機械設計節能原理及其運用研究

甘永兵

摘要：現當今，隨著我國經濟的快速發展，而我國能源緊缺問題日益顯著，在現代工業設計中對于節能減排越來越重視。分析機械設計節能原理，合理應用此原理進行節能設計，可以為節能型設計經濟的發展奠定基礎。基于此，筆者主要對機械設計節能原理以及運用進行了簡單的探究分析，僅供參考。

關鍵詞：機械設計;節能原理;運用

引言

現階段，社會發展過程中的能源消耗問題越來越嚴重，從而凸顯出節能的重要價值。機械設計專業也不例外，已經對節能設計給予了高度重視，致力于借助合理化的設計，達到降低能源浪費以及節省機械生產成本的目的。總之，節能設計問題已經發展為整個機械設計領域的重點問題。本文就機械設計節能原理展開詳細論述。

1機械設計節能技術原理

在一般狀況之下，在機械設計節能原理研究中，要始終遵循能量守恒定律，基于其為基礎，進行節能方式的研究與設計。

1.1基于機械設計節能方式

利用機械設計能量守恒定律研究勢能機械設計節能方式。綜合此定律，了解系統勢能會對勢能消耗功率大小造成的影響。在整個過程中會產生不同程度的影響以及變化。例如，在機械設備運行中，勢能就會出現一定的波動，這種變化較為短暫，就會導致部分勢能無法轉換可以應用的勢能，這樣就會造成能源的消耗與浪費問題。在實踐中，為了避免此種問題，合理的降低資源消耗問題，就要綜合實際狀況探究有效的解決對策與手段。在機械設備運行過程中，要將勢能變化范圍進行合理控制，降低范圍進而達到節約能量的效果與目的。

1.2輸出力節能

工作要求不同，機械設備的輸出力也是存在差異的，即使機械設備相同，過程要求不同，輸出力也是存在差異的。所以需要進一步優化節能問題。機械設備在工作時出現輸出力偏高的主要原因時短時間內力會出現比較大的波動，在函數中一般表現為周期函數。因此要實現好的節能效果，需要將輸出力的波動控制在較小的范圍內。

1.3減少無用功

不管是哪種機械設備，摩擦以及阻力是無法避免的，因此會產生無用功。這與設計設備時使用零件的精細程度、潤滑方式等有很大的聯系，限制設備的使用效率。所以在設計過程中需要明確節能的重要性，減少無用功的出現，使設備能夠高效的利用。

1.4減少機械動能

動能是機械進行工作的最關鍵部分，一般來說，能源消耗就是在轉變成有效動能時產生的，在進行和動能有關機械的設計中，有很多影響動能的因素，比如：零件的材質和制作的精確程度、機械設備的啟動和停止頻率等。因此，要想使機械設備具有更好的節能減排效果，就要減少機械設備生產和工作中的制動作用力以及摩擦力，增加機械設備有效動能的轉化。比如，選用新型的材料進行機械設備的生產、降低機械設備啟動和停止的頻率等。

2機械設計節能基本原理的合理應用

機械設計節能設計有利于環境保護，在機械設計節能中為了減少能源的浪費問題，就要對其系統的分析，綜合機械體系動力勢能、機械運行失效、速率等因素對其進行系統化的調整分析，提升機械應用的時效性與有效性，降低機械設備的能源損耗，達到優化機械系統動力勢能變化速率與機械運行功率有效結合的目的，實現節能減排。在實踐中，可以通過不同的周期函數表示機械體系，通過對動能結合的計算分析，就可以提升能源利用效率。

2.1機械設計節能原理在升降機械設計中的應用

升降機械使用階段能源消耗較大，因此應當加強升降機械節能環保力度，尤其將機械設計節能基本原理應用于升降機械設計方面，盡量降低各種能耗損失程度。與相關機械比較來說，升降機械主要采用大壓力容器或鏈條實施驅動，促使升降設備能夠移動，這樣便于工程機械高空作業及高空維修。另外，在貨物、人體提升或下降過程中使得升降機械消耗功率增加，因此降低其他輸出力消耗功率，能夠實現機械設計節能。同時很多新型升降機械設計已引入機械設計節能原理，用于優化升降機械結構及設計，這樣才可有效減少升降機能源消耗及浪費程度，例如利用曳引驅動機構將系統勢能控制在最小范圍變化，能夠降低升降階段能源消耗水平。

2.2在機械加工設備方面的應用

機械加工設備在生活中的應用非常廣泛，機械加工設備在工作時消耗的能源也非常多，因此，機械加工設備也要采取一定的節能措施。比如，牛頭刨床，這種機械加工設備是依靠一個質量比較大的主軸來進行操作的，這個主軸可以確保設備的穩定運行，要想節約該設備的能耗，就要降低設備的輸入功率，應用機械設計節能的基本原理，在該設備的基礎上增加一個慣量比較大的飛輪，以此來降低設備主軸的速度變化，從而提升機械加工設備的功率，節約能耗。另外，在進行桌椅、衣櫥或者電腦等生活設備的加工時，可以采用電腦機械化來進行加工生產，減少沖壓以及焊接等設備的應用，以此來降低機械加工設備生產時造成的資源浪費。

2.3大型沖擊壓路機設計的應用

大型沖擊壓路機的沖擊輪表面特點有很大的變化幅度，其特點體現不是通過周期函數實現的，所以在節能設計過程中會有一定的難度，因此要實現預期的目標，就需要將沖擊輪的系統勢能控制在最低重心，保證勢能變化能夠在最大范圍內，只有達到這一要求才能夠實現節能的目的。

2.4重視電子控制系統的應用

通常情況下，電子控制系統在機械設計節能工作實施過程中發揮著重要的控制作用，具體來說，電子控制系統可以對機械設計工作的實際節能情況開展全方位實時監控，從而實現機械設計工作在節能控制上的規范化與科學化，借助智能化系統對于機械節能效果做出準確判斷，并就功率輸出進行有效控制，最大限度避免能源消耗量的擴大，發揮機械設計節能操作的最大優勢。除此之外，電子控制系統還可以就自身運行情況進行檢測，及時發現問題，并最大限度延長系統的實際使用壽命。

2.5注重設備設計

現階段，工業生產機器在實際運行期間，主軸容易出現較大波動，進而影響產品質量水平。因此，為了在一定程度上有效解決該問題，相關工作人員可以運用機械設計的先進節能技術在機器運轉期間適當加入慣量大的飛輪，從而發揮調節波動以及增強機械設計效果的作用，從而把相關的不均勻系統有效控制在合理范圍內，實現機器設備的正常運轉。此外，處于不均勻狀態之下的機械運行輸入功率將會出現非常大的能源消耗，且會持續疊加因輸出變化與動能變化所產生的相關數據量。機器運轉過程中的轉動飛輪會在初相位差異化的基礎上實現功率間的對比，并在平衡理論指導下降低機械運轉過程中的數據差距。

結語

當前社會不斷發展進步，科學技術創新，能源緊缺嚴重，節能已經成為社會經濟持續進步的重要研究內容，在生產中，人們開始應用很多新的節能技術與理念，從而更好的為人類社會發展服務。在實際生產中，機械設計人員將機械設計節能原理作為標準，在很多領域廣泛應用，已經獲得了很好的節能效果，并搶占了更多的市場份額，強化自身實力，更好的適應競爭環境。實踐表明，機械設計節能的原理就是使輸入功能降低，實現高效的利用率，使機器設備的性能得到優化與提升，進一步改善人們生活、生產的環境，提高人們的生活質量水平。

參考文獻

[1]高鈞，范興，何濤.機械設計節能基本原理的分析與應用探討[J].科技創新與應用，2017（06）：154.

[2]陳巧蓮.機械設計節能基本原理的分析與應用研究[J].科技展望，2018（13）：76.

[3]楊增光.淺析機械設計節能基本原理的分析與應用[J].山東工業技術，2017（11）：78.

[4]徐偉.機械設計節能基本原理的分析與應用[J].南方農機，2018（07）：85+87.