淺談紡織機械的綠色設(shè)計分析研究

摘要：所謂綠色設(shè)計就是指從產(chǎn)品的設(shè)計階段充分考慮產(chǎn)品的設(shè)計、制造，直至最后的報廢處理對環(huán)境的影響。綠色設(shè)計可以有效地解決制造業(yè)對環(huán)境帶來的污染問題，綠色設(shè)計理念越來越受到人們的追捧。紡織業(yè)作為我國的重要經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，其機械設(shè)備的綠色設(shè)計直接關(guān)系著紡織業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和市場競爭力。文章主要對紡織機械的綠色設(shè)計進(jìn)行了必要的分析。

關(guān)鍵詞：紡織機械；綠色設(shè)計；競爭力；可拆卸性設(shè)計；人機工程學(xué)設(shè)計

中圖分類號：TS103 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0013-03

1 紡織機械綠色設(shè)計體系的基本結(jié)構(gòu)

在對紡織機械進(jìn)行綠色設(shè)計時，往往并不是一次性完成的，而是需要經(jīng)過很多次的分析和改進(jìn)才能夠得到真正滿意的設(shè)計結(jié)果。根據(jù)機械設(shè)備綠色設(shè)計的基本理念，在進(jìn)行綠色設(shè)計時應(yīng)該按照以下的方法進(jìn)行設(shè)計：首先，設(shè)計應(yīng)該從實際的生產(chǎn)需要出發(fā)，結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)庫和知識庫對機械設(shè)計的選材、結(jié)構(gòu)、工藝、包裝等多方面進(jìn)行考慮，最后得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)計方案；其次，根據(jù)得到的設(shè)計方案的CAD模型、數(shù)據(jù)庫以及知識庫信息，從機械產(chǎn)品生命周期的角度出發(fā)，得到設(shè)計方案相關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟以及環(huán)境等信息；再次，根據(jù)上述獲得信息的自身特點，從相應(yīng)的模型庫中找到適合的評價方法，并對設(shè)計方案進(jìn)行相應(yīng)的評價；最后，通過評價獲得相應(yīng)的結(jié)果，從而判斷整個設(shè)計方案的好壞。那些不符合設(shè)計要求的設(shè)計方案需要進(jìn)行相關(guān)的缺陷改進(jìn)，然后再進(jìn)行評價，直到評價結(jié)果符合相應(yīng)的設(shè)計要求為止。對通過評價的設(shè)計方案還應(yīng)該進(jìn)行必要的評價分析，找出眾多設(shè)計方案中最為合理科學(xué)的方案。這一綠色設(shè)計體系是紡織機械開展綠色設(shè)計的基本指導(dǎo)。

2 紡織機械綠色設(shè)計的主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 機械設(shè)計綠色材料的選擇

紡織機械制造所使用材料的綠色程度直接關(guān)系著整個綠色設(shè)計過程以及最后的產(chǎn)品，因此，所使用的材料應(yīng)該建立在綠色材料的基礎(chǔ)上。綠色材料應(yīng)該具備以下幾個基本特點：材料的污染、成本、能耗等水平較低，而且材料的加工過程應(yīng)該產(chǎn)生較少或沒有污染，材料可以在日后進(jìn)行回收利用。在具體的設(shè)計過程中，機械防腐外殼盡量采用不銹鋼來替代電鍍進(jìn)行加工，必須使用電鍍的應(yīng)該用對環(huán)境危害較小的鎳磷鍍；紡織機械的傳動部分設(shè)計時盡量采用那些耐磨性能較好的高分子材料，這樣可以有效地提升紡織機械中各種傳動部件的使用壽命，避免產(chǎn)生因為傳動部件水桶效應(yīng)而使紡織機械使用壽命大大減少的現(xiàn)象；機械的制造材料盡量選擇那些強度高、重量小的材料，在滿足相關(guān)安全設(shè)計要求的前提下，大大降低了設(shè)備運行過程中的能耗損失；在符合相關(guān)機械強度和剛度要求的前提下，盡量利用非金屬材料來替代金屬材料，這樣不僅可以減少機械運行過程中噪音和振動，還可以有效地降低制造成本。

2.2 規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的綠色設(shè)計

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各類產(chǎn)品的更新速度不斷提升，但是產(chǎn)品的更新并不是說原來產(chǎn)品中的所有零部件都需要更換，大多數(shù)只需要對機械的核心部分進(jìn)行升級即可，因此紡織機械的設(shè)計者應(yīng)該對機械的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性進(jìn)行充分考慮，通過部件的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化可以使部件的重復(fù)利用率和通用性得到有效提升，進(jìn)而只需要對機械的某些部件進(jìn)行重組而實現(xiàn)不同功能，從而滿足生產(chǎn)實際中的需要，對于保證零部件的全生命周期使用有著重要的意義。此外，通過規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計還可以有效地提升生產(chǎn)過程的規(guī)范化操作，使生產(chǎn)所需的機械種類明顯降低，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

2.3 綠色產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于綠色產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，它是接下來相關(guān)設(shè)計的基礎(chǔ)，這一部分設(shè)計的好壞直接關(guān)系著接下來一些細(xì)節(jié)部分的設(shè)計問題。具體到紡織機械而言，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾個問題：首先，當(dāng)前很多紡織機械的給棉部分采用的是開放式的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅造成生產(chǎn)過程中周圍環(huán)境的大量污染，而且對生產(chǎn)人員的身體健康也有著一定的影響，因此這一部分可以設(shè)計為封閉式的結(jié)構(gòu)，降低機械對環(huán)境和人員的影響；其次，紡織機械的機架部分設(shè)計應(yīng)該充分考慮其生產(chǎn)過程中受力和承受應(yīng)變的特點，對這一部分的筋板采取均勻分布的設(shè)計，并適當(dāng)增加筋板的自身厚度，進(jìn)而使得整個機架部分的穩(wěn)定性得到極大提升；再次，紡織機械的圓墻板應(yīng)該采取與錫林軸承座一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，從而極大地提升了其穩(wěn)定性能，避免錫林與圓墻板之間產(chǎn)生不必要的位移，從而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量；最后，在進(jìn)行紡織機械設(shè)計時，應(yīng)該在保證機械使用要求的前提下，盡量將傳動部分的軸承設(shè)計為滑動式，這樣可以在保證不增加成本的前提下，使整個機械的傳動效率得到增加，降低不必要的能耗損失。

2.4 綠色包裝設(shè)計

對于紡織機械的綠色包裝設(shè)計而言，它主要包括以下內(nèi)容：包裝材料選擇、包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及包裝廢棄物的回收利用。在對這一部分進(jìn)行設(shè)計時，產(chǎn)品的包裝結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單化，從而減少包裝材料的使用量。此外，大多數(shù)包裝材料對環(huán)境有著極大的影響，所以在選擇包裝材料時應(yīng)該盡量選擇那些對環(huán)境污染較小的、便于回收利用的材料。上述這種設(shè)計不僅可以有效地降低資源的使用量，還能夠最大化地減少環(huán)境污染。

2.5 紡織機械的可拆卸性設(shè)計

機械設(shè)備的可拆卸性是其能否循環(huán)利用的重要前提和標(biāo)準(zhǔn)，因此在進(jìn)行紡織機械的綠色設(shè)計時應(yīng)該將可拆卸性作為其中一項重要的標(biāo)準(zhǔn)。可拆卸性取決于零部件配合的種類和聯(lián)接方式。在間隙配合、過渡配合和過盈配合中，過盈配合尤其是以壓力機壓入方式裝配的可拆卻性最差；在鍵與銷聯(lián)接方式中，以切向鍵和半圓鍵聯(lián)接的可拆卻性最差；在螺紋緊固、鉚接、焊接等方式中，以鉚接可拆卻性最差。此外，在進(jìn)行可拆卻設(shè)計時，還必須考慮材料相容性原則。材料之間的相容性好，意味著這些材料可一起回收，可減少拆卸分類的工作量。如金屬和塑料之間的相容性差，不能一起回收，必須對其進(jìn)行分類；在其零部件不能重用的前提下，則不必進(jìn)行分類。所以設(shè)計時，盡量將相容材料放在一起，不相容材料之間采用易于分解的聯(lián)接。

紡織機械產(chǎn)品拆卸性設(shè)計過程如下：對紡織機械產(chǎn)品拆卸信息進(jìn)行分析及建模，建立可拆卸時間、拆卸方向范圍、拆卸能量的量化模型，構(gòu)造紡織機械產(chǎn)品零件可拆卸制約矩陣。提出紡織機械產(chǎn)品零件間關(guān)聯(lián)度的概念，作為零件間結(jié)合緊密程度的度量，利用層次分析法對零件間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行定量分析，依據(jù)關(guān)聯(lián)度構(gòu)造了零件間的關(guān)聯(lián)矩陣。通過零件間的關(guān)聯(lián)度矩陣，對構(gòu)成紡織機械產(chǎn)品的各個子部件進(jìn)行子裝配體的聚類，并通過空間幾何約束矩陣的判別和子裝配體的穩(wěn)定性來判斷紡織機械產(chǎn)品零部件進(jìn)行拆卸設(shè)計的可行性。

2.6 人機工程學(xué)設(shè)計

所謂人體工程學(xué)設(shè)計就是指建立在各種人體工程學(xué)理論的基礎(chǔ)上的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)，這一設(shè)計技術(shù)主要是根據(jù)人的心理和生理需求，通過各種科技成果和數(shù)據(jù)來進(jìn)行機械的設(shè)計，從而更好地實現(xiàn)人與機械之間的完美配合，獲得最大的經(jīng)濟效益。

在紡織機械設(shè)計過程中，應(yīng)該充分考慮人體工程學(xué)原理，將原來那種機械設(shè)備色調(diào)單一的設(shè)計進(jìn)行改變，將其設(shè)計為藍(lán)白相間的混合色，從而有效地避免了操作人員產(chǎn)生視覺疲勞，從側(cè)面上提升員工的勞動積極性。對紡織機械的給棉口臺面高度進(jìn)行調(diào)整，使其更加符合人體正常結(jié)構(gòu)，從而有效提升員工工作效率。

3 結(jié)語

總之，對于紡織工業(yè)而言，紡織機械對其發(fā)展和保持競爭力有著重要的影響作用，為了保證自身在激烈的市場競爭中立于不敗之地，除了要對自身產(chǎn)品實施綠色改進(jìn)外，所使用的機械設(shè)備也應(yīng)該采取必要的綠色設(shè)計，這樣才能夠滿足當(dāng)前人員和社會對紡

織企業(yè)的要求，提升企業(yè)自身的實際經(jīng)濟效益。

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（責(zé)任編輯：王書柏）