自動化冶金機械制造中的節能設計及應用

董 菲

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

技術背景：為降低工人的勞動強度，提高自動化水平，提高勞動生產率，機械制造與自動化密不可分，為我國經濟快速發展提供強大動力。傳統機械制造業中的高能耗和高污染嚴重阻礙了機械制造業健康發展，因此，將節能設計理念應用在機械制造與自動化中是十分必要的，通過節能技術的推廣可以極大程度地解決機械制造生產中的高能耗、高污染等諸多問題，同時對提高機械制造生產效率，降低能耗和保護環境具有重要的意義。

1 節能設計在機械制造與自動化中應用的重要意義

我國各行各業的發展提供裝備，同時，它也是評價國家工業化程度的指標之一。隨著經濟發展技術進步和信息化技術的不斷推進，機械制造與自動化也在飛速的發展，但是在發展的同時也暴露出高能耗和高污染的問題，不僅消耗和浪費了寶貴的自然資源，也給環境帶來了極大的破壞，因此，需要將節能設計理念用于機械制造和自動化技術的開發和應用。一方面節能技術可以減少機械制造中的高能耗問題，通過使用清潔能源和可再生資源降低機械制造的生產成本，同時，也可以提高資源的利用率，提高機械生產效率。另一方面節能技術可以降低機械制造的高污染問題，通過在機械制造與自動化中使用節能技術對于提高機械制造的生產能力和保護自然環境都有重要的意義。

2 節能設計在機械制造與自動化中的應用策略

2.1 科學選擇節能設計流程

眾所周知，產品結構和材料的設計環節是機械制造自動化設計過程中最重要也是最為核心的環節，因此要想使整個機械制造自動化的設計節能環保就應該在其結構和材料的設計過程中就融入節能設計的理念，在產品制作結構方面相關設計人員應該不斷優化設計方法，提升設計過程中的科技水平選擇節能的設計流程，我們知道不同的設計方法以及不同的設計流程，在能量消耗以及污染排放方面具有很大的差異，因此應該在產品的生產、加工過程中對設計方法、設計流程以及制造工藝進行優化，使他們都處于最佳狀態使得整個機械制造過程實現節能設計要求。

2.2 優化機械設計

在機械設計中采用節能設計的理念主要在于提高生產效率、節約資源和降低污染排放等方面，可以在以下幾個方面進行優化設計：第一，使用環保型發動機。發動機作為機械制造中重要的設備，其能耗和污染對外部環境有巨大的影響，因此，選用環保無公害的發動機可以有效降低油耗，對于減少噪聲污染和環境污染有重要的幫助。第二，液壓系統的節能設計。液壓系統是確保機械系統正常運轉的保障，因此，要在液壓系統的設計中融入節能設計來延長液壓系統的使用壽命和工作效率。一方面在油液的選擇上要有嚴格的要求，不能含有絲毫雜質，確保液壓系統的整體清潔，從而降低液壓元件的磨損，另一方面對液壓系統的管線設計要注重選材，優先選擇密封性能和不易老化的材料，這樣不僅能夠提高液壓系統的使用壽命，也可以減少連接管線的破壞導致油液溢出造成環境污染。第三，自動加脂裝置的節能設計。傳統手動加脂存在一些問題，比如加脂效率低下，耗費大量時間和人力，在加脂的過程中還有可能造成油液的溢出污染環境，因此，要設計自動加脂裝置來節能減排，實現設備定時自動加脂。可以通過設計一個自動潤滑系統來解決以上問題，通過設置在各鉸銷位置的傳感器來檢測黃油含量，一旦低于設定值，傳感器接收到信號使自動潤滑系統工作，計算出具體的黃油需求量來實現自動加脂，既能夠精準控制加脂的時機也能夠控制加脂量，防止過多溢出造成污染或過少無法起到潤滑的作用。第四，駕駛室的節能設計。對駕駛室進行人體工學改造有利于保持駕駛員的工作狀態，降低勞動辛苦程度，從而實現工作效率的提升。

2.3 改善生產工藝

按照節能設計的要求來改進機械加工制造生產工藝能夠極大程度地提升產品質量和減少能耗和污染排放，因此，可以從以下幾個方面進行生產工藝的改善：第一，優化產品結構。越簡單的機械結構需要的零部件越少，加工方法也越簡單，在生產制造的過程中耗能和產生的污染也會減少。因此，在改善生產工藝之前先要對產品進行充分的調研，在確保功能性的前提下，進行結構和形狀的優化，通過優化形狀和結構降低加工難度，從而達到節能減排的目的。第二，根據加工材料合理選擇加工工藝。根據不同原材料需要選擇適合的加工工藝，同一種原材料有不同種類的加工方法，需要根據企業現有的加工設備和節能減排的要求來選擇適當的加工工藝，比如鍛壓是常見的零件加工方法，有冷、溫和熱鍛壓3種方式，其中，熱鍛壓的能源利用率低于前2種，但是冷鍛壓工藝比后兩者造成更多的環境破壞，因此，要選取溫鍛壓工藝進行零件加工。第三，合理安排加工順序對于節能也十分重要，在機械制造中合理的加工工序不僅能夠減少設備的空置時間，降低無效用能耗，也能夠提高機械生產效率，因此，基于節能設計的理念需要對傳統的加工順序進行改善。比如在冷軋薄板的生產中需要合理安排加工順序，將復雜形狀的加工放在退火處理之后進行，這樣可以提高加工的效率。第四，運用精益生產思想進行改善現場管理。運用5S技術對生產環境進行改善，提高生產環境的整潔性減少污染的排放，用看板管理提升生產效率，在生產中盡可能做到零庫存，這樣可以大幅度降低原料的浪費和中間環節的資源占用。第五，嚴格生產管理體系建設，提高生產過程的監督考核，杜絕隨意浪費原料和污染隨意排放的問題，確保每個工序環節都進行節能優化設計。

3 結語

綜上所述，機械制造與自動化是我國經濟發展的重要推動力，但是，現階段我國機械制造業存在高能耗和高污染的問題，通過引入節能設計理念來降低資源消耗，減少污染排放具有重要的作用。將節能設計理念應用機械制造與自動化中，要優化機械制造設計方法和制造工藝，做到節能減排的同時提高機械制造的生產效率，提高制造企業的經濟效益，使得行業能夠可持續發展，為諸多行業發展體借鑒。