淺析節能設計理念在機械制造與自動化中的運用

梅永琴

摘要：科學技術的發展不斷推動著勞動生產力提高，讓人們的生活方式由最開始的手工勞動，逐步發展為簡單的生產工具和具有簡單功能的機械。隨后蒸汽機、內燃機的出現使利用大規模的機械從事生產活動成為了可能。再到集成電路和大規模集成電路的廣泛應用，讓自動化生產成為了制造業的常態，并且朝著智能化的方向發展。這種技術進步帶來的生產效率突飛猛進的提高，從根本上改變了社會面貌和人們的生產、生活方式。本文主要探討了節能設計理念在機械制造與自動化中的運用。

關鍵詞：節能設計理念；機械制造；自動化

1節能設計理念在機械制造與自動化中的必要性

與傳統的工業制造模式相比，通過節能設計，對人們的生活環境、生產環境、生存環境都有一定的改善，具體優勢表現在：首先可以節約資源，實現資源的回收再利用。機械制造與自動化的節能設計主要包含了對自然環境的設計、生態環境的設計、環境意識的設計等一些方面，通過節能設計不僅可以實現在工業發展過程中對環境的保護，減少環境污染，還可以通過節能設計來實現對報廢機械的回收再利用，這也是節約資源的一個途徑。其次可以進一步減少對工業建設的投資，優化資源配置。機械制造與自動化設計發展需要人們投入大量的人力、物力、資金，通過節能設計的應用，可以改善產業結構，有效配置資源，大大減少對本行業的后期投入量，進而取得更多的經濟效益。再次能夠促進人類與環境的和諧發展。環境保護與可持續發展是我國建設必須遵從的基本原則，通過節能設計的應用，對資源與環境都能起到很好的保護作用，進而促進我國社會和諧發展，也為我國機械制造業的綠色發展打下堅實的基礎。

2我國機械制造與自動化技術現狀及發展趨勢

我國的自動化機械制造起步較發達國家晚，技術相對落后，導致與發達國家制造的產品在質量、可靠度方面都有很大差距，競爭力方面沒有優勢可言。國外的機械制造技術與自動化技術現在已經發展得很完善，目前正朝著智能、環保的方向發展，國內的企業在這方面還存在很大的差距。國內企業應該積極嘗試與國際接軌，目前有些企業通過加強與國際公司的交流或建立跨國公司，已經使自身的技術水平取得了長足的進步，機械制造的自動化程度也越來越高，縮短了與國外企業的差距。但是在最前沿的智能、環保領域還沒有跟上國際的步伐。這需要我國的企業改變發展理念以及國家相關政策的積極扶持，只有通過持續不斷的發展及投入，才能在這些領域發展出我國企業特有的競爭力。

3節能設計理念運用于機械制造與自動化的有效途徑

3.1優化機械結構設計

①發動機的選擇。發動機作為機械工程系統中的核心組成部分，其噪音和排放的氣體對環境造成很大的污染，因此選用環保型的低污染、低公害的發動機能夠有效緩解這種情況，將油耗與排量降到最低，同時還能夠提升機械的動力系統，提高工作效率。②液壓系統的設計。液壓傳動系統的正常運行是機械高效運轉的重要保障，而保證液壓傳動系統正常工作的首要任務就是保證其清潔度，除了對油料的選擇嚴格把控外，在液壓系統的設計上也要堅持節能的原則，徹底清除油液中的磨損物、微塵、雜質，延長換油間隔，降低故障發生率，延長設備的使用壽命。另外在選擇液壓管時要挑選密閉性好，耐腐蝕，抗老化的管材，減少因管道破裂而造成的環境污染。③自動加脂裝置的設計。目前潤滑脂的加注工作多賴以人工操作，手動注入耗時費力又難免造成溢油現象，不僅浪費了資源，對環境也造成了污染，基于此設計一款自動加脂裝置實現潤滑脂定時定量的自動填加，既方便又環保。

3.2優化材料的選擇

機械設計制造過程中，選擇環保、可回收的材料是節約能源的一個重要方面。機械制造過程中一直固有的理念是：為了保證設備的使用壽命和功能，通常都是要選擇更好的材料或者是要采用更加厚重的結構。但是隨著進一步的研究，通過對各個構件的受力分析各個構件的受力特點，可以有針對性地對結構進行優化，降低材料等級或者減少使用量。比如受扭矩的圓柱狀結構，通過受力分析就可以發現承受的扭力都集中在圓柱的外圍部分，圓柱中心位置受到的扭力很小，這樣就可以將圓柱簡化為空心結構，在能夠承受的扭力不變的情況下減少材料使用，減輕設備重量。此外，一些結構用零件一定要采用比較容易裝配和分解的大模塊化的結構設計。在選用材料的過程中應當優先選取可回收、易分解、能再生，而且在加工過程中不會產生對環境有害的“三廢”的材料以及其在報廢后對環境污染最小的材料。

3.3優化制作工藝

①因地制宜，參考外部環境選擇加工工藝。在單個零件的眾多加工工藝當中應考慮到現場設備的匹配。比如零件的鍛壓工藝，可以選擇冷鍛壓方式，也可以選擇溫鍛壓方式，還可以選擇熱鍛壓方式，其中熱鍛壓工藝能源利用效率要低于冷鍛壓和溫鍛壓方式，但是選用冷鍛壓工藝對環境的危害要比熱鍛壓和溫鍛壓工藝高，所以溫鍛壓工藝將在日后廣泛被應用。②對于現有產品結構進行優化。眾所周知，機器結構越簡單，設計零件越少，制造過程所需的能耗就會越低。同時，機械設計中零件的形狀對于制造過當中的能耗影響也很明顯。所以，在設計過程中既要保證產品的基本性能，也要盡可能簡化零件，優化產品結構、減小機械提及、減少零件數量。③對于工藝工序的合理安排。在節能設計過程中，對加工工序進行合理有效的調整，優化工藝方法的選擇，也能實現節能目標。例如：冷軋薄板的生產由于冷軋過程中鋼板要經受塑性變形，必須經過退火處理才能適于復雜的成形加工。

3.4設備運轉過程的節能

機械設備在制造完畢后，就是在運轉過程中的消耗能源，利用先進的完全智能化的管理系統，可以控制運轉過程中實時消耗的能量。智能化的管理系統可以控制大到整個生產線小到每個開關，通過各種先進的傳感器實施收集生產過程中的相關數據，動態地調節生產設備令其同生產負荷相適應，用最小的能源消耗來滿足生產需求。以制造業的一般生產線來講，通常只是某一部分的設備需要一直運轉，其他的部分設備是在需要的時候才使用。這些設備有的可以直接關閉，有的需要保持在待機的狀態，通過及時關閉不需要的設備并讓必須待機的設備運轉在最小消耗下，這就可以減少不必要的能源消耗，降低生產成本。

4結束語

綜上所述，鑒于機械制造對于我國工業發展的重要性，將節能理念應用于機械制造與自動化具有十分重要的意義，通過分析我國機械制造與自動化的現狀及發展趨勢，并針對現存問題從機械結構設計、材料的選用、工藝優化的角度入手，從而提高機械系統的穩定性和高效性，達到節能環保的目的，為實現可持續發展獻力。

參考文獻：

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（作者單位：新鄉市新豪機電有限公司）