)備能夠高效的利用。

1.4減少機(jī)械動(dòng)能

動(dòng)能是機(jī)械進(jìn)行工作的最關(guān)鍵部分，一般來(lái)說(shuō)，能源消耗就是在轉(zhuǎn)變成有效動(dòng)能時(shí)產(chǎn)生的，在進(jìn)行和動(dòng)能有關(guān)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，有很多影響動(dòng)能的因素，比如：零件的材質(zhì)和制作的精確程度、機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)和停止頻率等。因此，要想使機(jī)械設(shè)備具有更好的節(jié)能減排效果，就要減少機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)和工作中的制動(dòng)作用力以及摩擦力，增加機(jī)械設(shè)備有效動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。比如，選用新型的材料進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)、降低機(jī)械設(shè)備啟動(dòng)和停止的頻率等。

2機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的合理應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能設(shè)計(jì)有利于環(huán)境保護(hù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能中為了減少能源的浪費(fèi)問(wèn)題，就要對(duì)其系統(tǒng)的分析，綜合機(jī)械體系動(dòng)力勢(shì)能、機(jī)械運(yùn)行失效、速率等因素對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)化的調(diào)整分析，提升機(jī)械應(yīng)用的時(shí)效性與有效性，降低機(jī)械設(shè)備的能源損耗，達(dá)到優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力勢(shì)能變化速率與機(jī)械運(yùn)行功率有效結(jié)合的目的，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。在實(shí)踐中，可以通過(guò)不同的周期函數(shù)表示機(jī)械體系，通過(guò)對(duì)動(dòng)能結(jié)合的計(jì)算分析，就可以提升能源利用效率。

2.1機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理在升降機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

升降機(jī)械使用階段能源消耗較大，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)升降機(jī)械節(jié)能環(huán)保力度，尤其將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用于升降機(jī)械設(shè)計(jì)方面，盡量降低各種能耗損失程度。與相關(guān)機(jī)械比較來(lái)說(shuō)，升降機(jī)械主要采用大壓力容器或鏈條實(shí)施驅(qū)動(dòng)，促使升降設(shè)備能夠移動(dòng)，這樣便于工程機(jī)械高空作業(yè)及高空維修。另外，在貨物、人體提升或下降過(guò)程中使得升降機(jī)械消耗功率增加，因此降低其他輸出力消耗功率，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能。同時(shí)很多新型升降機(jī)械設(shè)計(jì)已引入機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理，用于優(yōu)化升降機(jī)械結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)，這樣才可有效減少升降機(jī)能源消耗及浪費(fèi)程度，例如利用曳引驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將系統(tǒng)勢(shì)能控制在最小范圍變化，能夠降低升降階段能源消耗水平。

2.2在機(jī)械加工設(shè)備方面的應(yīng)用

機(jī)械加工設(shè)備在生活中的應(yīng)用非常廣泛，機(jī)械加工設(shè)備在工作時(shí)消耗的能源也非常多，因此，機(jī)械加工設(shè)備也要采取一定的節(jié)能措施。比如，牛頭刨床，這種機(jī)械加工設(shè)備是依靠一個(gè)質(zhì)量比較大的主軸來(lái)進(jìn)行操作的，這個(gè)主軸可以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，要想節(jié)約該設(shè)備的能耗，就要降低設(shè)備的輸入功率，應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理，在該設(shè)備的基礎(chǔ)上增加一個(gè)慣量比較大的飛輪，以此來(lái)降低設(shè)備主軸的速度變化，從而提升機(jī)械加工設(shè)備的功率，節(jié)約能耗。另外，在進(jìn)行桌椅、衣櫥或者電腦等生活設(shè)備的加工時(shí)，可以采用電腦機(jī)械化來(lái)進(jìn)行加工生產(chǎn)，減少?zèng)_壓以及焊接等設(shè)備的應(yīng)用，以此來(lái)降低機(jī)械加工設(shè)備生產(chǎn)時(shí)造成的資源浪費(fèi)。

2.3大型沖擊壓路機(jī)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

大型沖擊壓路機(jī)的沖擊輪表面特點(diǎn)有很大的變化幅度，其特點(diǎn)體現(xiàn)不是通過(guò)周期函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，所以在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)有一定的難度，因此要實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，就需要將沖擊輪的系統(tǒng)勢(shì)能控制在最低重心，保證勢(shì)能變化能夠在最大范圍內(nèi)，只有達(dá)到這一要求才能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。

2.4重視電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用

通常情況下，電子控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能工作實(shí)施過(guò)程中發(fā)揮著重要的控制作用，具體來(lái)說(shuō)，電子控制系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的實(shí)際節(jié)能情況開(kāi)展全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)工作在節(jié)能控制上的規(guī)范化與科學(xué)化，借助智能化系統(tǒng)對(duì)于機(jī)械節(jié)能效果做出準(zhǔn)確判斷，并就功率輸出進(jìn)行有效控制，最大限度避免能源消耗量的擴(kuò)大，發(fā)揮機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能操作的最大優(yōu)勢(shì)。除此之外，電子控制系統(tǒng)還可以就自身運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并最大限度延長(zhǎng)系統(tǒng)的實(shí)際使用壽命。

2.5注重設(shè)備設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器在實(shí)際運(yùn)行期間，主軸容易出現(xiàn)較大波動(dòng)，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量水平。因此，為了在一定程度上有效解決該問(wèn)題，相關(guān)工作人員可以運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)期間適當(dāng)加入慣量大的飛輪，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)波動(dòng)以及增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)效果的作用，從而把相關(guān)的不均勻系統(tǒng)有效控制在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，處于不均勻狀態(tài)之下的機(jī)械運(yùn)行輸入功率將會(huì)出現(xiàn)非常大的能源消耗，且會(huì)持續(xù)疊加因輸出變化與動(dòng)能變化所產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)量。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪會(huì)在初相位差異化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功率間的對(duì)比，并在平衡理論指導(dǎo)下降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)差距。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，能源緊缺嚴(yán)重，節(jié)能已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)進(jìn)步的重要研究?jī)?nèi)容，在生產(chǎn)中，人們開(kāi)始應(yīng)用很多新的節(jié)能技術(shù)與理念，從而更好的為人類社會(huì)發(fā)展服務(wù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)計(jì)人員將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理作為標(biāo)準(zhǔn)，在很多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，已經(jīng)獲得了很好的節(jié)能效果，并搶占了更多的市場(chǎng)份額，強(qiáng)化自身實(shí)力，更好的適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。實(shí)踐表明，機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的原理就是使輸入功能降低，實(shí)現(xiàn)高效的利用率，使機(jī)器設(shè)備的性能得到優(yōu)化與提升，進(jìn)一步改善人們生活、生產(chǎn)的環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量水平。

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