機械設計環保節能基本原理分析與應用

何明

【摘 要】現階段，隨著節能減排政策的實施和落實，使得企業越來越重視節能的重要性。特別是機械制造業對于環境的污染較大，對資源的浪費較大等問題，使得我國機械設備的能耗越來越大，面對這些問題亟需引起機械企業的重視和關注。因此，機械制造業需要將環保節能融入到機械設計中，能夠有效減少環境污染、資源浪費的問題?；诖耍疚闹饕詸C械設計環保節能基本原理為出發點，從升降機械方面的應用、機械加工設備方面的應用、大型壓路機等三個方面的應用進行全面的分析和探究。

【關鍵詞】機械設計;環保節能;基本原理;應用

機械制造行業在提升我國綜合國力方面發揮著至關重要的作用。特別是我國科學技術的不斷提高，機械制造行業得到了迅速發展的趨勢。但是在發展經濟的同時對我國環境的污染較大，相比于其他行業來講，其環境污染占到了一半以上。并且每年我國產生的廢舊電器對資源的浪費較大，將機械設計環保節能融入到機械設計中，對減少資源的浪費，降低環境污染等方面發揮著重要意義。以下著重對機械設計節能的基本原理進行了詳細的分析，以在合理應用的過程中能夠凸顯出機械設計環保節能的優勢，促進機械制造行業的長久發展。

1 機械設計節能基本原理

機械設備環保節能的基本原理就是通過降低輸出的功率，減少無用功率等為出發點，結合功率平衡的多個方面的措施，通過相互之間的結合和統一，從而達到環保節能的目的。一方面，在機械系統設計過程中，以系統的勢能和動能作為常量，控制其在允許的范圍內。另一方面，機械設計節能還能夠將輸出的消耗功能和無用功率等都控制在最小的范圍內。同時，通過節能設計還能夠將輸出的消耗和動能的變化率等開展有效的控制，并對勢能的變化率也進行嚴格的控制，當機械導致輸出功率超出一定的范圍或者數值外，需要及時采取有效措施，根據輸出功率相同周期的新裝置進行重新的配置，在新裝置進行合成后能夠將函數的幅度控制在最小的范圍內。另外，還可以采取另外一種有效的措施，即配置具有能量儲存和轉換功能的新系統，這樣在發揮新系統的優勢基礎上使機械設備系統在運轉過程中保持相對較低的功率水平，從而能夠使有限的能量得到合理的利用。

另外，部分機械裝置實際輸入功率出現過高或者功率無法發揮出最大限度的利用價值的主要與以下幾個方面的原因有著直接的關系。其詳情如下：

一方面，系統的勢能和運能、輸出和無用功率等無法在短時間內產生較大的變化。另一方面，如果機械處于長時間的循環工作時發生減速的現象，系統的勢能或者動能并沒有得到充分的儲存或者轉化，這很容易導致輸入功率不能得到合理的利用，從而造成資源浪費嚴重，同時還能夠對環境污染產生極大地威脅。

2 機械設計環保節能基本原理具體應用

2.1在升降機械方面的應用

升降機械主要被用于高空維修作業或者高空施工作業，其通過鏈條和大壓力容器的移動下對設備進行升降。因此，在正常的生產和經營過程中，升降機械只有加強自身的動力能量，才能有效將升降設備運送到一定的高度，才能滿足生產和高空作業的需求。由此可見，升降機械設備在運轉時需要消耗較大的功率，但是在消耗更大的功率時，其會產生非常大的無用功率。如果降低無功功率產生的消耗，需要及時采取有效的節能措施。

根據機械設計節能的優勢，需要借助電梯的設計原理，對升降機械進行設計和優化，這樣才能達到降低損耗的目的。例如：曳引驅動機構所發揮的作用不僅能夠保持升降機械的平衡，還能夠對所需物品在運輸過程中減少能源的損耗，特別是當升降機械與曳引驅動機構速度相同時對同等質量貨物進行有效的提升，這樣才能將升降機械的系統勢能維持在合理的范圍之內。

2.2在機械加工設備方面的應用

生活中我們對于機械加工設備并不陌生。機械加工設備在正常的運轉過程中會消耗較大的能源。因此，為了能夠降低損耗和生產的成本，機械加工設備需要采取有效的措施，在達到節能的目的基礎上降低設備的輸入功率。例如：牛頭刨床這一機械設備主要是依靠主軸進行具體的操作，在操作過程中不僅能夠保障設備的正常運轉，還能夠達到降低設備能耗的目的。特別是機械加工設備在應用環保節能設計時，通過應用機械設計節能的基本原理，通過增加飛輪，其中該飛輪的功能主要是慣量較大，這種飛輪能夠降低設備主軸的速度，還能夠達到提升機械加工設備功率，節約能源消耗的目的。另外，在對桌椅或者電腦等生活設備進行加工過程中，通過利用電腦機械化的優勢，開展加工生產工作，從而減少沖壓、焊接等設備的應用，這對降低資源的浪費等發揮著重要的作用。

2.3 在大型壓路機上的應用

大型壓路機的組成部分主要由前沖擊輪和后沖擊輪構成的，其形狀主要是三邊弧形。其中沖擊輪的勢能所呈現的具體方式主要由周期函數來體現的，其變化空間和變化氛圍較大。因此，結合機械設計節能的基本原理，將其應用到大型壓路機中，能夠對大型壓路機系統勢能的變化范圍進行把握，并將其縮小到一定的范圍之內。同時大型壓路機前沖擊輪和后沖擊輪的勢能在最小的范圍之內，需要將相位達到一定的條件。特別是當重心最低時候的沖擊輪勢能變化縮小到最小的區間內，如果區間越小，就說明大型壓路機在應用基本原理后，其所發揮的節能效果最佳。

結語

由此可見，本文在對機械設計環保節能基本原理進行有效的推敲和對輸入功率過高的原因做出合理的解釋和分析后，能夠對其應用發揮指導的作用。本文從升降機械方面的應用、機械加工設備方面的應用、大型壓路機等三個方面應用機械設計環保節能基本原理后，能夠有效降低設備運轉的功率，從而達到降低能源消耗和成本過多支出的目的，同時還能夠達到節能的目標，提高機械設備運轉的高效性和時效性。可見，其在以后的應用過程中具有較為明朗的發展前景。

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（作者單位：四川省大邑中學）