機械設(shè)計節(jié)能基本原理的應(yīng)用

鄭貴濤 崔偉 葉敏玲

摘 要：隨著我國可持續(xù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，節(jié)能減排得到了人們越來越多的重視和關(guān)注。機械設(shè)計節(jié)能原理的應(yīng)用對于機械制造業(yè)的節(jié)能減排具有十分顯著的作用，有利于實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，有利于保護社會環(huán)境資源，實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，應(yīng)用和推廣機械設(shè)計節(jié)能基本原理對于我國經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有十分重要的意義?；诖?，本文初步闡述了我國機械設(shè)計節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀，分析介紹了機械設(shè)計節(jié)能基本原理，最后研究分析了機械設(shè)計節(jié)能基本原理的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；節(jié)能；基本原理

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，機械制造業(yè)對于能源的需求和消耗日益增多，最終導(dǎo)致了我國環(huán)境問題不斷惡化，能源短缺問題日益突顯，嚴重影響了人們的生產(chǎn)生活。因此環(huán)境問題的發(fā)展和保護需要人們的不斷重視和關(guān)注。由此可見，研究機械設(shè)計節(jié)能基本原理的應(yīng)用和推廣具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1我國機械設(shè)計節(jié)能發(fā)展背景

首先，機械設(shè)備作為人們生產(chǎn)生活中必不可少的設(shè)備，對于我國工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的意義。但不可避免的是，大量機械設(shè)備的使用必然會帶來巨大的能源耗費和損失。因此，我國在1972年提出了“可持續(xù)發(fā)展”的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)經(jīng)濟增長的長期發(fā)展。其次，隨著改革開放的不斷深入和發(fā)展，我國重工業(yè)得到了較多的發(fā)展，導(dǎo)致了資源和能源的過度開采和消耗，最終嚴重影響我國的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。因此，我國在2003年提出了“科學(xué)發(fā)展觀”的發(fā)展政策，希望通過減少能源的消耗和污染物的排放，增強資源能源的使用效率，最終實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護和發(fā)展。最后，目前我國機械設(shè)備的使用經(jīng)常出現(xiàn)能源消耗和資源浪費的問題，機械使用單位為了實現(xiàn)成本的節(jié)約和使用效率的提高，會更多的使用節(jié)能的機械設(shè)備，從而導(dǎo)致機械制造商逐步認識到機械節(jié)能設(shè)計的重要性，不斷在實際中應(yīng)用機械設(shè)計節(jié)能原理，從而實現(xiàn)機械制造的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

2機械設(shè)計基本原理

機械設(shè)計是指在機械制造過程中對機械的工作原理、組成部分、運行模式、能量傳送形式等進行系統(tǒng)的組織、規(guī)劃、協(xié)調(diào)和分析研究，最終實現(xiàn)機械理論規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H制造的過程。機械制造是機械工程的重要組成部分，對于機械產(chǎn)品作用的發(fā)揮和效能的實現(xiàn)具有十分重要的作用。機械設(shè)計節(jié)能原理也被稱之為平衡節(jié)能原理，主要是以平衡理念作為主要指導(dǎo)思想，有效整合機械體系的效能、使用效力以及機械整體的耗能速率，充分考慮和思考機械設(shè)備實際使用過程中存在的能源損耗問題，運用相關(guān)的數(shù)學(xué)原理以及函數(shù)關(guān)系進行嚴謹?shù)姆治鲇嬎?，最后歸納形成科學(xué)合理的機械設(shè)計，充分應(yīng)用和改善機械設(shè)計節(jié)能基本原理，最終從源頭上實現(xiàn)能源的節(jié)約，從而促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3機械設(shè)計節(jié)能基本原理的應(yīng)用

實現(xiàn)機械設(shè)計節(jié)能有利于減少資源和能源浪費，有利于提高機械設(shè)備的使用效率，最終達到環(huán)境保護和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目的。因此，機械設(shè)計節(jié)能基本原理在實際生活和機械制造中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，具有十分顯著和重要的實用性和有效性。

3.1在升降機械設(shè)計過程中的應(yīng)用

在升降機械的使用過程中存在較多的能源消耗問題，我們十分有必要實現(xiàn)升降機械的節(jié)能環(huán)保，將機械設(shè)計節(jié)能基本原理運用到升降機械的設(shè)計過程中，從而減少能耗損失。升降機械與其他一般機械相比， 主要是利用大壓力容器或者鏈條進行驅(qū)動，使得升降設(shè)備可以實現(xiàn)移動，從而實現(xiàn)機械工程中的高空作業(yè)和高空維修。升降機械所消耗的功率主要用于將貨物或者人身進行上升或下降。升降機械設(shè)備主要用于高空機械作業(yè)，在實踐中需要很大的動力和能量將設(shè)備運送至一定的高度，然后才能開展實際的高空作業(yè)過程。在實際的工程實踐過程中不難發(fā)現(xiàn)，將機械設(shè)計節(jié)能原理應(yīng)用到新型的升降機械設(shè)計中可以實現(xiàn)升降機械的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計，最終降低升降機的能源消耗和浪費。比如，當曳引驅(qū)動機構(gòu)和傳統(tǒng)的升降機械以相同的速度提升質(zhì)量相等的貨物或者重物時，前者可以更加有效的實現(xiàn)升降機的平衡，減少升降過程中的能源消耗，使得系統(tǒng)勢能在最小范圍內(nèi)變化甚至維持常量。

3.2在大型沖擊壓路機設(shè)計過程中的應(yīng)用

大型平衡沖擊壓路機是由三邊弧形的前沖擊輪和后沖擊輪組成的。沖擊輪的非圓形表面使得單個沖擊輪的勢能以周期函數(shù)呈現(xiàn)，存在較大的變化范圍和變化空間。由此可見，要想達到機械的節(jié)能使用應(yīng)當盡可能使該系統(tǒng)的勢能變化范圍最小。根據(jù)周期函數(shù)所表示的可以使得多個勢能合成的系統(tǒng)勢能具有盡可能小的變化范圍原理，前后沖擊輪的勢能出相位滿足一定條件時，由他們所組成的系統(tǒng)勢能可以在最小范圍內(nèi)變化。除此之外，用理論或者作圖法可以發(fā)現(xiàn)，兩個沖擊輪系統(tǒng)在重心最低點時所需要的牽引力和功率遠遠高于最小范圍變化所需要的牽引力和功率。

3.3在機械加工設(shè)備設(shè)計過程中的應(yīng)用

機械加工是指機械設(shè)備對需要加工對象的外觀和實際效能方面進行改進和改變，從而減少能源和資源的浪費。比如，在進行牛頭刨床機械設(shè)備的設(shè)計過程中為了減少機器主軸速度的波動，通常將機器內(nèi)設(shè)置一個轉(zhuǎn)動慣量較大的飛輪， 依據(jù)平衡理論設(shè)計新型的牛頭刨床，從而有效控制機器運轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)，降低能源的損耗和輸出，最大程度上保證機械設(shè)備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，提高機械設(shè)備的功率。另一方面，一般對于生活日程設(shè)備的加工也是采用電腦機械化進行的生產(chǎn)。在進行衣柜、電腦、桌椅等生活設(shè)備而生產(chǎn)中，制造商為了提高生產(chǎn)經(jīng)營效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中大量的使用沖壓、焊接等機器，從而造成機械加工流程中生產(chǎn)資源的浪費和消耗。

4小結(jié)

綜上所述，機械設(shè)計節(jié)能基本原理實現(xiàn)了傳統(tǒng)設(shè)計原理的發(fā)展和完善，實現(xiàn)了新型節(jié)能理念的融合，有利于我國機械制造業(yè)的發(fā)展和建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟社會。由此可見，機械設(shè)計節(jié)能基本原理的應(yīng)用有利于降低機械制造成本，減少環(huán)境污染，減少對資源能源的浪費，具有十分重要的實踐意義。因此，我國機械制造業(yè)應(yīng)當全面開展和推廣機械設(shè)計節(jié)能基本原理，采取一系列行之有效的措施，有效降低機械設(shè)備使用過程中的能源消耗，最終實現(xiàn)我國機械設(shè)備的完善和改進，促進我國機械制造業(yè)的綜合發(fā)展。

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