摘要：如今的环境严重污染和自然资源匮乏已成为社会发展的绊脚石，是当前社会亟待解决的束缚，然而机械制造业一直以来又是污染环境、占用大量自然资源的产业。所以，市场在节能环保理念下对设计、制造的工程机械产品亲睐有加。本文试探讨工程机械产品设计中的节能与环保。
关键词：机械产品；设计；节能与环保；
1.工程机械产品设计中的节能与环保现状分析
1.1 国外工程机械产品设计中的节能环保现状分析
由于国外工程机械行业发展时间较长，相应的工程机械生产机制比较完善，规章制度比较健全，因此在很早的时候就非常重视节能与环保问题。同时，国外工程机械产品节能与环保技术不断改进，通过对发动机排放量，液压系统工作效率进行改进，同时对系统进行减震处理和降噪处理等，推行节能生产理念，促进了工程机械产品节能与环保水平的提高。
1.2 国内工程机械产品设计中的节能环保现状分析
我国工程机械行业在全球工程机械市场中占有重要地位，并且催生了一些国际知名的企业。但是在工程机械产品节能环保设计方面，还不够成熟，缺乏完善的节能环保发展机制，相应的规章制度不够健全。传统工程机械产品节能与环保设计缺乏科学合理的工作标准和法律法规，对环境、安全等方面的指标不够明确，导致许多问题得不到合理的解决，不利于我国工程机械行业的可持续发展。
2.工程机械产品设计中的节能与环保
2.1环保型材料的应用
2.1.1可再生利用的材料
在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。
2.1.2长寿命、低能耗及减轻重量的材料
通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。
2.1.3低环境负荷材料
工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。这些塑料以及其它一些非金属材料不仅难以自然分解，更是加重了资源浪费和环境污染。因此，工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。
2.2选用低公害发动机
2.2.1选用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机，能大大降低对环境的负荷。
2.2.2选择具有高压共轨喷油系统的发动机。发动机工作中喷油系统响应灵敏，喷油量精度较高，喷射压力的提高（目前应用160兆帕，可达180兆帕），改善了雾化效果，使燃油与空气充分混合，使燃油得到充分燃烧。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不仅节省燃油，还可大大降低有害气体的排放，降低了噪音，节能减排效果较好。
2.2.3尽可能选择具有废气再循环技术（EGR）的发动机。在进气处理技术中，它是最有环保前景的技术，该技术是通过将部分冷却后的发动机废气，由电子EGR阀系统控制流量，再次送回燃烧室中燃烧，有效减少有害气体的排放。
2.3降低整机振动与噪声
减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；亦可通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；或者机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。
2.4液压系统的设计
液压系统的清洁和防渗漏与系统高效节能的设计，保持传动液压油的清洁度对工程机械的液压传动非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样就可去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过高过快，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。另外通过采用增压液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入油箱，提高整个液压系统的清洁度。
2.5采用新型传动装置
采用先进的成套化、信息化技术，将其安装在装载机上代替传统的传动系统，在完成相同作业量时，可减少油耗20%，提高生产率40%，减少发动机有害污染物的排放，而且操作舒适、可靠性高、使用寿命长。该系统节能降耗的关键技术之一是智能化控制模块，它能根据液力变矩器的工况控制变速箱，进而控制发动机的转速，使发动机始终处于经济、节油的高效区内，从而达到有效地利用发动机功率，在确保液力变矩器输出功率的前提下节油。
2.6改进热管理系统
2.6.1减轻部件重量
采用质优轻型的水箱、风扇、水泵等部件代替传统部件以减轻部件重量，从而减轻整机重量，有利于节油。如美国国家实验室开发出一种热导率达 40W/（m?K），一种比铝泡沫高10 倍的石墨泡沫材料，用该材料制成的散热器，传热性能优良。用该材料制成的尺寸为22.9 ×17.78 ×15.27cm 的散热器，与传统的 68.6×48.3 ×7.6cm 的散热器散热量相当，从而减少了散热器的体积和重量。
2.6.2精准控制
挖掘机、装载机等工程机械工作油的油温在30～60℃的范围内比较合适，传统的冷却系统的风扇都是恒速运转，无法精准控制转速来实现精准调温，因此必须使用智能化控制元件调控风扇转速，减少能耗。另外用电子式节温器取代传统节温器可以精准控制发动机的运行水温。
结束语
综上，机械产品节能设计是机械行业当今乃至以后一个时期的设计主流，不仅是人与自然和谐共处的保障，也是国民经济增长的助推剂，更是一种观念上的变革。它要求设计人员以一种更为负责的方法去创造创新产品，这样才能更有效利用资源，减少环境污染，才能不但提高机械产品的经济效益，获取更多的社会效益和环境效益。
参考文献
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论文作者:徐玮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/4
标签：工程机械论文; 节能论文; 发动机论文; 产品设计论文; 材料论文; 环境论文; 产品论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;