新時(shí)期人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)探索

朱衛(wèi)興

江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司

1 引言

社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，使得科技水平越來越高，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的過程中，各種機(jī)械的應(yīng)用推動(dòng)了生產(chǎn)效率的提升，越來越復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)。但隨之而來的是能源消耗加劇，環(huán)境污染加劇，進(jìn)入21世紀(jì)以來，國(guó)家和社會(huì)越來越重視綠色環(huán)保，在企業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的過程中，不僅要考慮經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，更要考慮到環(huán)境問題。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中融入環(huán)保理念，能夠極大的降低后期生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能源消耗和污染問題。在探索人性化的綠色機(jī)械環(huán)保設(shè)計(jì)過程中，以環(huán)保作為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，通過投入專項(xiàng)資金，增強(qiáng)設(shè)備的節(jié)能環(huán)保性能，提倡以人為本的設(shè)計(jì)理念，能夠在推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的同時(shí)，更好地踐行綠色環(huán)保理念。

2 人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)理念概述

機(jī)械設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中必不可少的基礎(chǔ)元素，機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的水平高低直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中主要由人進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，在進(jìn)行綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，要求設(shè)計(jì)者自身具備較高的綠色環(huán)保理念，能夠在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)思想。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備中，未能考慮到以人為本的設(shè)計(jì)思想，導(dǎo)致大多數(shù)機(jī)械設(shè)備在使用的過程中，影響了人的使用，在新時(shí)期，人的主體作用被進(jìn)一步強(qiáng)化，更加關(guān)注以人為本。基于傳統(tǒng)思想設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備不斷被淘汰，加之人機(jī)工程學(xué)和設(shè)計(jì)美學(xué)的不斷發(fā)展，人性化設(shè)計(jì)元素也逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的重要理念之一。通過人性化的設(shè)計(jì)理念和綠色環(huán)保的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)適應(yīng)人的需要，以機(jī)器為中心轉(zhuǎn)向以人為中心。

在當(dāng)前的時(shí)代環(huán)境下，綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念逐漸體現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)的方方面面，在機(jī)械生產(chǎn)中，融入綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，要求在充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的功能，且要求生產(chǎn)發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，減小不必要的能耗，加大能源和資源的使用效率。總體上來說，基于人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)，是指在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，滿足實(shí)際需求，確保機(jī)械設(shè)備的外觀、性能滿足生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)機(jī)械與人、機(jī)械與環(huán)境的和諧發(fā)展。

3 人性化的綠色環(huán)保機(jī)械特征及設(shè)計(jì)基本要求

3.1 人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)特征

利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的方方面面都有可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，也有可能在每一個(gè)環(huán)節(jié)中不利于人的使用。而人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)，要求機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中首先體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同步發(fā)展，在滿足生產(chǎn)和發(fā)展需要的同時(shí)，體現(xiàn)出綠色環(huán)保的發(fā)展理念，滿足人的使用要求，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念，這樣才能使機(jī)械設(shè)備在使用的過程中，在各個(gè)環(huán)節(jié)中都能節(jié)約資源和能源，最大限度地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的價(jià)值。

3.2 人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)要求

3.2.1 安全無毒

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)的過程中，沒有考慮到機(jī)械制造的材料，因此，大多數(shù)機(jī)械材料主要以化工產(chǎn)品為主，而這些化工產(chǎn)品中包含一定量的有毒有害物質(zhì)，影響了使用者的安全，也不利于產(chǎn)品的生產(chǎn)。在新時(shí)代，體現(xiàn)人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，要考慮到原材料的應(yīng)用，確保利用這些原材料在機(jī)械制造時(shí)無害無毒，這樣才能生產(chǎn)出安全健康的產(chǎn)品，滿足人們的需要。

3.2.2 節(jié)能耐用

以往的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的過程中，不考慮機(jī)械設(shè)備的耐用性，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備使用一段時(shí)間后性能下降，無法再滿足生產(chǎn)需要，因此會(huì)被淘汰，而這一淘汰過程，加大了能源損耗。在人性化綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)理念下，要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的耐用程度設(shè)計(jì)，全面優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的性能，使其能夠更好地滿足生產(chǎn)需要，延長(zhǎng)其使用壽命，避免因快速淘汰而產(chǎn)生的能源損耗。

3.2.3 回收處理

為了更好地體現(xiàn)人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)，要考慮設(shè)備在老化和無法使用之后的回收，通過回收實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用，有利于節(jié)約資源，降低能源消耗。因此，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者要充分考慮到資源的可回收性，避免資源和材料的浪費(fèi)。同時(shí)，要結(jié)合機(jī)械設(shè)備的具體用途，考慮設(shè)備的材料性質(zhì)，避免因過于強(qiáng)調(diào)回收處理而影響了機(jī)械設(shè)備的性能，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備最終無法滿足生產(chǎn)。

3.2.4 降低污染

降低污染要求設(shè)計(jì)者在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的過程中，考慮模塊化的設(shè)計(jì)思想，這有利于設(shè)備的便捷保護(hù)和便捷拆卸。在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障發(fā)生問題時(shí)，通過拆卸出現(xiàn)問題的模塊，能夠最大限度地保留原有機(jī)械的問題，從而避免機(jī)械設(shè)備整體更換，也有利于實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用，體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念。除此之外，在設(shè)計(jì)過程中要考慮到環(huán)境的載荷，盡量選擇對(duì)環(huán)境和人危害性較低的原材料，例如在選擇蓄電池和散熱器時(shí)，要選擇含鉛量少的原材料，這樣才能更好地保護(hù)使用者的安全，也能避免設(shè)備淘汰后，鉛元素對(duì)環(huán)境的污染。

4 新時(shí)期人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)路徑選擇

一般來說，機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中主要涉及的模塊包括了發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械產(chǎn)品在使用過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲污染，機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)、節(jié)能等四個(gè)環(huán)節(jié)中。因此，探討人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)路徑選擇的過程中，要從以下四個(gè)方面進(jìn)行分類討論。

4.1 機(jī)械設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)使用的過程中，噪聲污染是常見的污染來源，噪聲噪聲污染的主要污染源是發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，體現(xiàn)人性化的綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念過程中，首先要對(duì)機(jī)械設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保機(jī)械設(shè)備滿足生產(chǎn)性能的基礎(chǔ)上，選擇能量消耗較低，且噪聲小的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做好消音處理，這樣才能使發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中盡量降低污染，體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念。

4.2 機(jī)械設(shè)備的震動(dòng)與噪聲處理

機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)中，出現(xiàn)噪聲污染不僅僅來源于發(fā)動(dòng)機(jī)，還來源于機(jī)械設(shè)備的整機(jī)噪聲。因此，設(shè)計(jì)者在人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要深入貫徹環(huán)保的思想，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)內(nèi)涵。例如，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)裝載機(jī)時(shí)，可以采用雙向減震懸掛系統(tǒng)作為動(dòng)力裝置，既可以降低傳動(dòng)系統(tǒng)和車架間的噪聲，也能降低傳動(dòng)系統(tǒng)和車架之間的共振，消除由于共振對(duì)機(jī)械設(shè)備本身造成的影響，也能極大的降低噪聲污染。其次，在后橋設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，可以將后橋設(shè)計(jì)為中心擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，這樣能夠得到最大限度地動(dòng)力輸出，避免裝載機(jī)在連續(xù)使用時(shí)有趣的影響，而產(chǎn)生的噪聲和震動(dòng)。此外，結(jié)合裝載機(jī)使用的情況不同，還可以對(duì)裝載機(jī)進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，例如裝載機(jī)長(zhǎng)期處在崎嶇不平道路行駛時(shí)，要對(duì)裝載機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行各個(gè)構(gòu)件的優(yōu)化，增強(qiáng)減震效果，而對(duì)于長(zhǎng)期處在廠房?jī)?nèi)使用的裝載機(jī)，則要根據(jù)廠房地面的情況，對(duì)裝載機(jī)的車斗進(jìn)行強(qiáng)化，保證其使用強(qiáng)度。除此之外，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，還要對(duì)主機(jī)的各個(gè)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，例如一些液壓馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)手段的機(jī)械設(shè)備中，可以對(duì)驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行替換或者優(yōu)化，以這樣的方式降低噪聲污染。同時(shí)，還要對(duì)液壓管的排列組合進(jìn)行優(yōu)化，這樣也能降低由于液壓泵、油管整個(gè)構(gòu)件形成振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲污染。而為了更好地體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念，還可以采用隔音材料，將操作空間形成整體的封閉結(jié)構(gòu)，這樣能夠有效杜絕噪聲污染對(duì)處于操作空間內(nèi)工作人員的生理影響。

4.3 清潔液壓系統(tǒng)做好防滲漏設(shè)計(jì)

大型機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，往往需要用到大量的液壓系統(tǒng)，而液壓系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備中最容易出現(xiàn)滲漏的地方，出現(xiàn)滲漏時(shí)不僅會(huì)加大能源消耗也會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。因此，人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要通過有效地設(shè)計(jì)，優(yōu)化清潔液壓系統(tǒng)，做好防滲漏設(shè)計(jì)。具體來說，首先要對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行精密性設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)的精密，才能使機(jī)械磨損對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響降到最低，進(jìn)一步降低機(jī)械設(shè)備的故障率，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)間，也能夠提高機(jī)械設(shè)備的工作效率。其次，針對(duì)機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)做好清潔工作，例如在油箱外部設(shè)計(jì)好密封裝置，避免細(xì)小灰塵以及其他顆粒性物質(zhì)進(jìn)入油箱中而影響油的品質(zhì)，也能保證設(shè)備的使用壽命。另外，在做好防滲漏設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的軟件進(jìn)行分別優(yōu)化，例如對(duì)于輸送油管的材料進(jìn)行優(yōu)化，也可以選擇優(yōu)質(zhì)環(huán)保的優(yōu)質(zhì)膠管，在安裝過程中，確保送油管與各元件緊密連接，有效防止甚情況。

4.4 做好機(jī)械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)

體現(xiàn)綠色環(huán)保，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)出節(jié)能，做好節(jié)能設(shè)計(jì)才能減少能源消耗，體現(xiàn)出綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的理念。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，不僅要從整體上進(jìn)行優(yōu)化，使機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)和使用過程中能夠降低能源消耗，不斷提高生產(chǎn)的效率，更要在各系統(tǒng)以及各結(jié)構(gòu)元件上進(jìn)行優(yōu)化，不斷運(yùn)用新的技術(shù)，降低生產(chǎn)污染。例如可以考慮雙泵合流技術(shù)，通過這樣的技術(shù)應(yīng)用，智能節(jié)能高效又能滿足生產(chǎn)需要。

5 人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)與未來發(fā)展趨勢(shì)

基于人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要將以人為本和綠色環(huán)保的理念貫穿機(jī)械設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)中，不斷優(yōu)化操作人員的使用體驗(yàn)，關(guān)注操作人員的安全和舒適程度。具體來說，在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮人機(jī)工程學(xué)，確保機(jī)械設(shè)備的安全環(huán)保，優(yōu)化操作環(huán)境。使機(jī)械操作人員能夠在這樣的環(huán)境中，更好地利用機(jī)械設(shè)備從事生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。其次，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，體現(xiàn)以人為本、綠色環(huán)保理念，還要考慮到設(shè)備操作的簡(jiǎn)單性和可維護(hù)性，操作的簡(jiǎn)單性能夠方便操作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作，可維護(hù)性則能夠使維修人員定期及時(shí)地對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理工作，通過維護(hù)延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，降低機(jī)械設(shè)備的淘汰率，更有利于實(shí)現(xiàn)資源的合理化利用，防止頻繁淘汰產(chǎn)品造成了資源浪費(fèi)問題。

基于人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)，在未來發(fā)展的過程中，會(huì)不斷加強(qiáng)智能化發(fā)展，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，將互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)相關(guān)理念應(yīng)用于其中，通過人工智能，能夠進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備的智能化操作，這樣的方式能夠減少人力資源的支出，也能夠避免進(jìn)入惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行工作。深入踐行了以人為本的設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)了人性化的綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)涵，更有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備與人的和諧發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，進(jìn)入21世紀(jì)以來，綠色環(huán)保理念深入人心，社會(huì)發(fā)展的過程中越來越體現(xiàn)以人為本的發(fā)展理念。因此新時(shí)期的人性化綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要將人性化的綠色環(huán)保理念體現(xiàn)在繼續(xù)升級(jí)的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)械設(shè)備不斷進(jìn)行優(yōu)化，積極將新的技術(shù)和新的理念應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，確保機(jī)械設(shè)備滿足生產(chǎn)需要，也能夠降低能源消耗，這樣才能使機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用的過程中更好地推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。