工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能與環(huán)保分析

丁智勇

摘 要：隨著科技的進步和社會的發(fā)展，人們逐漸加強了對環(huán)境保護以及清潔能源的應(yīng)用效率。基于此，為了滿足社會發(fā)展需求，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有動力源的工程機械行業(yè)就必須在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)中融入節(jié)能及環(huán)保理念。

關(guān)鍵詞：工程機械產(chǎn)品;設(shè)計;節(jié)能;環(huán)保

中圖分類號：TH122文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.040

隨著科技的進步，我國在工程機械和設(shè)備設(shè)計方面成效顯著，但在工程機械的產(chǎn)品設(shè)計中缺乏科學(xué)的環(huán)保及節(jié)能標準，產(chǎn)品設(shè)計的人機交互性能較低等，造成極大的能源浪費，在節(jié)能環(huán)保方面仍與發(fā)達國家有一定的差距，嚴重阻礙了我國工程機械行業(yè)的發(fā)展。

1 工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能環(huán)保

1.1 節(jié)能環(huán)保的意義

第一，社會發(fā)展的必然要求。各類工業(yè)活動建設(shè)對工程機械產(chǎn)品與設(shè)備提出了更高的要求，各種原料的使用量增加，廢棄物的排放量也隨之增加，給環(huán)境造成無可挽回的傷害。廢棄物的排放勢必影響到機械性能的發(fā)揮，在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中融入節(jié)能環(huán)保理念，不僅可以提升機械產(chǎn)品的各項性能及工作效率，而且可以減少環(huán)境污染，滿足可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟理念的要求。

第二，起到節(jié)約能源的作用。無論是哪個領(lǐng)域，只要應(yīng)用了機械產(chǎn)品就會導(dǎo)致能源消耗并產(chǎn)生一定的廢棄物，在產(chǎn)品設(shè)計中，要從材料、性能以及系統(tǒng)等多方面入手，結(jié)合節(jié)能環(huán)保理念，并以此作為基礎(chǔ)進行產(chǎn)品設(shè)計，降低能源損耗，提升我國工程領(lǐng)域?qū)δ茉吹淖畲罄寐剩徑馕覈茉淳o缺的現(xiàn)狀，促進我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 節(jié)能環(huán)保現(xiàn)狀分析

國外工程機械行業(yè)發(fā)展時間較長，相關(guān)生產(chǎn)機制及規(guī)章制度較為完善，并早已開始在產(chǎn)品設(shè)計中融入節(jié)能環(huán)保理念，尤其是近年來，一些發(fā)達國家的工程機械產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保設(shè)計已經(jīng)形成了一套科學(xué)理論，其通過與先進技術(shù)結(jié)合，優(yōu)化和完善了現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計方式，產(chǎn)品設(shè)計可以滿足生態(tài)平衡的發(fā)展需求[1]。

但就目前而言，與其他國家相比，我國工程機械設(shè)計在節(jié)能環(huán)保方面仍存在相關(guān)制度不健全等一系列問題。雖然我國工程機械行業(yè)已經(jīng)在國際上占有重要的地位，但是在節(jié)能環(huán)保方面仍缺乏相關(guān)機制。為此，相關(guān)人員必須與時俱進，將產(chǎn)品性能與節(jié)能環(huán)保理念有機融合，從實際出發(fā)明確各項環(huán)境指標，促進我國工程機械的發(fā)展。

2 工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能環(huán)保措施

2.1 應(yīng)用環(huán)保型材料

環(huán)境作為人類賴以生存最重要的因素，在工程機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，相關(guān)人員必須加強對環(huán)境保護的重視。

第一，相關(guān)設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先選用環(huán)保材料，選擇環(huán)保材料時要從多角度綜合考慮。首先，加強對材料本身性能的研究，例如材料的再生性或者循環(huán)使用性等，并選擇可以多次循環(huán)使用的材料。其次，重視加工過程的再生性，要將可回收材料以及加工工作有機結(jié)合，科學(xué)地回收可再生、對環(huán)境危害較低的資源。最后，在設(shè)計后期要加強對剩余材料的處理情況，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單易操作的產(chǎn)品，加強對材料的拆分，選擇對人體以及環(huán)境無害的材料，確保材料無毒、無害后方可生產(chǎn)制作。

第二，工程機械產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計人員要選擇不會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響的材料。例如傳統(tǒng)機械設(shè)計中，制冷環(huán)節(jié)往往會應(yīng)用大量氟利昂，給環(huán)境造成極大危害。在工程制造中，應(yīng)用氟利昂還會影響人們的身體健康。設(shè)計人員必須科學(xué)篩選材料，避免使用對人體以及環(huán)境有危害的材料。再又如，可以通過其他方式代替蓄電池等具有鉛毒的材料，在降低環(huán)境污染的同時保證產(chǎn)品的相關(guān)性能不會受到影響。

第三，要以低排放、低消耗為要求進行設(shè)計，充分發(fā)揮新科技的優(yōu)勢，通過延長機械產(chǎn)品的使用壽命會在一定程度上降低能源消耗。在產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計人員要加強對產(chǎn)品自身耐壓性、持久性的重視，結(jié)合先進的科學(xué)技術(shù)，提升產(chǎn)品的使用性能及效率。在此過程中，還要加強對產(chǎn)品各類零部件的處理工作，將污染降到最低。

另外，如果出現(xiàn)產(chǎn)品報廢的情況，要對其回收再利用，將可以使用的零部件拆卸使用，如果報廢情況較為嚴重，無法再次利用的，則要結(jié)合實際情況，不損壞各類零部件的結(jié)構(gòu)進行回收，將其與產(chǎn)品設(shè)計結(jié)合使用，發(fā)揮機械產(chǎn)品的更大價值。

2.2 合理利用新能源，設(shè)計逐漸人性化

工程機械本身就會造成極大的能源消耗，為此，在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中，要結(jié)合實際情況，科學(xué)調(diào)整工程機械行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，并通過對新能源的利用降低對能源的消耗問題，促進機械產(chǎn)品的環(huán)保化、節(jié)能化發(fā)展。在工程機械產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保設(shè)計時，如果可能，可以通過應(yīng)用太陽能、風能等清潔、可再生資源，降低對環(huán)境的污染。另外，還要加強對新能源的開發(fā)，推動新能源在工程機械領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)揮機械產(chǎn)品的環(huán)保價值[2]。

此外，人性化設(shè)計對于產(chǎn)品的舒適性和安全性都有很大程度的提高，并且在操作的過程中可以達到靈活操作和愉悅的目的，產(chǎn)品設(shè)計要體現(xiàn)人性化。例如，在駕駛室的設(shè)計中，可以通過設(shè)計加熱空氣懸浮座椅，便于全方位調(diào)節(jié)，可以采取防紫外線輻射的透明玻璃天窗，手柄設(shè)計則是可以結(jié)合全自動換擋裝置、可調(diào)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動等多項功能。另外，通過搭配美觀的色彩，改善駕駛者的工作環(huán)境，緩解駕駛者疲勞，提高工作效率，達到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.3 降低工程機械產(chǎn)品振動與噪音

對于目前大部分工程機械產(chǎn)品而言，行業(yè)內(nèi)廣泛采用發(fā)動機為動力源，發(fā)動機也是造成環(huán)境污染的關(guān)鍵。為此，設(shè)計人員要選用低油耗、低排放、低噪聲的環(huán)保型柴油機，或者通過應(yīng)用高壓共軌噴油系統(tǒng)的柴油機，此類型發(fā)動機不僅具有靈敏的噴油系統(tǒng)，而且噴油精度較高，可以改善傳統(tǒng)的噴油霧化，充分混合燃油和空氣，提升燃油的燃燒效率，不僅可以起到節(jié)約燃油的作用，而且在一定程度上降低噪音、廢氣的排放量。另外，還可以通過選用具有廢氣循環(huán)功能的發(fā)動機起到節(jié)能環(huán)保的作用。此種技術(shù)主要是將部分廢氣冷卻，通過EGR閥電子系統(tǒng)實現(xiàn)對流量的控制，并將其再次送回燃燒室二次燃燒，降低污染物的排放。

除選擇低公害的發(fā)動機外，要控制噪音及振動，起到節(jié)能環(huán)保的效果。在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中，不僅要選擇低噪音的發(fā)動機，還要優(yōu)化和完善發(fā)動機的系統(tǒng)或主機結(jié)構(gòu)。發(fā)動機不應(yīng)直接對冷卻風扇進行控制，而是可以通過液壓馬達單獨控制冷卻風扇，將風扇與發(fā)動機隔離，降低噪音通過風扇傳輸?shù)母怕省Ｔ诖诉^程中，還可以通過對具有覆蓋性的機罩等構(gòu)件位置進行隔音設(shè)計，或者設(shè)計完全封閉的駕駛室等，減少振動降低噪音，達到隔音的目的，實現(xiàn)工程機械產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保。

2.4 設(shè)計液壓系統(tǒng)，使用先進傳動裝置

與此同時，可以通過對液壓系統(tǒng)進行防滲漏或者節(jié)能設(shè)計，在提高液壓泵清潔度的同時更好地提升工程機械產(chǎn)品設(shè)計的節(jié)能環(huán)保性能。

第一，要對液壓系統(tǒng)進行精度設(shè)計，剔除微塵以及其他雜質(zhì)，降低液壓系統(tǒng)零部件的磨損程度，通過應(yīng)用增壓液壓油箱改善吸油效果，增強液壓系統(tǒng)的使用壽命及整個系統(tǒng)的清潔度[3]。

第二，作為影響目前工程機械產(chǎn)品污染的關(guān)鍵因素之一，液壓系統(tǒng)漏油的控制顯得尤為重要，在液壓管路材質(zhì)設(shè)計中要選擇防老化以及耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)膠管。

另外，要加強對新型轉(zhuǎn)動裝置的應(yīng)用，通過采用信息化、成套化的轉(zhuǎn)動裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，而且可以起到降低油耗減少發(fā)動機廢氣排放量，提升生產(chǎn)效率。

對于新型傳動裝置，其中最重要的就是智能化模塊的應(yīng)用，其可以通過對液力變矩器的工作情況智能控制變速箱，進而控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，確保發(fā)動機長期處于節(jié)油、高效的運行狀態(tài)。

3 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展以及科技的進步，人們對能源的需求逐漸增大，在此基礎(chǔ)上，如果不加強對能源的節(jié)約利用以及對環(huán)境的保護，會給生態(tài)環(huán)境造成不利影響，影響人們的日常生活。在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計人員要依托生產(chǎn)實際情況，融合節(jié)能環(huán)保理念，通過應(yīng)用先進的技術(shù)理念，在發(fā)揮產(chǎn)品性能的同時促進工程機械的長久發(fā)展。

參考文獻

[1] 沈登武.工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能與環(huán)保分析[J].南方農(nóng)機，2019，50（22）：139.

[2] 張光曙.綠色設(shè)計理念在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2020（20）：181-182.

[3] 汪青云.節(jié)能環(huán)保理念下的工程機械產(chǎn)品設(shè)計思路探析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（22）：36.