基于机械制造与自动化中节能设计理念的

摘 要：本文从机械的优化设计与节能、机械材料使用与节能、设计制作的工艺与节能等方面进行分析研究,并对节能设计的理念内容进行阐述,把节能设计的理念融入进机械制造与自动化的作业过程中,使系统的设计具有高效性,节能性,并使材料更加环保,设备的能耗更低,让整个机械制造与自动化的过程更加合理.

关 键 词：机械制造自动化节能设计理念

1.前言

机械的制造与自动化是高能耗的一个产业,也是使用计算机和计算机的设备,协助工程人员优化完成产业的产品设计与制造的一项新技术.在机械制造与自动化中加入节能设计理念,主要是加入机械优化设计、机械材料使用、设计制作的工艺三者在节能方面的优化和改善,这样不仅能减少废气及废物对环境的污染,也能节约能原材料,还能增加机械的使用年限.

2.机械制造与自动化中的节能设计理念

机械制造与自动化属于高能耗类型的产业,在其产业中增添节能设计的理念,具有重要的现实意义.在机械制造与自动化的环节中增添节能理念需要从三个方面进行,也就是优化设计,合理选材和改进工艺,只有把节能设计理念融进这三个关键的环节中,才可以实现节能,达到节能和减排目的.

2.1机械的优化设计与节能

2.1.1设计环保安全性高的驾驶室

安全环保型的驾驶室的设计,应满足以下条件：防紫外线辐射性质的玻璃,全密封的整体样式和经过减震降噪的处理；在室内配置一个无氟环保类型的冷暖空调；设计FOPS和POPS的驾驶室,为了保证驾驶员安全；采用人机工程学的设计原理对其进行设计,如可全方位地调节司机的座椅、功能集成性的单操纵的手柄、驱动器具有可调动转向的功能、全自动的换挡装置、电子监控和故障自动诊断的系统,再加上美观性的颜色搭配.这种环保安全的关怀驾驶室的设计,大大改善了司机工作的环境,并能缓解司机的疲劳,从而提高其作业的效率[1].

2.1.2选用低公害的发动机

发动机是工程的机械系统中最大的部件,它产生的噪音等环境污染影响很大.因此,在选择发动机的时候,需要采用噪声较低、排放量较小、耗油量少、效率高的环保类型的水冷增压型柴油机,这样能缓解环境污染的压力,并能提高机械加工的效率.

2.1.3设计高效节能的液压系统

保持传动的液压油等的清洁,对工程机械液压的传动起到非常大的帮助,因此设计师们精心地设计机械的液压系统就显得很有必要,清除油液中的微尘垃圾和机械的磨损物等垃圾杂质,能大大减少机械中液压元件的故障和磨损,从而延长机械中常用的液压元件使用寿命,降低了液压油更换的频率,并延长了换油的间隔时间,减少工作时对周边的环境的污染,同时也能节省人力、物力和财力.液压系统发生渗漏将对周围的环境造成污染,这已经是港口的机械在运行中经常存在的情况,液压管路需要使用耐腐蚀强、防老化比较突出、具备优良的密封性能等优点的进口优质的胶管；并且为了有效地减少软管损害度和废弃量,设计时,应尽可能地用硬管取代软管,避免出现采用容易破裂的软管时,油液流出对环境造成巨大的污染.

2.1.4配备能自动加脂的系统装置

一般情况,以传统的手动方式实行润滑脂加注工作,具有耗时又费力的缺陷,

而且溢出来的油液会造成周边环境污染.如果给机械配备能自动加脂的系统,并实现其对相应设备进行定时加脂的效果,如集中润滑的系统,此系统可以对各铰销进行定时地加注黄油,而且家住的优良油量事前已经计算出来,并设定完好,不仅能保证销轴的充足油量,也能保证油液不溢出来,造成资源的浪费,这样很方便、环保.另外,出于对小型机械设计的成本控制,可应用新型的轴套材料和密封的销轴（或者安装一套二级的防尘装置）,能有效地防止内部的油脂排出,也能杜绝外部的异物进入,使润滑油在加注时间的间隔上得以延长,达到减少环境污染的目的.

2.1.5设计可靠性高的系统

在设计系统的时候,尽量使用可靠性较高、较成熟的技术,并使用在市场中经受过考验的成熟零部件,可延长各处关键系统（或零件）使用的寿命,从而减少更换的次数.如降低制动的元件更换频率,间接地减轻其对周围环境造成的破坏和污染.

2.2选择机械的材料与节能

选择的材料尽量是环保类型的,以减少对环境的污染,同时延长材料的使用寿命.

2.2.1采用环保负荷低、成本少、污染小的材料

机械制造与自动化的设计中不要采用原料是氟利昂、树脂、石棉以及含氯的橡胶等的材料.除主要部位外的零件尽量用工程塑料（或非金属材料）,设计时尽量开发并使用环保型材料,并减少使用重金属的数量.此外,材料选取时,也需考虑零件报废之后的处理细节问题,对材料的处理做到简单化、低费用、少污染等的环保要求.

2.2.2采用可再生和回收的材料与资源

选取和机械制造与自动化相关的材料,必须采用可再生和回收,而且易分解的材料,而且需保证选取的材料,加工前后都不会排出某些有害的物质或气体,对环境不会造成污染.尤其是某些结构的零件,其设计应满足容易装配、容易分解的条件,防止使用有毒的材料,从而提高材料循环使用的效率.

2.2.3选材需遵循长寿命、轻重量、低能耗的原则

延长产品寿命,就表示机械生产的产量得到减少,机械报废的速度也会降低,原材料消耗也会相应地减少.同时降低了产品的能耗量也就意味着环境污染也得到减少,间接地对环境起到保护作用；轻重量就会降低运输成本,也会减少运输的次数,从而减少运输车排放的废气；从减少环境负荷方面进行设计,符合通用的标准,并让机械的构件符合通用性,就能降低能耗量,设计时也需综合性思考设计对象所具有的功能.将结构材料的强度、尺寸的标准、材料的选取等都考虑周到和全面,才能选到优质、耐用、少污染的好材料[2].

2.3设计制作的工艺与节能

2.3.1设计优化的产品

优化（或改进）产品的设计,可从以下几点入手：（1）发挥产品零件设计中的优化作用,就是在保证产品基本的性能后,再简化零件、减小零件体积、优化产品结构,减少零件的数量；（2）根据生产条件,选用比较合理的产品材料,并由于实际生产中不同材料均对能源存在消耗差异,因此,可根据这差异选择低能耗材料.

2.3.2设计能耗低的工艺流程

同种零件（或产品）,在实际生产中可采用工艺不同的流程进行加工,但不同的工艺流程,所消耗能源有很大的不同,对加工工艺进行合理的设计,能减少加工的载荷波动,尽量让设备处于满负荷的运转,避免能量浪费.

具体的方式有：（1）改进与设计工序：节能设计时,要选用节能的工艺,并合理安排加工的工序.（2）选择最佳加工方式：对于零件的加工方式,应选择与现场设备相适合的最佳方式.如冷锻、温锻能量的利用效率都比热锻压高,但冷锻压工艺会造成环境危害,因此,可采用温锻压方式；（3）选择较理想的工艺参数：选择理想的工艺参数能产生节能效益.如直径差值大的阶梯轴一类零件,既可选择直径棒料为毛坯,也可采用精锻为毛坯,但毛坯制备上两者消耗能量差异较大,应综进行优化选择；（4）选用节能性强的冷却工艺：机械制造与自动化中会用到冷却液,因此,选择冷却液时也应侧重于节能方面,也可少用（或不用）油冷却[3].

3.结束语

随着国家经济的快速发展,国内机械制造与自动化产业也在蓬勃兴起.机械制造与自动化的发展,带来的不仅仅是经济的利益,也有对环境的污染等,因此,在其中注入节能的设计理念,才能使机械制造与自动化产业更上一层楼,使国家的制造业经济也能长久持续地发展下去.