節(jié)能設(shè)計理念在機械制造及自動化應(yīng)用中的融合

張 偉

（河南晉煤天慶煤化工有限責任公司，焦作 454592）

以發(fā)動機、電動驅(qū)動等為主的機械設(shè)備，對工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進程形成了強大的推動作用。此外，伴隨設(shè)備功能的快速升級、改良，集微電子、通信等科技于一體的機械設(shè)備，在生產(chǎn)活動中獲得了廣泛應(yīng)用。它不再單純是簡易式的動力輸出裝置或體力勞動替代者，而是結(jié)構(gòu)形式及功能多樣、操作控制過程簡單、可以依照程序?qū)崿F(xiàn)自動化運作甚至具備一定自主決策能力的設(shè)備。

1 我國機械制造及自動化發(fā)展現(xiàn)狀

近些年，國內(nèi)機械制造行業(yè)獲得了突飛猛進的發(fā)展，取得的成績有目共睹。但是，我國機械制造業(yè)發(fā)展起步較晚，發(fā)展時間短且整體自動化程度較低。機械制造為工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐，是國內(nèi)很多經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，在促進國民經(jīng)濟發(fā)展方面做出了顯著貢獻。進入新世紀以來，計算機行業(yè)快速崛起。計算機集成技術(shù)和機械制造的良性融合，減少了很多傳統(tǒng)作業(yè)量與作業(yè)強度，顯著提升了工作效率[1]。

2 節(jié)能設(shè)計的特征

2.1 節(jié)能環(huán)保，公害化程度偏低

我國工業(yè)崛起階段存在能源大量消耗的問題。在這樣的情景下，節(jié)能環(huán)保成為工業(yè)生產(chǎn)階段的熱門話題之一。將節(jié)能理念融合至機械制造及自動化設(shè)計領(lǐng)域中，一方面能較明顯地提高機械生產(chǎn)及使用效率，另一方面也可減少能耗。節(jié)能理念和機械制造業(yè)融合后成果顯著，基于該方式制造的產(chǎn)品明顯減少了投用階段的污染物含量，減輕了對自然環(huán)境形成的污染，同時降低了企業(yè)公害化程度[2]。

2.2 應(yīng)用新型綠色環(huán)保材料

機械制造行業(yè)自動化發(fā)展階段，合理應(yīng)用新型綠色環(huán)保材料是關(guān)鍵一環(huán)。該種材料應(yīng)用階段一定要確保能達成低能耗和低排放的節(jié)能目標。這預(yù)示著生產(chǎn)階段一定要靈活選用材料，充分考慮制造實踐中所需材料的彈性、塑性及抗沖擊性等指標，盡量少用或不用熱量交換過剩的材料，同時要關(guān)注材料的回收性和循環(huán)利用性。

3 節(jié)能設(shè)計理念融合至機械制造及自動化應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 機械設(shè)備設(shè)計

為促進節(jié)能設(shè)計理念和機械制造及自動化應(yīng)用過程的有效融合，建議把機械設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)作為著手點，具體表現(xiàn)在3個方面[3]。

3.1.1 發(fā)動機

機械設(shè)備內(nèi)發(fā)動機運轉(zhuǎn)階段耗用大量能源，是造成裝備耗能高的主因。同時，發(fā)動機也是設(shè)備排污和形成噪聲污染的始源，可能會干擾工業(yè)生產(chǎn)過程，也會對周圍人員的身心健康造成損害，故而應(yīng)將發(fā)動機作為節(jié)能設(shè)計的核心對象。應(yīng)重視發(fā)動機產(chǎn)品的科學(xué)選型，首選能耗低、噪聲低及污物排放量少的型號，以減少整個設(shè)備的能耗和對環(huán)境的污染，實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的目標。圖1為基于節(jié)能理念設(shè)計的空氣供給裝置。

圖1 空氣供給裝置圖

3.1.2 液壓防滲漏系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)為機械設(shè)備制造加工及自動化應(yīng)用階段的重要構(gòu)成，也是節(jié)能設(shè)計工作的主要內(nèi)容之一。實踐中，設(shè)計人員應(yīng)在確保系統(tǒng)發(fā)揮自身功能的基礎(chǔ)上，在節(jié)能設(shè)計理念的引導(dǎo)下選用液壓元件，有針對性地完善除液油等，通過降低機械內(nèi)部部件的損耗量，最大程度地保障機械設(shè)備的可靠性，延長設(shè)備部件的使用年限，并通過減少微塵雜質(zhì)的排放量減輕對環(huán)境的不良影響。此外，應(yīng)重視液壓油滲漏問題，整改系統(tǒng)的防滲設(shè)計方法，減少系統(tǒng)的用油量，優(yōu)化防滲性能[4]。

3.1.3 駕駛室

作為主控制室的駕駛室，是節(jié)能設(shè)計的重要一環(huán)。改進駕駛室窗的設(shè)計方案，最好應(yīng)用具有防輻射、防紫外線功能的玻璃，從而最大程度地保護操作者的身體健康。要重視對駕駛室的降噪減振設(shè)計，這是提升駕駛室運作過程安穩(wěn)性的有效方法之一。可以采用瀝青型阻尼材料對駕駛室的后壁板進行減震降噪處理，圖2是應(yīng)用約束阻尼層的結(jié)構(gòu)截面圖。為了能進一步優(yōu)化駕駛?cè)藛T的主觀體驗，節(jié)能設(shè)計階段建議應(yīng)用無氟型空調(diào)調(diào)控駕駛室內(nèi)溫度，力爭將其對環(huán)境造成的不良影響降至最低。

圖2 約束阻尼層的結(jié)構(gòu)截面圖

3.2 機械材料設(shè)計

不管是機械制造還是其自動化發(fā)展，選材均是重要的一環(huán)。在融合節(jié)能設(shè)計理念階段，應(yīng)以機械設(shè)備現(xiàn)行的生產(chǎn)標準為基準，合理選用可回收和可再生材料，一方面減少不可再生資源的耗用量，另一方面減少生產(chǎn)實踐中廢氣、廢物的排放量[5]。

3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

產(chǎn)品設(shè)計關(guān)系機械加工及自動化應(yīng)用階段的能耗情況，因此相關(guān)人員在編制應(yīng)用方案階段應(yīng)盡可能精簡設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少部件數(shù)目，以獲得更優(yōu)良的節(jié)能成效，降低能源耗用量。在產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，要在確保設(shè)備各項功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)上，選擇相對簡單的外形及內(nèi)部構(gòu)造，減少零部件加工階段的能耗，提升設(shè)備自動化應(yīng)用階段的安穩(wěn)性，降低部分故障的發(fā)生率，延長設(shè)備使用年限，從而實現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能設(shè)計目標。

4 結(jié)語

我國工業(yè)生產(chǎn)總量逐年增長，其中機械制造及自動化應(yīng)用發(fā)揮著重要作用。因此，建議將節(jié)能理念融合至機械制造，在減少能源耗損量的基礎(chǔ)上，提升機械自動化生產(chǎn)水平，完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從而為環(huán)保工作的高效推進提供強大支撐。