機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中的節(jié)能理念分析

劉陽 朱龍

摘 要：自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，為機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的自我價(jià)值提供了更多價(jià)值。機(jī)械產(chǎn)品融入自動(dòng)化技術(shù)。通過信息處理和交互，實(shí)現(xiàn)了更多的功能，突破了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的技術(shù)限制。機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化技術(shù)的同步發(fā)展與融合，提高了機(jī)械產(chǎn)品的效率和安全性，對(duì)提高生產(chǎn)力具有重要意義。一體化節(jié)能設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的機(jī)械制造和自動(dòng)化，可以使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加高效節(jié)能，使設(shè)備材料更加環(huán)保，能耗更低，整體 機(jī)械制造和自動(dòng)化的過程更加合理。

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

前言

自動(dòng)化技術(shù)是近年來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶。 它基于傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程中。 在機(jī)械制造和自動(dòng)化中加入節(jié)能設(shè)計(jì)理念，主要包括機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械材料的使用、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的節(jié)能方面的優(yōu)化和改進(jìn)。節(jié)能原材料還可以增加機(jī)器的使用壽命。本文對(duì)此進(jìn)行分析。

1 機(jī)械的環(huán)保節(jié)能與優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

盡量采用高可靠性的成熟技術(shù)，借用經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)的成熟系列零部件，延長各關(guān)鍵系統(tǒng)或零部件的使用壽命，減少更換次數(shù)。例如，減少更換剎車部件的頻率，就相當(dāng)于減少對(duì)周圍環(huán)境的破壞和污染。盡量使用硬管，防止軟管破裂導(dǎo)致油流出，污染環(huán)境。

1.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)必須保持清潔，以利于液壓系統(tǒng)的有效傳遞。這就需要設(shè)計(jì)人員仔細(xì)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，徹底清除油液中的磨損和細(xì)小灰塵、垃圾和雜質(zhì)，以免造成故障。機(jī)率降低，從而延長其使用壽命，減少配件更換次數(shù)，增加換油間隔，嚴(yán)格控制污染。因此，液壓管的設(shè)計(jì)往往采用密封性優(yōu)良、抗老化能力突出、耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)管材。此外，為有效減少軟管的損壞和浪費(fèi)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量更換硬管，以減少因管道破裂而造成的不必要的環(huán)境污染。

1.3 配備自動(dòng)加脂裝置

通常情況下，以傳統(tǒng)手動(dòng)方式來進(jìn)行潤滑脂的加注工作往往既耗時(shí)又費(fèi)力，同時(shí)，溢出的油液還會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成污染。因此，應(yīng)給機(jī)械系統(tǒng)配備自動(dòng)加脂系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備的定時(shí)加脂，比如集中潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)各鉸銷定時(shí)加注黃油，其油量已于事前計(jì)算并設(shè)定好，在保證銷軸充足油量的同時(shí)還不會(huì)造成油液溢出浪費(fèi)，方便又環(huán)保。此外，小型機(jī)械出于對(duì)設(shè)計(jì)成本的控制，可使用新型軸套材料與密封性的銷軸，或者安裝二級(jí)防塵裝置，有效防止內(nèi)部油脂排出以及外部異物進(jìn)入，使?jié)櫥图幼⒌臅r(shí)間間隔得以延長，從而降低環(huán)境污染。

1.4 低公害發(fā)動(dòng)機(jī)的選用

發(fā)動(dòng)機(jī)作為工程機(jī)械系統(tǒng)中的最大部件，對(duì)環(huán)境有著很大的影響。因此，采用噪聲低、排放量低、油耗低的環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)有助于緩解環(huán)境的壓力，提高機(jī)械的加工效率。

2 機(jī)械制造中環(huán)保節(jié)能型材料的使用

2.1 選擇可回收、再生的資源或者材料，從而減少資源的浪費(fèi)和消耗

在制造機(jī)械或選擇材料時(shí)，為了達(dá)到環(huán)保的目的，應(yīng)選擇能夠分解、再生、回收的材料。 還應(yīng)保證物料在加工過程中不能產(chǎn)生大量的廢氣、廢水和廢渣。 尤其是在結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)中，一定要選擇那些易于拆裝的材料，以保證機(jī)械化過程中材料的可回收利用率。

2.2 在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該遵守重量輕、能耗低、壽命長的原則

對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)來說，增加使用壽命可以大大減少機(jī)械的廢品量和產(chǎn)量，減少材料的消耗，也減少其對(duì)環(huán)境的污染。此外，我們還必須考慮如何更好地降低環(huán)境負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)機(jī)械及其部件的通用性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮綜合問題，必須權(quán)衡各方面，以達(dá)到節(jié)能的目的。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮零件報(bào)廢后的處理，盡量降低成本。

3 合理的設(shè)計(jì)制作工藝保證節(jié)能

3.1 優(yōu)化或改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

（1）前面已經(jīng)提到了設(shè)計(jì)的優(yōu)化，可見一般情況下，機(jī)構(gòu)越簡單，涉及的產(chǎn)品零件越少就可以越多的在制造過程中減低能耗。另外，零構(gòu)件本身的結(jié)構(gòu)形狀對(duì)于制造過程中的能耗也有影響。所以應(yīng)當(dāng)發(fā)揮零構(gòu)件設(shè)計(jì)的優(yōu)化的作用，即保證產(chǎn)品的基本性能的情況下，盡可能的簡化零構(gòu)件、減小體積、優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)減少零件數(shù)量。

（2） 根據(jù)生產(chǎn)的條件選用合理的材料，在前面已經(jīng)詳細(xì)的表述了材料選取的原則和實(shí)現(xiàn)的目的，在這里再次強(qiáng)調(diào)材料的適應(yīng)性，即考慮實(shí)際生產(chǎn)過程不同材料對(duì)能源消耗的差異來選擇低能耗的材料。

3.2 設(shè)計(jì)低能耗的工藝流程

對(duì)于同一種零件或者產(chǎn)品，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中可以采用不同的工藝進(jìn)行加工，但是不同的加工工藝消耗的能源是不同的，合理的設(shè)計(jì)加工工藝可以減少加工載荷的波動(dòng)，即利用合理的工藝設(shè)計(jì)讓設(shè)備達(dá)到最佳的運(yùn)行載荷，盡量的讓設(shè)備處在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)能量的浪費(fèi)。因此在保證生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性等前提下，降低制造工藝能耗。

（1）選擇正確的加工方式

在一個(gè)零件的多種加工方式中，應(yīng)當(dāng)選擇適合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的最佳加工方式。例如：鍛壓，可以是冷鍛壓、溫鍛壓、熱鍛壓。其中冷鍛和溫鍛的能量利用效率高于熱鍛壓，但是冷鍛壓的工藝要求往往會(huì)造成環(huán)境的危害，所以采用溫鍛壓將優(yōu)于冷鍛和熱鍛。

（2）選擇合理的工藝參數(shù)

在確定加工方式后，恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)就是節(jié)能的另一個(gè)重要因素，如毛坯形狀和加工余量等。比如對(duì)于直徑相差較大的階梯軸類零件，可以采用直徑棒料作毛坯，也可以采用精鍛毛坯，但在毛坯制備方面所消耗的能量卻相差很大，因此應(yīng)綜合考慮，優(yōu)化選擇。

（3）選用可以節(jié)能的冷卻工藝

在機(jī)械制造與自動(dòng)化的過程中一般都需要使用到冷卻液，因此在加工中冷卻液的選擇也是工藝性節(jié)能的重點(diǎn)考慮層面。在原則上應(yīng)盡量少用或者不用油冷卻。

（4）進(jìn)行合理工序改進(jìn)和設(shè)計(jì)

在環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要正確選用合理的節(jié)能工藝，還應(yīng)合理地安排加工工序。

4 結(jié)束語

近年來，我國機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)得到迅速發(fā)展，機(jī)械制造總規(guī)模和產(chǎn)品總產(chǎn)量不斷提高，機(jī)械制造自動(dòng)化作為先進(jìn)技術(shù)的重要組成部分，不僅是機(jī)械制造的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，也是機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向。

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