機械制造及自動化中的節(jié)能高效設計理念

石樂萌

摘 要：經(jīng)濟的迅速發(fā)展對于人們的生活所產(chǎn)生的影響是非常廣泛的，主要表現(xiàn)在提高了人們的生活水平，但同時也增加了能源消耗的負擔，地球中的各類能源是有限的，要想實現(xiàn)工業(yè)的可持續(xù)性的發(fā)展就必須想辦法實現(xiàn)能源利用的優(yōu)化，響應國家關于節(jié)能減排的政策方針，耗能極高的機械制造業(yè)和自動化產(chǎn)業(yè)需要積極的提出一些減少能耗的策略，進而促使企業(yè)自身的長遠發(fā)展。

關鍵詞：機械制造；自動化；節(jié)能設計

1 機械制造及其自動化發(fā)展狀況

1.1機械設計制造發(fā)展現(xiàn)狀

機械制造在我國發(fā)展以來，以非?？斓乃俣仍诓粩嗟匕l(fā)展。在我國的工業(yè)發(fā)展中起著越來越重要的作用。由于近年來隨著計算機行業(yè)的發(fā)展，更多的將計算機集成技術運用到了機械制造業(yè)中，使機械制造很好的與自動化相結合，機械制造業(yè)的自動化，使其更加快速"安全地完成作業(yè)，極大地推進了機械制造業(yè)的快速發(fā)展，效率高成為現(xiàn)在機械制造及其自動化的一個代名詞。機械制造及其自動化雖以極快的速度發(fā)展起來，并且起到了很好的帶動作用，但是應當注意到，我國的機械制造及其自動化仍然處于初級階段，需要從各方面去發(fā)展。另一方面，我國的機械制造與自動化起步比較晚，許多技術不是很成熟，與發(fā)達國家相比，存在很大的差距。需要在技術上去追趕，同樣由于技術上的落后，產(chǎn)品質量往往不是很好，需要在產(chǎn)品質量上進一步加強。這是我國現(xiàn)階段機械制造及其自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，應該看到進步，但更重要的應該是看到不足，進一步發(fā)展它的技術。

1.2機械設計制造中節(jié)能設計的優(yōu)勢分析

節(jié)能的機械設計與制造理念其優(yōu)勢分析，主要在于優(yōu)先于傳統(tǒng)的機械設計制造理念。近年來，我國對于節(jié)能機械設計的研究比較多，發(fā)展的也比較深入。對于節(jié)能機械設計理念而言，從某種程度上可以理解為自然環(huán)境設計、生態(tài)設計以及環(huán)境意識設計等等。其主要的內(nèi)涵在于對制造所需要的自然資源進行循環(huán)再利用，減少對環(huán)境的影響以及機械的循環(huán)利用等等。機械的產(chǎn)品設計要滿足可回收、可拆裝并能夠重復利用等等，這是節(jié)能機械設計理念的新要求。

2 如何在機械制造與自動化設計中加入節(jié)能理念

要想將節(jié)能理念深入的滲透到機械制造與自動化中，必須做好以下幾個方面的工作。

2.1機械制造與自動化中設計階段的節(jié)能

在機械設計制造中，節(jié)能技術應該是首要考慮的事項，尤其是在設計階段。通常設計階段需要對整個系統(tǒng)進行總體規(guī)劃，在設計階段對節(jié)能考慮得周全與否以及規(guī)劃得是否合理，對于最終機械系統(tǒng)的能源利用效率有著決定性的影響。通常制造機械中最常見的部分就是發(fā)動機和液壓系統(tǒng)。設計發(fā)動機系統(tǒng)比選擇優(yōu)良的排放系統(tǒng)，選用低油耗、低排放、低噪音和高效率的環(huán)保型發(fā)動機更為重要。這樣不但可以降低整個系統(tǒng)的能源消耗，還可以減輕排放系統(tǒng)的負荷。

液壓傳動中最重要的是保持傳動液壓油的清潔度，精心設計的液壓系統(tǒng)是保障機械系統(tǒng)節(jié)能、高效和環(huán)保的重要環(huán)節(jié)。精心設計的液壓系統(tǒng)可保證油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質長時間保持在正常工作范圍，減少液壓元件故障率與磨損、延長常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率，延長換油間隔時間，減少對周邊作業(yè)環(huán)境的污染。比如為了保證液壓系統(tǒng)的壽命，采用耐腐蝕、防老化、具備優(yōu)良密封性能的進口優(yōu)質膠管；設計過程中在可能的情況下盡量使用硬管，對只能使用軟管的部分可以設計液壓油回收裝置，以便在軟管破裂時能夠回收液壓油而不致對環(huán)境造成污染。

機械設計過程實用化虛擬現(xiàn)實技術，成為設計初期的主要方式。計算機技術的長足發(fā)展使得機械制造和自動化的設計、優(yōu)化和實際的使用結果都可以事先在計算機中模擬出來，這也是機械設計制造設計未來的發(fā)展方向。通過計算機模擬環(huán)境先將所要設計的系統(tǒng)建立虛擬模型，并賦予這些模型同現(xiàn)實中同樣的物理性質，使用計算機進行預先演算，尋找設計產(chǎn)品的缺陷。在這個過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷可以直接修改計算機模型，然后重新演算，直到符合要求之后再進行生產(chǎn)制造。與傳統(tǒng)的設計流程相比，很多需要設計圖紙和樣品制造的環(huán)節(jié)都可以減少甚至完全不需要。這樣的設計方法可以縮短設計周期，減少生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題的可能性，由于成功率的提升，消耗資源環(huán)節(jié)的減少可以有效降低企業(yè)的成本，同時也能減少環(huán)境污染。

2.2需要從機械材料等方面進行節(jié)能設計

所謂的機械材料的節(jié)能度就是指在設計階段應該將回收的可利用的各種材料充分的利用，減少能源的消耗，之所以增加對可再回收的資源與材料的利用是為了降低的機械生產(chǎn)過程中各類廢物、廢氣和廢水的產(chǎn)生對于環(huán)境造成的各類不良的影響，其中最重要的是對各種結構零件的回收，零件的無毒無害的特點可以使得機械生產(chǎn)的再生率得到極大的提升，避免資源與材料的浪費；對于其他方面的材料的選擇上也應該以輕質量的材料為主，這樣的話就可以減小機械生產(chǎn)過程中機械本身的負荷，進而間接的減小能源的消耗并延長機械的使用壽命。

2.3設備運轉過程的節(jié)能措施

機械設備在制造完畢后，就是在運轉過程中的消耗能源，利用先進的完全智能化的管理系統(tǒng)，可以控制運轉過程中實時消耗的能量。智能化的管理系統(tǒng)可以控制大到整個生產(chǎn)線小到每個開關，通過各種先進的傳感器實施收集生產(chǎn)過程中的相關數(shù)據(jù)，動態(tài)地調(diào)節(jié)生產(chǎn)設備令其同生產(chǎn)負荷相適應，用最小的能源消耗來滿足生產(chǎn)需求。以制造業(yè)的一般生產(chǎn)線來講，通常只是某一部分的設備需要一直運轉，其他的部分設備是在需要的時候才使用。這些設備有的可以直接關閉，有的需要保持在待機的狀態(tài)，通過及時關閉不需要的設備并讓必須待機的設備運轉在最小消耗下，這就可以減少不必要的能源消耗，降低生產(chǎn)成本。

3 結語

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)機械制造與自動化產(chǎn)業(yè)也在蓬勃興起。機械制造與自動化的發(fā)展，帶來的不僅僅是經(jīng)濟的利益，也有對環(huán)境的污染等，因此，在其中注入節(jié)能的設計理念，才能使機械制造與自動化產(chǎn)業(yè)更上一層樓，使國家的制造業(yè)經(jīng)濟也能長久持續(xù)地發(fā)展下去。

參考文獻

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（作者單位：英利能源（中國）有限公司）