節能設計理念在機械制造及其自動化中的 應用方法分析

欒忠實

（哈爾濱精銳工貿有限公司，哈爾濱 150060）

在機械制造中，自動生產涉及的領域較廣，包括產品設計、生產加工、物料儲存、物料傳輸、產品安裝以及質量檢驗等。我國工業發展迅速，機械制造技術水平顯著提升。機械制造具有一定的特殊性，為實現自動化生產目標，提高節能效益，必須對機械制造及其自動化生產流程進行優化調整，同時將節能理念融入機械制造及其自動化。

1 節能理念下機械生產與自動化的應用優勢

通過分析節能制造的特征，機械節能設計需遵守自然循環原則，要求對各類資源進行高效利用，盡量避免對生態環境造成不良影響。國家以及社會各界對機械設計及其自動化中節能理念的應用比較關注，尤其是現階段，資源緊缺問題嚴峻。在機械制造行業未來發展中，必須高度重視節能理念，推進機械工程設計朝綠色節能方向發展[1]。綠色理念下的機械設計指標體系，如圖1所示。

圖1 綠色理念下的機械設計指標體系

1.1 提升資源利用率

在機械設備生產制造全過程中，應當融入節能設計理念，科學合理配置不同生產環節的資源投入量，包括勞動力、原材料及能源等。因此，在機械生產領域的發展中，必須堅持綠色發展理念，避免對制造業現代化發展造成不良影響，同時協調緩解經濟發展與自然生態環境保護之間的沖突，推進國民經濟朝著健康穩定的方向發展[2]。

1.2 原材料環保

在機械產品生產制造中需應用多種原材料。在原材料選用方面，應當盡量選用環保材料來逐漸替代污染過重和不可重復利用的材料。部分原材料容易產生或者吸收大量熱量，應當盡量避免使用，同時推廣應用可二次利用或者在生產環節能夠完全分解的原材料。另外，根據節能設計理念要求，應當盡可能高效利用資源，對未達標產品和破舊廢棄零部件進行無公害處理、篩選后再回收利用，盡量避免對生態環境造成較大污染，提升機械設計生產效率。

1.3 制造工藝耗能低

在機械生產過程中，為了能夠將節能設計理念落到實處，應當合理設計制造工藝，優化加工環節。機械制造中，需將設計圖紙作為依據，在工藝流程規劃中選擇節能環保型加工技術。比如，在機械制造中，熱煅、冷煅工藝均比較常見。兩種工藝相比，熱煅工藝的環保效益比較高，可推廣應用，達到降低能耗損失的目的。另外，在機械設計方面盡量優化產品結構，并加強體積控制，減少自動化生產過程中的能耗損失[3]。

2 節能設計理念在機械制造與自動化中的應用

2.1 機械設備設計

為了促進節能設計理念與機械制造和自動化相結合，需將機械設備設計環節作為優化重點。

2.1.1 發動機

在機械設備中，發動機運行過程中需耗費大量能源。如果發動機設計不合理，會增加設備能耗損失。另外，在發動機運行中會排放廢棄物并產生噪聲，不僅會對對工業生產造成一定不良影響，而且會危害生產人員的身體健康。因此，在節能設計中必須加大對發動機的關注，科學選型，選擇能耗低、噪聲低、污染排放少的型號[4]。基于節能設計理念的發動機空氣供給裝置，如圖2所示。

圖2 空氣供給裝置圖

2.1.2 液壓防滲漏系統

在機械設備制造以及自動化應用中，液壓系統發揮著重要作用，是節能設計的重點。設計人員應當保證系統的正常功能，結合節能設計理念要求，選擇適宜的液壓元件，減少機械設備內部損耗，保證機械設備的運行穩定性和可靠性，延長設備部件的使用年限，同時嚴格控制微塵雜質排放量。另外，如果出現液壓油滲漏問題，需及時整改系統防滲設計方案，盡量減少系統運行環節擁有量，提升設備防滲性能。

2.1.3 駕駛室

駕駛室可作為主控制室，是節能設計的重點。在設計駕駛室時，應當在窗設計中做好節能改造，選用具有防輻射性能和防紫外線功能的玻璃，避免對操作人員身體健康造成危害。另外，需對駕駛室進行降噪減振設計，保證駕駛室運行過程的穩定。對于駕駛室后壁板，可選用瀝青阻尼材料，以充分發揮減振降噪效果，如圖3所示。為了能夠有效提升駕駛員的主觀體驗，可安裝無氟型空調設備，調控駕駛室內溫度，同時避免對空氣環境造成不良影響[5]。

圖3 約束阻尼層的結構截面圖

2.1.4 適當增加自動加脂裝置

在機械制造過程中，一般要求工作人員采用手動方式增加潤滑脂，所需時間較長。同時，在加入過程中可能會發生油液流出的問題，與空氣發生反應造成污染，因此需應用自動化加脂裝置。在潤滑系統設計中，采用集中定時模式，在達到設定時間后自動添加黃油，并有效控制黃油用量，同時避免在充油過程中出現油液溢出問題，減少資源浪費。

2.2 機械工藝優化設計

在機械工藝中應用節能理念，要求優化調整產品結構，簡化產品構造，避免在產品后續運行過程中發生資源浪費問題，同時避免各個零部件之間的磨損問題，提升節能設計效果。機械產品各類零部件形狀均會對設備整體功能和結構產生較大影響。因此，在零部件設計中應當采用節能設計理念，調整機械零部件形狀，在保證基本功能的基礎上提升零部件的靈活性。比如，可調整零部件結構安裝部位，提升拆裝便捷性，同時延長零部件的使用年限。另外，調整零部件內部結構，減少生產材料用量。在應用節能設計理念前，應當調整機械設備的整體性能。加工工藝可對生產材料用量和能源消耗量產生較大影響，因此應當貫徹落實節能設計理念，改良各項工藝，避免機械設備運行過程中出現嚴重的資源浪費。另外，在生產過程中，設計人員需發揮指導作用。比如，在冷軋薄板施工環節，傳統的施工工藝比較復雜，需進行簡化調整，確保符合節能環保要求。設計人員還應統籌分析制造加工工序，提升生產工序標準化水平和系統化，在設計加工環節嚴格遵循相關設計標準，保證機械設備穩定運行，延長機械設備的使用年限。

2.3 使用環保材料

在機械制造及其自動化中，選用材料時應當盡量采用無毒、無污染、可循環應用的材料，確保符合可持續發展理念。通過分析當前各類材料的應用情況，很多企業在材料使用方面依然采用傳統材料，對廢舊材料的回收利用率較低。應當堅持節能設計理念，選擇節能環保型施工材料，在生產環節綜合考慮工藝要求和產量要求，確保設備處于穩定運行狀態，避免出現故障隱患。

機械制造和自動化設備運行過程無法在較短時間內完成，因此需選擇使用時間較長的材料。在機械設計中，應當根據能源需求分析不同材料的應用效果，提升生產質量，同時控制生產環節的能耗損失。另外，在機械制造和自動化設計過程中，必須將設計需求作為依據，估算分析零部件處理、材料處理環節成本投入，確保其與節能設計理念相一致[6]。

2.4 零件加工

在機械零部件加工過程中，關鍵供需包括坯料生產、特種加工及熱處理等。在零部件生產過程中，僅有少部分產品應用精密制造技術和無屑加工技術，而常用技術包括鑄造技術、焊接技術及鍛造技術等。另外，在機械零部件加工中，常用加工工藝包括車削加工、磨削加工、研磨加工、銑削加工及數控機床加工等，常用熱處理方法包括正火、調質及回火等。在加工流程設計中，應當綜合考慮零部件材料、內部結構、外部形態及使用性能等，選擇適宜的加工技術，提高生產質量。

2.5 運用智能集成技術

在機械制造與自動化項目建設過程中，智能集成技術至關重要。在設計過程中，要求整合各個系統，將其作為整體結構。如果系統處于獨立運轉狀態，則會對運轉效果造成不良影響。智能集成技術的基礎為物聯網技術，包含分項計量系統、智能系統等。通過應用電能損耗監管系統，可采集分析機械設備制造過程中各類設備運轉的相關參數，包括濕度、溫度及運行時間等，同時可分類各類設計信息，解析機械制造和自動化能耗損失，以便及時發現問題，并采取針對性處理措施。

2.6 性能檢驗

在機械制造與自動化設計項目的實際應用中，不可避免會出現各類復雜問題。如果能夠提前發現各類問題并采取有效的解決措施，則可避免后期設計變更，節約成本投入量，提升企業經濟效益，保證節能效果。在設計驗收中，可應用計算機軟件技術將設計模型與操作結果進行對比，避免出現偏差。在傳統的機械制造以及自動化設計檢驗過程中，一般采用肉眼觀察和實測方式檢驗。在數據校對中，需查找大量資料，工作效率較低。檢驗結果需繪制成表格，便于審核和歸檔處理。通過應用計算機軟件技術，可顯著提升設計質量檢查效率。同時，相關工作人員只需登錄網站即可查找驗收信息，與傳統文字記錄相比優勢顯著，可提升設計驗收工作的協調性。

3 節能設計理念在機械自動化中的具體運用方式

3.1 自動調整和自動控制

現代智能機械設備運行可自動調整。具體而言，設備運行中可調整程序參數，滿足生產實際需要。在機械設備運行過程中，部分設備并非一直處于固定負荷水平，要求根據生產現場實際需要調整供氣、供油。在傳統的制造模式中，一般采用人工調整模式，存在不確定問題，很難滿足機械設備生產的實際需要。因此，可應用自動化技術提升控制效果，對各類設備運行過程進行智能化控制。比如，應用傳感器能夠廣泛收集信息數據，調整供氣閥門，減少能耗損失，同時滿足生產現場的實際需要。

3.2 在汽車制造中的應用

在汽車制造中，必須保證汽車設計生產制造的安全性。在可持續發展理念影響下，人們對產品安全性和低能耗的要求較高。在工業生產中，設計駕駛室時應當保證安全性和環保性，為人們提供良好的駕駛環境。另外，在汽車制造中應當堅持輕量化、低能耗以及長壽命原則，設計安全、環保型駕駛室，同時選擇應用輕量化負荷材料，提升汽車安全指數。此外，在汽車發動機設計中必須融入節能設計理念，選擇節能效果較好的發動機，避免在發動機運行過程中產生嚴重污染。

3.3 在游樂設施中的應用

在游客設施機械設備生產制造中，為提升設備節能效益，必須選擇應用節能材料。隨著科學技術的不斷發展，在游樂設施設計制造中逐漸產生了很多科學技術。通過選擇適宜的技 術，分析游樂設施結構、各類部件的功率參數，有助于提升結構設計水平。另外，需選擇節能環保型材料，可減少娛樂設施能耗損失，延長設備的使用年限。

4 結語

綜上所述，本文主要對節能設計理念在機械設備制造自動化中的應用方式進行詳細探究。我國制造行業在快速發展過程中面臨很多機遇，相關技術不斷更新，增加了制造企業的市場競爭壓力。應當提高對節能設計理念的重視度，在機械制造與自動化中合理應用節能設計理念，選擇節能環保型材料，優化調整生產工藝流程，減少能耗損失，促進制造業實現可持續發展。