節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造與自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

李永紅

（SEW-工業(yè)減速機(jī)（天津）有限公司，天津 300457）

在機(jī)械制造發(fā)展的過(guò)程中，各種能源并非取之不盡用之不竭，因此能源的消耗問(wèn)題是當(dāng)前發(fā)展過(guò)程中需要考慮的主要問(wèn)題。因此，應(yīng)實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)理念，從而保證未來(lái)牽涉機(jī)械制造的相關(guān)產(chǎn)業(yè)能穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)提升能源的利用效率，進(jìn)一步提高其經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)械制造與自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)械制造及自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷轉(zhuǎn)型而改變其發(fā)展方向，機(jī)械制造業(yè)作為制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之中非常關(guān)鍵的組成部分，其對(duì)于我國(guó)的生存意義十分重大。目前，科學(xué)技術(shù)對(duì)機(jī)械制造業(yè)的影響主要表現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)型上。在此基礎(chǔ)上通過(guò)機(jī)械技術(shù)，提升了機(jī)械制造業(yè)的效率，從根本上提高了機(jī)械制造業(yè)的整體發(fā)展水平。而另一方面，其改變還不徹底。其轉(zhuǎn)型的理念和發(fā)展?fàn)顟B(tài)展現(xiàn)出相對(duì)老舊的發(fā)展模式。目前，世界能源消耗很大，而新的能源理念也在被不斷地提出。為了增進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展，必須將節(jié)能設(shè)計(jì)理念帶入機(jī)械制造和自動(dòng)化設(shè)計(jì)之中。通過(guò)節(jié)能技術(shù)來(lái)節(jié)約能耗，同時(shí)提升機(jī)械制造及機(jī)械的效率，同時(shí)也能增進(jìn)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力的穩(wěn)定增長(zhǎng)，最終構(gòu)建整體發(fā)展的體系。節(jié)能理念的最終目的是達(dá)到節(jié)約資源的目的。能源設(shè)計(jì)師的概念可從字面之上解讀為環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)或生態(tài)保護(hù)設(shè)計(jì)。從更高的層次的內(nèi)涵分析，其概念的滲透可使有所不同類(lèi)型的資源在機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程之中進(jìn)行循環(huán)以減少環(huán)境污染，從而大大降低能源消耗。而與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)相對(duì)，以能源設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品必須符合可拆除、可銷(xiāo)毀的設(shè)計(jì)要求。其不僅要考量到傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的功能性和其使用壽命，還需根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展的需要，制訂恰當(dāng)?shù)闹圃旆桨?。在此基礎(chǔ)上還需要不斷變更和審批設(shè)計(jì)方案。有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)必須在獲得核準(zhǔn)之后方可展開(kāi)，從而符合安全節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的機(jī)械制造設(shè)計(jì)理念相對(duì)，能源設(shè)計(jì)理念可明顯地縮短機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的周期，使其產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比更高，而通過(guò)這樣的節(jié)能設(shè)計(jì)的理念，可對(duì)其中所消耗的能源進(jìn)行節(jié)省。因此，節(jié)能的設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造業(yè)中有著其不可忽視的作用。進(jìn)一步通過(guò)資源的節(jié)省，使所制造的機(jī)械產(chǎn)品具備可持續(xù)性的特點(diǎn)，最終增進(jìn)機(jī)械制造業(yè)和機(jī)械產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的活力。

2 機(jī)械制造與自動(dòng)化中存在的問(wèn)題

機(jī)械制造及其機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展是有一定的歷史的，其發(fā)展速度也在不斷地變快。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展也為機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了活力，在此基礎(chǔ)上機(jī)械制造與自動(dòng)化獲得了更好的發(fā)展機(jī)會(huì)，使其生產(chǎn)效率獲得提高。機(jī)械制造和機(jī)械自動(dòng)化增進(jìn)了各行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。但由于我國(guó)機(jī)械制造和自動(dòng)化發(fā)展相對(duì)較遲，一些技術(shù)還不成熟，與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)存在一定差距，生產(chǎn)效率相對(duì)不高，而同時(shí)有一味渴望生產(chǎn)能力，導(dǎo)致大量資源的耗費(fèi)。而且由于技術(shù)和監(jiān)管的不足，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量還需要不斷地提高。機(jī)械制造業(yè)的節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)勢(shì)在必行，在機(jī)械制造業(yè)中能源的損耗依然是其主要的問(wèn)題，而節(jié)能理念在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用業(yè)主要是機(jī)械的節(jié)能設(shè)計(jì)，而具體的節(jié)能設(shè)計(jì)可分為環(huán)保設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)，自然環(huán)境設(shè)計(jì)等，而其主要目的是構(gòu)建機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程之中資源的循環(huán)利用，將其對(duì)環(huán)境的影響降到最低。在此基礎(chǔ)上傳統(tǒng)產(chǎn)品是從服務(wù)功能、使用壽命等各種屬性來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的，在達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上再對(duì)其進(jìn)行節(jié)能操作。而在設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，要精確地認(rèn)識(shí)和分析市場(chǎng)的具體情況，然后對(duì)圖紙的確切設(shè)計(jì)和確切方案進(jìn)行制定。此外，還需對(duì)設(shè)計(jì)思路和方案展開(kāi)優(yōu)化和審批，最終才能展開(kāi)產(chǎn)品的生產(chǎn)。而機(jī)械制造的節(jié)能設(shè)計(jì)理念會(huì)使設(shè)計(jì)和制造周期更短。而這就肉桂導(dǎo)致能源和資源的浪費(fèi)，在此基礎(chǔ)上有可能對(duì)環(huán)境導(dǎo)致水污染。因此，有關(guān)部門(mén)需再次落實(shí)能源的節(jié)能的環(huán)保設(shè)計(jì)理念。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造與自動(dòng)化中的應(yīng)用

（1）自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。自動(dòng)調(diào)控是現(xiàn)代智能機(jī)械的核心特點(diǎn)，是指根據(jù)管理器程序?qū)υO(shè)備參數(shù)展開(kāi)調(diào)整以符合生產(chǎn)需要的行為。因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)械設(shè)備通常不在特定的負(fù)荷水平。油氣供給需根據(jù)工作計(jì)劃隨時(shí)變更。在傳統(tǒng)的模式之下，人員的工作具有不確定性，而在現(xiàn)代技術(shù)支持之下的自動(dòng)變更體系能符合實(shí)時(shí)、精確的變化需求，構(gòu)建節(jié)能降耗的生產(chǎn)體系。比如，對(duì)于工業(yè)燃?xì)忮仩t，鍋爐的智能控制將根據(jù)傳感器收集的信息來(lái)調(diào)控送風(fēng)閥，以符合有所不同負(fù)荷條件之下的送風(fēng)要求，防止不適當(dāng)?shù)膿p失。而自動(dòng)掌控是各種技術(shù)的綜合。在某種程度上自動(dòng)掌控也可解讀為半手動(dòng)操作，其在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備之中的應(yīng)用能很好地構(gòu)建能源的利用機(jī)制，是節(jié)能設(shè)計(jì)理念中重要的一環(huán)。在此基礎(chǔ)上自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可代替人的觀測(cè)，其觀測(cè)的效果更加地精密且不容易出錯(cuò)，其觀測(cè)的時(shí)間也不受其他因素的限制。因此其可在各種環(huán)境下很好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的任務(wù)，同時(shí)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行報(bào)警。而在節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其可即時(shí)地對(duì)工程中的浪費(fèi)進(jìn)行預(yù)警，從而對(duì)涉及到的環(huán)節(jié)進(jìn)行改善，進(jìn)一步加強(qiáng)能源的利用率。

（2）對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。在節(jié)能理念應(yīng)用的過(guò)程中，改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也是其重要的節(jié)能措施。在機(jī)械設(shè)計(jì)之中，零件的形狀對(duì)制造業(yè)的能耗具有關(guān)鍵的影響，因此在實(shí)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要確保產(chǎn)品的性能，而且要盡量修改零件的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔性，增加零件的使用數(shù)量。同時(shí)根據(jù)外部環(huán)境和當(dāng)?shù)貤l件選取加工工藝加工單個(gè)零件時(shí)，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)師的情況，如零件的鍛造工藝，鍛造方法包含熱鍛、溫鍛和冷鍛，都應(yīng)做出適當(dāng)選擇。

（3）改善機(jī)械加工工藝流程。在節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，恰當(dāng)變更工藝流程，改進(jìn)工藝方法，可以更好地達(dá)到節(jié)約能源設(shè)計(jì)的目的。具體操作如下：首先要恰當(dāng)選取加工方式。在加工零件時(shí)，要研究不同的加工方法所導(dǎo)致的能耗問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)合適的比對(duì)再選擇加工工藝，這樣有助于節(jié)約能源。不同的加工方法也許造成不同的環(huán)境問(wèn)題。在選取的時(shí)候，環(huán)境保護(hù)應(yīng)當(dāng)放到第一位。其次要選取恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)。工藝參數(shù)對(duì)加工過(guò)程之中的能耗也有關(guān)鍵影響，如有所不同的毛坯形狀會(huì)造成不同的能耗，如加工余量的大小會(huì)影響資源的利用率，此時(shí)一個(gè)自然科學(xué)的參數(shù)將大大節(jié)省能源和材料。最后就要恰當(dāng)?shù)剡x取冷卻工藝。目前的冷卻方式大多仍然冷卻液冷卻，這回消耗大量的資源。研究人員應(yīng)當(dāng)研究一種冷卻方式，其可以最大程度上減少資源的浪費(fèi)。以此來(lái)達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)理念的要求。

4 總結(jié)

總而言之，通過(guò)研究節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造及機(jī)械之中的應(yīng)用，可以對(duì)制造的相關(guān)理論進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的節(jié)能理念的應(yīng)用展開(kāi)探討。機(jī)械制造業(yè)的節(jié)能設(shè)計(jì)主要就是其自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)，而自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)反映在自動(dòng)調(diào)控的設(shè)計(jì)上。機(jī)械產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型是社會(huì)發(fā)展的必然要求，因此就要對(duì)其中涉及的方方面面進(jìn)行研究和探討，并提出解決方法。