摘要:工业的蓬勃发展带动了我国的经济发展,推动了机械制造、自动化生产行业的进步,但是随着我国工业化脚步的不断加快,能源紧张、环境污染等问题也在不断加剧。在这种情况下,就有必要对节能设计理念进行研究。
关键词:节能设计;机械制造;自动化
随着我国工业的不断发展,不仅要考虑生产效率以及经济效益,同时也要考虑能源消耗问题,进而为其可持续发展奠定基础。本文从节能的基本原则出发,对如何合理应用资源,如何在设计中体现节能理念进行了相应的探讨。
一、机械制造节能设计概述
节能设计是一个以传统设计为基础的理念,旨在减少机械制造过程中的能源消耗、减少污染物排放,机械制造节能设计和传统的设计方式相比,在设计的过程中不仅要达到机械制造的基础目标,同时也要综合考虑自然环境、生态环境、生活环境等等方面的理念以及内容。简单来说以节能为核心思想的机械设计,能够实现机械制造的资源反复利用,减轻对周围自然环境的污染,减小对周围居民造成的影响。目前,我国节能型机械设备已经在很大程度上缓解了能源紧张的问题,比如我国设计的YX3系列高效电机,相较于传统的三级能效电机,其电机指标提高了2.66%,其运作符合GB18613-2006节能评价值的要求即2级能效指标,也符合最新的IE2指标[1]。随着高新技术以及社会经济的不断发展,我国越来越注重节能理念在机械设计中的实际应用,尤其是针对社会资源短缺、环境污染严重等等情况,机械行业更应该注重节能理念在机械设计中的应用,以此实现我国绿色化的生态文明建设。
二、节能理念在机械制造以及自动化中的应用要求
(一)机械设计要符合实用性、适用性的要求
质量轻、实用、适用面广是节能机械设计的基本要求。首先,“质量轻”不仅仅是高新技术发展的体现,质量轻的机械设备,能够有效降低设备运作中带来的损耗,减少设备运行所需要的能源;其次,适用面广能够提升机械设备的应用价值,降低机械设备在实际生产中的更替频率,进而让原材料能够充分的得以应用;最后,节能机械设备不能仅仅达到“节能”这一目标,同时也要确保机械设备的实用性,这样机械设备在生产中才能够发挥实际作用,节能生产这一理念才能落到实处[2]。
(二)机械设计要符合材料环保的要求
在应用材料方面,机械设计要尽可能的遵守环保、节能、轻质量、高效的要求,尽量选择可再生、可回收的材料,尽量避免采用重金属、贵金属或者稀有材料进行设计、制造[3]。机械设备的易损件、常用件需要满足“可循环使用”这一设计要求,机械设计方案需要体现无害化、资源化、循环利用等等环保特征。此外,机械设备报废之后的材料要能够循环利用,且利用流程简单。
三、节能设计在机械制造中的应用
(一)选用节能发动机
发动机是机械设备中的主要组成部分,也是机械设备能源消耗最大的部件,所以在选择发动机的时候,要尽量选择产生污染较少并且消耗能源较少的发动机。这样不仅能够降低机械设备运行对周围环境造成的影响,还能够在一定程度上提升资源利用效率,进而为可持续生产的实现奠定基础。发动机的选用需要符合GB18613-2012标准,当前,水冷增压式柴油发动机是最好的选择[4]。
(二)优化系统结构
当前,机械设备的主要传统方式主要依靠“液压传动”,而液压系统的运作效率和其自身清洁度有着密切的联系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在设计机械设备的时候,设计师要将“节能”作为设计的基本原则,然后对液压元件、液压步骤进行优化处理,进而避免液压系统在机械设备运行的过程中受到损害,达到减少故障发生,延长设备使用寿命的目的。同时,对液压系统进行优化,还能够有效减少液压油的消耗量,进而增强机械设备的环保型。“渗漏”是液压系统遇到的主要问题,如果机械设备在运行的过程中出现了“渗漏”的情况,那么不仅会对液压系统造成损坏,还会破坏周边的生态环境。对此,针对机械设备的液压系统,可采用封闭式设计来防止灰尘进入液压系统中,进而降低液压系统中各个组件的相互作用力,提高运作效率,减少其运作负荷量。
从机械设备的内部结构来看,机械设备的内部构造越简单,那么机械设备的内部配件也就越少,产品制造过程也就越简单。机械设备的简易化能够减少机械设备在运作过程中的能耗,所以在进行机械设计的时候,在确保机械设备基础功能的条件下,要尽量简化机械设备的内部结构,尽量合并各个部件。
(三)优化机械工艺
结合机械生产的实际需求,能够让设计方案更具有针对性,使得机械系统的运作效率能够得以提高,减少机械设备的运作时间,进而提高机械设备的节能性、环保型,增强机械设备的运作效率,具体需要注意以下几点内容:第一,工艺参数的设定直接决定了机械设备的节能效果,比如,半自动车床、自动车床等等加工设备,其主要加工对象为“毛坯”,所以在设计的过程中就要考虑到“毛坯--成型”所需要消耗的时间以及能量,通过分析毛胚加工的具体步骤,然后合理分配各个步骤所需要投入的能量,进而使得机械设备能量的消耗更加科学化、标准化;第二,针对特定的部件,可以选择热、冷等等不同温度的锻压方式进行加工,以此提高机械部件的适用性。举个例子,冷锻压消耗的能量比较少,但是对周围环境的影响却比较大;热锻压的效率较低且使用的能量较多。综合两种锻压方式,则可以采用温锻压的方式进行加工;第三,机械设备在运作的过程中必定会产生一定的热能,而为了避免发热对机械设备造成损伤以及避免热效应降低机械设备的运作精度,就需要采用冷却液控制机械设备的温度,但是冷却液的使用会给周边环境造成污染。对此,就可合理把控机械设备各个工序的运作时间、等待时间,通过控制时间来降低设备运作过程中所产生的热量,进而降低机械设备运作对周围环境造成的影响。
四、机械制造节能设计的发展前景
“节能”是当前机械设计发展的主要理念,为设计出更节能的机械设备,可将自动化技术和机械制造技术结合起来。目前我国高新技术在不断发展,自动化技术的引入,既提升了机械设备的性能,也让诸多节能目标有了实现的可能。自动化技术和机械制造产业的有机结合,能够将机械制造各个环节的工作衔接起来,进而实现机械系统一体化、集成化发展。“节能”也必定是未来机械制造、自动化技术的主要发展方向,机械制造的环保性也必定能够逐渐提高,社会生产企业购入各种机械设备的价格会随之提升,不过机械设备消耗的能源则会逐渐下降。机械制造企业要综合分析能量投入和产品产出之间的关系,综合考虑生产过程中的干扰因素,不断优化各个制造环节的设备配置,充分将各个环节的能源利用起来,减少机械设备污染物的排出物,进而达到节能生产、环保生产、高效生产的目的。
结束语:
综上所述,想要实现能生产、环保生产、高效生产的目标,就要从机械设计环节入手,设计人员要秉承“节能”的原则,检查机械系统内能源消耗较多的元件,并且对其进行针对性的调整,尽可能排除各种影响因素,进而让机械产业朝着节能、绿色的方向发展。
参考文献:
[1]奚晓峰. 浅析机械制造与自动化设计中的节能设计理念分析[J]. 科技展望, 2015(35).
[2]杨冬 . 试论节能设计理念在机械制造与自动化中的应用[J]. 南方农机, 2018.
[3]梁喜佳, 张洪伟. 浅析机械设计制造及其自动化的特点与优势及发展趋势[J]. 科技创新与应用, 2016(6):126-126.
[4]陈义德. 机械制造与自动化中的节能设计理念分析[J]. 山东工业技术, 2016(16):50-50.
论文作者:吴宗功
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/21
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