人性化的綠色環保機械設計探討

盧雪紅

蘭州資源環境職業技術學院機電工程系 730021

大工業機器時代的機械是冰硬的、古板的、沒有節制的，傳統機械設計將機械視為工業生產的工具，很少考慮到人的感受和環境的因素。但是，隨著社會的進步、時代的發展和環境問題的惡化，人們開始意識到機械工程產品是不能離開人的感受和外部環境而存在的。這就催生了機械設計新理念——以提高工程人員操作的舒適度、安全性，降低能耗，減小環境污染為目的的綠色環保機械設計理念。本文從人性化的角度對綠色環保機械設計問題進行了簡單的探討，希望能夠為相關從業人員帶來一定的啟示。

1 綠色環保材料的選擇

在選擇綠色環保材料的時候，盡量要滿足以下原則：

選用可再生利用的材料和資源，材料要滿足可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環境無害的要求，尤其是結構件的設計應該盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結構和無毒材料，要以提高工程機械材料的再生率為目的。

要本著長壽命、低能耗及減輕重量的原則，延長產品的壽命就是減少生產、降低報廢率，降低能耗就是減少污染，減輕重量就是減少材料和資源的消耗?；谶@一原則，在設計中應該在保持主機各項性能參數的前提下，盡最大可能減少主機和附屬作業裝置或機具的體積和重量，同時提高動力傳動系統零部件的強度和耐久性能，以實現機械系統的輕量化和高效率。

要選擇低環境負荷的材料，各部件的材料盡量不要選擇含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料，在儀表、散熱器及蓄能電池的生產中，應該盡可能減少鉛的使用量，在主機附屬零部件的使用方面，應該盡量選用新型的高科技環保材料。

處理廢棄零部件要把污染降到最小，降低綜合處理成本，應滿足解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收的要求。

2 綠色環保機械設計

2.1 發動機的選擇

在選擇發動機的過程中，要選擇低油耗、低排放、低噪聲、高效率的低公害發動機，比如環保型水冷增壓柴油機對環境的污染就比較小，可以采用先進的科學技術、工藝或者燃料來降低排放、減小噪聲、減小油耗。

2.2 降低機械產品的振動和噪音

這是機械設計中最令人關注的問題，降低整機的噪音不但體現了環保理念，也貫徹了人性化的宗旨。比如，在裝載機的設計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統就能克服整機動力傳動系統與車架之間的共振、噪聲及對動力系統的疲勞破壞；后橋設計成中心擺動結構能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統不停沖擊所產生的振動與噪音，避免在崎嶇不平的道路上整機各部件相互沖擊所產生的噪聲。除此之外，主機的結構和系統的設計也可以產生減振降噪的效果，比如可以用液壓馬達的驅動方式來代替發動機驅動冷卻風扇，從而實現降低噪聲的目的，也可以通過優化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節流和油管振動產生的噪聲，還可以在機罩等覆蓋件處設計粘貼吸音隔音材料。為了更好地體現人性化的宗旨，可以設計全密封整體式駕駛室，實現密封減振，隔音降噪的目的。

2.3 液壓系統的清潔和防滲漏

機械工程的液壓系統至關重要，因此要注意保持液壓系統的清潔。在機械設計階段要精心設計工程機械液壓系統，這樣可以起到去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質的作用，還可以減少部件的磨損與故障，延長一般部件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率。做好液壓系統的清潔還可以避免液壓油在工作中溫度升得過高過快，減少污染，延長換油時間。此外，還可以通過采用增壓液壓油箱，改善泵的吸油效果，延長使用壽命，防止外界灰塵和水分進入油箱，達到保持液壓系統清潔的目的。同時還要做好液壓系統的防滲透工作，因為一旦滲漏，造成的環境污染是非常大的，因此，要采用耐腐蝕、防老化、具備優良密封性能的優質膠管作為液壓管道，要減少軟管的廢棄量，設計時盡可能使用硬管，對于必須采用軟管的設計要提前進行優化，防止滲漏污染。

2.4 節能設計

降低能耗是機械設計的一個重要理念，因此，在對系統進行整體設計的過程中，一定要做好高效節能設計。一般在設備選型的時候可以選用高效節能發動機，同時采用雙泵分合流技術、液壓負荷傳感技術和靜液驅動技術等設計方式來達到高效節能的目的。

3 人性化的設計

在貫徹機械設計的環保理念時，還要始終堅持以人為本，貫徹人性化的設計策略。人性化設計旨在提高操作人員的安全性和舒適度，甚至可以將體驗的理念融入到機械設計當中，實現綠色機械設計的個人化。人性化的設計主要包括：

在設計駕駛室的過程中，要充分利用人機工程學設計原理，設計防紫外線的封閉式玻璃安全環保駕駛室，在充分保證駕駛員安全的前提下，加裝各種裝置來方便操作，并且提高駕駛室的舒適度，改善從前生產一線的惡劣工作環境，以提高工作效率。

集中潤滑系統的配置，要改善過去手動加注潤滑脂的狀況，研制自動定時加注潤滑脂的設備，比如集中潤滑系統，精確計算后自動定量加油，環保方便。對小型機械可以采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設計二級防塵結構以降低成本，防止油脂排出和異物進入。

個性化外觀設計，未來的機械行業將會和IT產業一樣，個性化的產品將會贏得更多的市場份額，因此，要注重產品外觀的設計，包括造型、顏色、識標牌等等，給人以美感和親切感，實現人機和諧。

自動化控制的人性化設計，要采用計算機智能控制技術，實現自動判斷，自動配置，通過自動控制和操縱提高舒適度。

可靠性設計，要提高整機的可靠性，采用已經成熟的技術元件，避免過多地更換元件，否則不但會增加污染，同時也不符合人性化的設計原則。

4 結語

人性化設計理念和環保設計理念是當前工業設計界的兩大理念，機械工程設計也一定會沿著這一趨勢前行，因此，從以人為本的角度開發研制環保型節能機械是機械工程產品今后的發展趨勢。

[1]劉杰，李朝峰，孫偉，聞邦椿.基于現代綜合設計法的產品廣義質量評價研究［J］.機床與液壓，2007（10）.

［2］謝敏，張學召.現代機械行業未來前景探討［J］.魅力中國，2010（28）.

［3］唐勇軍，郭鐘寧.機械工程專業本科畢業設計關鍵問題探討［J］.現代商貿工業，2008，20（5）.