工程機械自動化中節能設計理念的應用

王 磊

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

節能環保除了是可持續發展戰略的關鍵，還是一個國際熱點。該理念與各個國家、地區甚至每個人都密切相關。要達到節能環保目標，工程機械自動化設計人員在實際設計環節應當充分滲透節能環保理念，以此提高資源利用率，減少不必要的能源消耗。

1 工程機械自動化中節能設計要求

1.1 環保材料的使用

在工程機械自動化設計過程中往往需要使用一系列材料，那么為實現節能環保，應當在選擇材料時嚴格遵守環保高效這一原則，優先選擇能夠回收與再生的材料，降低對重金屬材料、貴金屬材料、稀有金屬材料的利用率。部分材料因為特定原因損壞的概率較高，在處理特殊部位時需要使用非金屬材料、塑料材質環保材料。另外對于設備配件，需要選擇易于更換、能夠循環使用的配件，由此可見環保資源化與無害化趨勢。并且材料報廢同樣需要根據相關標準實施。

1.2 設計要融合質量輕、適用性好、壽命長的特點

對于設計出的節能型工程機械產品，需要確保其質量輕、使用時間長、可大范圍應用。這部分產品的適用范圍越廣，其更換頻率便會隨之降低，進一步提高利用率。一般而言，質量輕的設計會對材料提出相應要求，利用較輕產品能夠減小生產使用期間形成的荷載，以此取得良好節能效果。同時工程機械自動化設計還需要按照標準流程進行，確保設備具有優越功能，盡可能提高產品與配件的利用率，進而達到節能目的。

2 工程機械自動化中節能設計理念應用的意義

隨著時代不斷發展，工程機械自動化設計應運而生并緊跟其發展步伐，將自動化控制技術與機械技術作為核心技術，同時發揮軟件編程技術與轉換技術的輔助作用，為現今的科學和工業發展奠定良好基礎。當下，在社會工業生產中必須使用自動化機械設備，只有這樣才可以提高生產效率，減小勞動強度，摒棄繁雜的人工操作，簡化生產流程，降低生產成本。特別是近年來，無論是計算機技術還是物聯網技術都取得長足進步，進一步推動機械自動化設計發展。然而我國工程機械自動化發展時間較短，尚有大量技術不夠成熟，存在嚴重的能源消耗和污染問題。能源消耗大表示排放量大，勢必影響自然環境。同時由國內外能源開發和使用狀況及趨勢來看，任何主流能源均無法達到取之不盡用之不竭的效果，不斷凸顯能源衰竭現象。基于此越來越重視節能設計。該理念的原則包括綠色、節能、環保，將緩解環境污染、降低自然資源利用率作為目的。在現階段行業轉型升級過程中，日益增大對該理念的需求，并且與時代發展同步，應加強利用與推廣。

3 工程機械自動化中節能設計現狀

從20世紀70年代至今，國內工程機械領域迅猛發展，與此同時信息技術越來越成熟，大力促進機械制造和自動化技術有機結合，為工程機械制造行業注入更大活力，推動工程機械制造業發展進程，大大提高其便利性與安全性。從工業宏觀角度來說，在工業領域中機械行業具有重要價值和意義，隨著科學技術飛速發展，大力促進機械行業發展進步，并且目前機械行業的一個主要發展趨勢為機械自動化。雖然現階段機械自動化已經取得相應成果，但是在自動化發展過程中仍舊存在較多限制因素。當下，亟須處理的問題是能耗大，隨著社會迅猛發展帶來了能源消耗過大的問題，與此同時嚴重污染生態環境、導致能源短缺，所以在工程機械自動化發展中越來越重視節能設計。在完成工程機械自動化節能設計之后，有效減少能源消耗。除此之外，結合現代工業實際情況來看，相關節能技術已經成為機械自動化中的關鍵技術，科學合理管控機械制造各環節，不斷加強應用滲透節能設計理念，以此促進工程機械行業可持續發展。

4 工程機械自動化中節能設計理念的應用實踐

4.1 應用實例分析

以智能鍋爐為例，它是將節能設計理念應用于工程機械自動化中的一個十分有代表的案例。智能鍋爐的主要工作流程包括五部分，分別為傳感器、通信設備、單片機、執行構件、循環。比如某個工廠實施加工作業，從上午8~11時工作負荷達到70%，從下午13~16時工作負荷達到50%，采用人工方式設定默認程序，從下午13時開始，通過傳感器為控制中心傳遞默認程序，然后由控制中心向下發送指令，合理調整燃氣供應水平，促進設備自動化生產，以更快速度進行調整防止造成額外消耗，達到節能目的。再如工廠加工的智能機械設備，這類產品將傳感器、通信等多樣化技術集為一體，與過去使用的機械設備相比，智能機械設備具有性能更加優越的傳感器，可以根據默認流程完成復雜度更高的指令，并且能夠減少人為操作的麻煩，當實際開展作業時，通過傳感器采集獲取數據信息，以通信設備為媒介傳送至單片機，然后單片機按照默認流程并結合具體作業需求以及傳感器數據，對相關作業參數進行自動化調整，落實切削等操作，大幅提高作業效率與精準性，進一步實現節能目標。

4.2 明確節能設計理念具體的應用思路

工程機械自動化節能設計包含從產品設計到產品機械生產多個環節的節能設計。在產品開發環節一定要全面考慮分析其可回收性，也就是產品使用壽命終止的時候是否有可回收價值，進一步減小對環境產生的影響。在以往設計產品時通常考慮其使用質量與壽命。現階段，絕大部分機械產品的回收利用都比較困難，只能將其當作固定廢物進行掩埋，既對生態環境造成較大污染，也導致產品原材料的浪費。在機械產品節能設計環節，不僅要考慮應用清潔能源，并以此為生產過程中的主要能源，例如通過使用風能、太陽能發電，降低火力發電方式的利用率，加強對自然光照明方式的應用，縮短電燈照明時間，從而減小能源消耗，避免造成能源浪費。還要改善優化機械制造工藝，利用制造工藝開展節能設計工作，避免生產期間造成原材料浪費，并且提高生產合格率，減少廢品數量，從而實現原材料有效使用，大大提高生產效率。在機械產品投入使用之后，一定要保證其循環利用，一方面需要避免破壞環境，另一方面應回收產品生產過程中使用的原材料，同時節約能源、降低排放量。

4.3 節能發動機的選擇

在工程機械應用過程中，發動機是十分重要的零部件，而且當實際投入應用時發動機會造成極大消耗，因此需要加以改善優化，從而促進節能環保工作貫徹落實。當進行選擇與設計時，應當選擇能耗小、污染小、利用率高的類型。

4.4 在工程機械自動化規劃設計中的應用

在任何工程項目中，機械自動化設計都是非常重要的一個環節。對于工程整體質量與所取得的經濟效果，機械自動化設計理念傾向往往會產生直接影響。所以，工程機械自動化設計單位與設計師應當提高對整體規劃設計重視程度，保證高度體現節能設計理念。其一，正式從整體上實施工程機械自動化規劃前，相關設計人員需要實地調查研究當地環境與資源，以此更加準確地掌握項目整體規劃的關鍵。其二，在開展工程機械自動化設計工作時，相關設計人員需要在項目中合理有效滲透節能環保理念，以此緩解資源浪費現象，減小對環境的破壞等。

4.5 合理安排工序

在工程機械自動化中，為有效利用節能設計理念，應當合理設置制造工序。當合理設置制造工序時，相關設計人員需要明確，若工序缺乏合理性勢必延長等待時間甚至導致能源浪費更加嚴重。所以在實際開展工作時一定要將統籌規劃工作落到實處，而且基于此合理設計工序。另外，在工序設置環節相關設計人員需要加強節能設計理念向工程機械自動化中的滲透，而這也是今后工程機械行業的一大發展方向，勢必可以在此條件下不斷提高工程機械自動化設計效率。

4.6 在能源利用結構性分配中的應用

為了在工程機械自動化設計中貫徹落實節能環保理念，設計人員還需要考慮優先選用節能環保能源，盡量避免由于工廠污染而破壞外界環境。實際開展工程機械自動化設計工作時，為有效利用節能環保理念，應當注意相關問題和內容：首先，企業需要科學合理構建節能型能源系統，在開展每一項與工程機械自動化相關的工作時，可以提供適合使用的可再生綠色環保能源，從而實現節能目標；然后，相關設計人員還需要綜合考慮工廠附近環境，最大限度提高對當地自然資源的利用率，避免造成不必要的浪費。除此之外，在發動機與材料選擇過程中，相關設計人員同樣需要以節能環保理念為標準，進一步凸顯綠色環保理念。

4.7 液壓系統的防滲漏處理

在工程機械自動化中，為確保系統穩定性需要科學合理利用液壓系統。結合工程實際情況來看，液壓系統漏油問題出現概率較大，一旦發生滲漏既會造成資源浪費，也會導致系統穩定性降低。根據該系統的特征，通過實施相應防滲漏處理可以在一定程度上改善液壓系統漏油的情況，確保其處于高效運轉狀態。除了合理采取防滲漏措施，還應該適當隔離灰塵等容易堆積的物質，避免不同組件之間產生較大沖擊力，進一步減小運轉負載，優化液壓系統運行狀態，延長液壓設備的使用壽命。

4.8 提高工程機械自動化的加工精度，避免資源浪費

因為存在許多不可抗力因素，比如機械設備、車間環境等，所以在實際開展工程機械自動化設計工作的過程中，相關工作人員難免出現誤差。若要最大限度減小誤差并節約資源，相關設計單位與設計人員需要制定更高的工程機械自動化設計標準，一旦發現誤差便及時深入思考分析，明確工程機械自動化設計中出現的漏洞，防止該誤差反復出現。通過從各個方面分析探索這一類型的誤差問題，相關設計人員方可在歸納整合數據之后，大大增強加工精確性，從而提高工程機械產品的質量。此外，在實際開展工程機械自動化設計工作時，設計人員還需要做好零件精加工。眾所周知，機械設備內部應力、系統應力、工具磨損情況等都會導致零件制造出現相應誤差，所以在工程機械自動化設計過程中，相關設計人員需要選擇應用多種針對性顯著的誤差補償法，比如分化誤差法、均化誤差法，通過使用這些方法提高工程機械零件精確度。那么，設計人員方可結合工程機械產品具體狀況，針對即將投入應用的每種類型的工具做好細化改良，最大程度確保測量數據的準確性，大幅減小誤差出現的可能性，防止造成資源浪費。

4.9 升級現有老化的機械設備，保證工程機械自動化的充分利用

在充分發揮工程機械制造設備作用和優勢的條件下，設計人員除了要考慮企業是否適用，也要考慮由于運用工程機械自動化系統而造成的污染與能耗問題。通過大量實際調研可以發現，當前節能減排問題不斷加劇，特別是企業中應用的機械制造設備，在工程機械制造設備設計環節，往往為了降低短期支出，忽視節能減排問題，導致這些設備的能源消耗越來越大，持續加重污染，針對該情況企業將會在此方面加大投入用于維修整改，并且國家也只能承擔此類人為污染后果。因此，在工程機械制造設備設計過程中，尤其是大型工程機械自動化工程，相關設計人員需要科學合理編制設計方案，做好節能處理環節的設計。通過運用高科技技術，在最大程度上降低工程機械自動化設計中機械設備系統對能源的消耗，同時最大限度提高工程機械制造設備系統的經濟效益。除此之外，在原材料挑選環節，工程機械自動化設計人員需要加大綠色環保理念滲透應用力度。通過使用綠色環保材料能夠盡可能避免造成原材料浪費，減少接下來回收處理環節所需投入的資金，進一步提高企業經濟效益。

圖1 綠色理念下的機械設計指標體系

5 結語

綜上所述，在工程機械自動化中通過滲透應用節能設計理念，可以有效促進其發展，基于當下工程機械領域不斷發展的背景下，仍有十分嚴重的能源消耗問題，針對該情況，工程機械企業應當高度重視節能問題，全面深入應用探究節能設計理念，從而在工程機械自動化中取得更大節能設計效果，減少能源消耗，降低污染物排放量，最終實現節能環保目標，進一步促進工程機械制領域可持續發展，保障社會穩定發展。