機械設(shè)計節(jié)能原理及其運用研究

葛杰

摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國對于能源的開采和利用量越來越大，生態(tài)環(huán)境被破壞的現(xiàn)象越來越嚴重，據(jù)相關(guān)資料顯示，大部分企業(yè)國內(nèi)生產(chǎn)總值的成本明顯高于發(fā)達國家的基本成本要求，對于土壤、大氣及水污染的情形非常嚴重已經(jīng)威脅到人民群眾的身體健康。本文主要分析機械設(shè)計節(jié)能的基本原理，同時對其應用進行研究。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；節(jié)能；基本原理；應用研究

1、前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國機械制造業(yè)發(fā)展的速度越來越快，同時其對環(huán)境的影響也越來越重要，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，機械制造業(yè)對全球環(huán)境污染的影響占總污染的70%，大約每年產(chǎn)生七億噸的廢棄物質(zhì)對環(huán)境產(chǎn)生危害，就我國的電器行業(yè)而言，每年產(chǎn)生的廢物電器約為1600萬臺，如果對這些廢棄物品不進行合理的處理，不僅會浪費資源，還會對環(huán)境造成一定程度的影響，因此，開展機械設(shè)計節(jié)能有非常重要的現(xiàn)實意義，同時具有可行性，會對我國的環(huán)境保護發(fā)展產(chǎn)生相當程度的積極作用。

2、機械設(shè)計的背景及原理

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于能源的利用和消耗逐漸增大，導致環(huán)境惡化問題日益嚴重，對于自然生態(tài)和人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懺絹碓絿乐?。由于中國在改革開放初期一直注重工業(yè)化的發(fā)展，沒有對環(huán)境問題給予相當程度的重視，造成環(huán)境問題被破壞的現(xiàn)象越來越嚴重。因此，需要關(guān)注環(huán)境問題的發(fā)展和保護。我國在1972年就提出了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，注重經(jīng)濟增長處于長期發(fā)展的模式中，但是由于這一時期，我國還沒有開始改革開放，經(jīng)濟發(fā)展和社會效益比較落后，工業(yè)化發(fā)展比較落后，國家的生態(tài)環(huán)境還比較好，但是在1978年，改革開放之后，國家在初期一直大力發(fā)展重工業(yè)，為了提高經(jīng)濟效益的發(fā)展，對我國的資源和能源進行過度開采，導致我國的環(huán)境破壞現(xiàn)象越來越嚴重。因此，我國在2003年提出“科學發(fā)展觀”的政策，促進人與自然和諧發(fā)展，合理有效的保護生態(tài)環(huán)境，增強生態(tài)資源和能源的使用效率，減少工業(yè)廢水和污染物的排放，是我國發(fā)展的當務之急。機器設(shè)備的能源消耗和尾氣排放是我國環(huán)境污染和破壞的重要原因之一，為了對環(huán)境進行合理有效的保護和治理，就需要開展節(jié)能減排促使，進行機械設(shè)計節(jié)能的開展，對環(huán)境進行有效的治理，提高經(jīng)濟效益。機械設(shè)計是按照使用要求對機械的工作原理、組成部分、運行模式、能量傳送、各部件的形態(tài)等進行規(guī)劃、分析、研究和計算，以及將其從理論的規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H制作基礎(chǔ)的工作流程。機械設(shè)計是機械工程主要的構(gòu)成成分，也是決定機械效能的重要因素。為了減少機械類機器對環(huán)境的污染和破壞，就需要開展機械設(shè)計節(jié)能，其基本原理為：對實際機械體系的效能、動力能量、運行的使用效力以及機械體系的耗能速率等進行整合，然后運用相關(guān)的數(shù)學函數(shù)進行分析計算，通過一系列的設(shè)計計算和合理分析最終有效歸納合成，形成機械設(shè)計節(jié)能的工作原理，減少能源的消耗，促進可持續(xù)發(fā)展政策的進行。

3、機械設(shè)計的節(jié)能原理應用

開展機械設(shè)計節(jié)能，對于環(huán)境保護而言，有非常重要的作用。在機械設(shè)計節(jié)能中，為了減少能源的浪費，就需要對動力效能進行深入研究，包括：機械體系的動力勢能、機械運行時效以及運行速率等進行調(diào)整，增強機械使用的時效性和有效性，在一定程度上降低機械使用能源的功率，優(yōu)化機械體系動力勢能的變化速率和實際機械運行功率相結(jié)合，為了實現(xiàn)有效的節(jié)能減排，將機械體系中的動力勢能用多個周期函數(shù)進行表示，合理計算動能的結(jié)合，從而提高機械的使用效率，以及降低機械的能源消耗，從而起到保護環(huán)境的目的。由于機械設(shè)計節(jié)能基本原理，能夠有效的減少能源的消耗，因此，機械設(shè)計節(jié)能基本原理被廣泛的應用在實際生活和發(fā)展中，由于機械設(shè)計節(jié)能的基本原理是利用質(zhì)點系動能定理所研究出來的，質(zhì)點系動能定理即在靜止參考系中，系統(tǒng)由多個質(zhì)點組成，對每一質(zhì)點用動能定理，然后求和后得到質(zhì)點組動能定理，即質(zhì)點組動能的變化等于質(zhì)點組受的外力和內(nèi)力做功之和（動能定理），也被稱為系統(tǒng)動能定理。因此機械設(shè)計節(jié)能的實用性和有效性也非常明顯。升降機械是利用也太壓力容器或者鏈條促使升降設(shè)備進行移動，主要進行高空作業(yè)或者高空維修。由于升降設(shè)備主要是進行高空作業(yè)，就需要很大的動力能量才能將設(shè)備送至一定的高度，進行實際施工作，因此，升降機械的能源消耗量是比較大的，就需要對其進行改進。從升降機械實際工作的流程中，可以發(fā)現(xiàn)其在升降這一環(huán)節(jié)中消耗的能源比較大，產(chǎn)生的功率比較高，由此，將機械設(shè)計節(jié)能的工作原理應用在升降機械設(shè)計中，依據(jù)電梯的設(shè)計標準進行合理的機構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計，降低升降機械的耗能量，使用的公式主要為：Q（t）r1=Pr2，其中，r1：升降物品的半徑；r2：升降設(shè)備的半徑；P：升降設(shè)備的衡量標準；Q（t）：升降物品的質(zhì)量。將機械設(shè)計節(jié)能基本原理應用在升降機械設(shè)計中，能夠有效地降低升降過程中的能源消耗和浪費。機械加工是指一種機械設(shè)備對需要加工對象實現(xiàn)外觀形狀或者實際效能方面改變的流程，在實際生活中，很多的日常設(shè)備都是經(jīng)過機械加工形成的，比如：衣柜、電腦桌等。由于現(xiàn)在生產(chǎn)經(jīng)營講究效率和質(zhì)量，一直采用電腦自動機械化進行生產(chǎn)，因此，在進行機械加工設(shè)備中，就避免不了使用沖壓、焊接等機器，就利用焊接工具而言，對加工對象進行加工按照圖紙改造時，需要電力給予支持，勢必會在整個加工流程中，浪費一定的能源。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。

4、結(jié)束語

綜上所述，本文主要研究機械設(shè)計節(jié)能的基本理論和機械設(shè)計節(jié)能基本理論的應用。由于社會發(fā)展速度的加快，忽視了環(huán)境保護，造成了嚴重的環(huán)境污染，不利于社會整體的發(fā)展。而機械設(shè)備及其機械制造業(yè)在我國發(fā)展中占據(jù)很大的比重，對環(huán)境的影響尤為嚴重，因此，需要開展機械設(shè)計節(jié)能，對我國的機械設(shè)備進行完善和改進，有效地降低機械設(shè)備使用中的能源消耗。

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（作者單位：機械設(shè)計節(jié)能原理及其運用研究）