工程機(jī)械自動化中節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用

王 磊

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

節(jié)能環(huán)保除了是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵，還是一個國際熱點。該理念與各個國家、地區(qū)甚至每個人都密切相關(guān)。要達(dá)到節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，工程機(jī)械自動化設(shè)計人員在實際設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)充分滲透節(jié)能環(huán)保理念，以此提高資源利用率，減少不必要的能源消耗。

1 工程機(jī)械自動化中節(jié)能設(shè)計要求

1.1 環(huán)保材料的使用

在工程機(jī)械自動化設(shè)計過程中往往需要使用一系列材料，那么為實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，應(yīng)當(dāng)在選擇材料時嚴(yán)格遵守環(huán)保高效這一原則，優(yōu)先選擇能夠回收與再生的材料，降低對重金屬材料、貴金屬材料、稀有金屬材料的利用率。部分材料因為特定原因損壞的概率較高，在處理特殊部位時需要使用非金屬材料、塑料材質(zhì)環(huán)保材料。另外對于設(shè)備配件，需要選擇易于更換、能夠循環(huán)使用的配件，由此可見環(huán)保資源化與無害化趨勢。并且材料報廢同樣需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實施。

1.2 設(shè)計要融合質(zhì)量輕、適用性好、壽命長的特點

對于設(shè)計出的節(jié)能型工程機(jī)械產(chǎn)品，需要確保其質(zhì)量輕、使用時間長、可大范圍應(yīng)用。這部分產(chǎn)品的適用范圍越廣，其更換頻率便會隨之降低，進(jìn)一步提高利用率。一般而言，質(zhì)量輕的設(shè)計會對材料提出相應(yīng)要求，利用較輕產(chǎn)品能夠減小生產(chǎn)使用期間形成的荷載，以此取得良好節(jié)能效果。同時工程機(jī)械自動化設(shè)計還需要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，確保設(shè)備具有優(yōu)越功能，盡可能提高產(chǎn)品與配件的利用率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。

2 工程機(jī)械自動化中節(jié)能設(shè)計理念應(yīng)用的意義

隨著時代不斷發(fā)展，工程機(jī)械自動化設(shè)計應(yīng)運而生并緊跟其發(fā)展步伐，將自動化控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)作為核心技術(shù)，同時發(fā)揮軟件編程技術(shù)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的輔助作用，為現(xiàn)今的科學(xué)和工業(yè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。當(dāng)下，在社會工業(yè)生產(chǎn)中必須使用自動化機(jī)械設(shè)備，只有這樣才可以提高生產(chǎn)效率，減小勞動強(qiáng)度，摒棄繁雜的人工操作，簡化生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本。特別是近年來，無論是計算機(jī)技術(shù)還是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都取得長足進(jìn)步，進(jìn)一步推動機(jī)械自動化設(shè)計發(fā)展。然而我國工程機(jī)械自動化發(fā)展時間較短，尚有大量技術(shù)不夠成熟，存在嚴(yán)重的能源消耗和污染問題。能源消耗大表示排放量大，勢必影響自然環(huán)境。同時由國內(nèi)外能源開發(fā)和使用狀況及趨勢來看，任何主流能源均無法達(dá)到取之不盡用之不竭的效果，不斷凸顯能源衰竭現(xiàn)象?；诖嗽絹碓街匾暪?jié)能設(shè)計。該理念的原則包括綠色、節(jié)能、環(huán)保，將緩解環(huán)境污染、降低自然資源利用率作為目的。在現(xiàn)階段行業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，日益增大對該理念的需求，并且與時代發(fā)展同步，應(yīng)加強(qiáng)利用與推廣。

3 工程機(jī)械自動化中節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀

從20世紀(jì)70年代至今，國內(nèi)工程機(jī)械領(lǐng)域迅猛發(fā)展，與此同時信息技術(shù)越來越成熟，大力促進(jìn)機(jī)械制造和自動化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，為工程機(jī)械制造行業(yè)注入更大活力，推動工程機(jī)械制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程，大大提高其便利性與安全性。從工業(yè)宏觀角度來說，在工業(yè)領(lǐng)域中機(jī)械行業(yè)具有重要價值和意義，隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，大力促進(jìn)機(jī)械行業(yè)發(fā)展進(jìn)步，并且目前機(jī)械行業(yè)的一個主要發(fā)展趨勢為機(jī)械自動化。雖然現(xiàn)階段機(jī)械自動化已經(jīng)取得相應(yīng)成果，但是在自動化發(fā)展過程中仍舊存在較多限制因素。當(dāng)下，亟須處理的問題是能耗大，隨著社會迅猛發(fā)展帶來了能源消耗過大的問題，與此同時嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境、導(dǎo)致能源短缺，所以在工程機(jī)械自動化發(fā)展中越來越重視節(jié)能設(shè)計。在完成工程機(jī)械自動化節(jié)能設(shè)計之后，有效減少能源消耗。除此之外，結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)實際情況來看，相關(guān)節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械自動化中的關(guān)鍵技術(shù)，科學(xué)合理管控機(jī)械制造各環(huán)節(jié)，不斷加強(qiáng)應(yīng)用滲透節(jié)能設(shè)計理念，以此促進(jìn)工程機(jī)械行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 工程機(jī)械自動化中節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用實踐

4.1 應(yīng)用實例分析

以智能鍋爐為例，它是將節(jié)能設(shè)計理念應(yīng)用于工程機(jī)械自動化中的一個十分有代表的案例。智能鍋爐的主要工作流程包括五部分，分別為傳感器、通信設(shè)備、單片機(jī)、執(zhí)行構(gòu)件、循環(huán)。比如某個工廠實施加工作業(yè)，從上午8~11時工作負(fù)荷達(dá)到70%，從下午13~16時工作負(fù)荷達(dá)到50%，采用人工方式設(shè)定默認(rèn)程序，從下午13時開始，通過傳感器為控制中心傳遞默認(rèn)程序，然后由控制中心向下發(fā)送指令，合理調(diào)整燃?xì)夤?yīng)水平，促進(jìn)設(shè)備自動化生產(chǎn)，以更快速度進(jìn)行調(diào)整防止造成額外消耗，達(dá)到節(jié)能目的。再如工廠加工的智能機(jī)械設(shè)備，這類產(chǎn)品將傳感器、通信等多樣化技術(shù)集為一體，與過去使用的機(jī)械設(shè)備相比，智能機(jī)械設(shè)備具有性能更加優(yōu)越的傳感器，可以根據(jù)默認(rèn)流程完成復(fù)雜度更高的指令，并且能夠減少人為操作的麻煩，當(dāng)實際開展作業(yè)時，通過傳感器采集獲取數(shù)據(jù)信息，以通信設(shè)備為媒介傳送至單片機(jī)，然后單片機(jī)按照默認(rèn)流程并結(jié)合具體作業(yè)需求以及傳感器數(shù)據(jù)，對相關(guān)作業(yè)參數(shù)進(jìn)行自動化調(diào)整，落實切削等操作，大幅提高作業(yè)效率與精準(zhǔn)性，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

4.2 明確節(jié)能設(shè)計理念具體的應(yīng)用思路

工程機(jī)械自動化節(jié)能設(shè)計包含從產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品機(jī)械生產(chǎn)多個環(huán)節(jié)的節(jié)能設(shè)計。在產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)一定要全面考慮分析其可回收性，也就是產(chǎn)品使用壽命終止的時候是否有可回收價值，進(jìn)一步減小對環(huán)境產(chǎn)生的影響。在以往設(shè)計產(chǎn)品時通?？紤]其使用質(zhì)量與壽命。現(xiàn)階段，絕大部分機(jī)械產(chǎn)品的回收利用都比較困難，只能將其當(dāng)作固定廢物進(jìn)行掩埋，既對生態(tài)環(huán)境造成較大污染，也導(dǎo)致產(chǎn)品原材料的浪費。在機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能設(shè)計環(huán)節(jié)，不僅要考慮應(yīng)用清潔能源，并以此為生產(chǎn)過程中的主要能源，例如通過使用風(fēng)能、太陽能發(fā)電，降低火力發(fā)電方式的利用率，加強(qiáng)對自然光照明方式的應(yīng)用，縮短電燈照明時間，從而減小能源消耗，避免造成能源浪費。還要改善優(yōu)化機(jī)械制造工藝，利用制造工藝開展節(jié)能設(shè)計工作，避免生產(chǎn)期間造成原材料浪費，并且提高生產(chǎn)合格率，減少廢品數(shù)量，從而實現(xiàn)原材料有效使用，大大提高生產(chǎn)效率。在機(jī)械產(chǎn)品投入使用之后，一定要保證其循環(huán)利用，一方面需要避免破壞環(huán)境，另一方面應(yīng)回收產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用的原材料，同時節(jié)約能源、降低排放量。

4.3 節(jié)能發(fā)動機(jī)的選擇

在工程機(jī)械應(yīng)用過程中，發(fā)動機(jī)是十分重要的零部件，而且當(dāng)實際投入應(yīng)用時發(fā)動機(jī)會造成極大消耗，因此需要加以改善優(yōu)化，從而促進(jìn)節(jié)能環(huán)保工作貫徹落實。當(dāng)進(jìn)行選擇與設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)選擇能耗小、污染小、利用率高的類型。

4.4 在工程機(jī)械自動化規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

在任何工程項目中，機(jī)械自動化設(shè)計都是非常重要的一個環(huán)節(jié)。對于工程整體質(zhì)量與所取得的經(jīng)濟(jì)效果，機(jī)械自動化設(shè)計理念傾向往往會產(chǎn)生直接影響。所以，工程機(jī)械自動化設(shè)計單位與設(shè)計師應(yīng)當(dāng)提高對整體規(guī)劃設(shè)計重視程度，保證高度體現(xiàn)節(jié)能設(shè)計理念。其一，正式從整體上實施工程機(jī)械自動化規(guī)劃前，相關(guān)設(shè)計人員需要實地調(diào)查研究當(dāng)?shù)丨h(huán)境與資源，以此更加準(zhǔn)確地掌握項目整體規(guī)劃的關(guān)鍵。其二，在開展工程機(jī)械自動化設(shè)計工作時，相關(guān)設(shè)計人員需要在項目中合理有效滲透節(jié)能環(huán)保理念，以此緩解資源浪費現(xiàn)象，減小對環(huán)境的破壞等。

4.5 合理安排工序

在工程機(jī)械自動化中，為有效利用節(jié)能設(shè)計理念，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置制造工序。當(dāng)合理設(shè)置制造工序時，相關(guān)設(shè)計人員需要明確，若工序缺乏合理性勢必延長等待時間甚至導(dǎo)致能源浪費更加嚴(yán)重。所以在實際開展工作時一定要將統(tǒng)籌規(guī)劃工作落到實處，而且基于此合理設(shè)計工序。另外，在工序設(shè)置環(huán)節(jié)相關(guān)設(shè)計人員需要加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計理念向工程機(jī)械自動化中的滲透，而這也是今后工程機(jī)械行業(yè)的一大發(fā)展方向，勢必可以在此條件下不斷提高工程機(jī)械自動化設(shè)計效率。

4.6 在能源利用結(jié)構(gòu)性分配中的應(yīng)用

為了在工程機(jī)械自動化設(shè)計中貫徹落實節(jié)能環(huán)保理念，設(shè)計人員還需要考慮優(yōu)先選用節(jié)能環(huán)保能源，盡量避免由于工廠污染而破壞外界環(huán)境。實際開展工程機(jī)械自動化設(shè)計工作時，為有效利用節(jié)能環(huán)保理念，應(yīng)當(dāng)注意相關(guān)問題和內(nèi)容：首先，企業(yè)需要科學(xué)合理構(gòu)建節(jié)能型能源系統(tǒng)，在開展每一項與工程機(jī)械自動化相關(guān)的工作時，可以提供適合使用的可再生綠色環(huán)保能源，從而實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)；然后，相關(guān)設(shè)計人員還需要綜合考慮工廠附近環(huán)境，最大限度提高對當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的利用率，避免造成不必要的浪費。除此之外，在發(fā)動機(jī)與材料選擇過程中，相關(guān)設(shè)計人員同樣需要以節(jié)能環(huán)保理念為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步凸顯綠色環(huán)保理念。

4.7 液壓系統(tǒng)的防滲漏處理

在工程機(jī)械自動化中，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定性需要科學(xué)合理利用液壓系統(tǒng)。結(jié)合工程實際情況來看，液壓系統(tǒng)漏油問題出現(xiàn)概率較大，一旦發(fā)生滲漏既會造成資源浪費，也會導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。根據(jù)該系統(tǒng)的特征，通過實施相應(yīng)防滲漏處理可以在一定程度上改善液壓系統(tǒng)漏油的情況，確保其處于高效運轉(zhuǎn)狀態(tài)。除了合理采取防滲漏措施，還應(yīng)該適當(dāng)隔離灰塵等容易堆積的物質(zhì)，避免不同組件之間產(chǎn)生較大沖擊力，進(jìn)一步減小運轉(zhuǎn)負(fù)載，優(yōu)化液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)，延長液壓設(shè)備的使用壽命。

4.8 提高工程機(jī)械自動化的加工精度，避免資源浪費

因為存在許多不可抗力因素，比如機(jī)械設(shè)備、車間環(huán)境等，所以在實際開展工程機(jī)械自動化設(shè)計工作的過程中，相關(guān)工作人員難免出現(xiàn)誤差。若要最大限度減小誤差并節(jié)約資源，相關(guān)設(shè)計單位與設(shè)計人員需要制定更高的工程機(jī)械自動化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，一旦發(fā)現(xiàn)誤差便及時深入思考分析，明確工程機(jī)械自動化設(shè)計中出現(xiàn)的漏洞，防止該誤差反復(fù)出現(xiàn)。通過從各個方面分析探索這一類型的誤差問題，相關(guān)設(shè)計人員方可在歸納整合數(shù)據(jù)之后，大大增強(qiáng)加工精確性，從而提高工程機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，在實際開展工程機(jī)械自動化設(shè)計工作時，設(shè)計人員還需要做好零件精加工。眾所周知，機(jī)械設(shè)備內(nèi)部應(yīng)力、系統(tǒng)應(yīng)力、工具磨損情況等都會導(dǎo)致零件制造出現(xiàn)相應(yīng)誤差，所以在工程機(jī)械自動化設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員需要選擇應(yīng)用多種針對性顯著的誤差補(bǔ)償法，比如分化誤差法、均化誤差法，通過使用這些方法提高工程機(jī)械零件精確度。那么，設(shè)計人員方可結(jié)合工程機(jī)械產(chǎn)品具體狀況，針對即將投入應(yīng)用的每種類型的工具做好細(xì)化改良，最大程度確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，大幅減小誤差出現(xiàn)的可能性，防止造成資源浪費。

4.9 升級現(xiàn)有老化的機(jī)械設(shè)備，保證工程機(jī)械自動化的充分利用

在充分發(fā)揮工程機(jī)械制造設(shè)備作用和優(yōu)勢的條件下，設(shè)計人員除了要考慮企業(yè)是否適用，也要考慮由于運用工程機(jī)械自動化系統(tǒng)而造成的污染與能耗問題。通過大量實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前節(jié)能減排問題不斷加劇，特別是企業(yè)中應(yīng)用的機(jī)械制造設(shè)備，在工程機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)，往往為了降低短期支出，忽視節(jié)能減排問題，導(dǎo)致這些設(shè)備的能源消耗越來越大，持續(xù)加重污染，針對該情況企業(yè)將會在此方面加大投入用于維修整改，并且國家也只能承擔(dān)此類人為污染后果。因此，在工程機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計過程中，尤其是大型工程機(jī)械自動化工程，相關(guān)設(shè)計人員需要科學(xué)合理編制設(shè)計方案，做好節(jié)能處理環(huán)節(jié)的設(shè)計。通過運用高科技技術(shù)，在最大程度上降低工程機(jī)械自動化設(shè)計中機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)對能源的消耗，同時最大限度提高工程機(jī)械制造設(shè)備系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，在原材料挑選環(huán)節(jié)，工程機(jī)械自動化設(shè)計人員需要加大綠色環(huán)保理念滲透應(yīng)用力度。通過使用綠色環(huán)保材料能夠盡可能避免造成原材料浪費，減少接下來回收處理環(huán)節(jié)所需投入的資金，進(jìn)一步提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 綠色理念下的機(jī)械設(shè)計指標(biāo)體系

5 結(jié)語

綜上所述，在工程機(jī)械自動化中通過滲透應(yīng)用節(jié)能設(shè)計理念，可以有效促進(jìn)其發(fā)展，基于當(dāng)下工程機(jī)械領(lǐng)域不斷發(fā)展的背景下，仍有十分嚴(yán)重的能源消耗問題，針對該情況，工程機(jī)械企業(yè)應(yīng)當(dāng)高度重視節(jié)能問題，全面深入應(yīng)用探究節(jié)能設(shè)計理念，從而在工程機(jī)械自動化中取得更大節(jié)能設(shè)計效果，減少能源消耗，降低污染物排放量，最終實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，進(jìn)一步促進(jìn)工程機(jī)械制領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展，保障社會穩(wěn)定發(fā)展。