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节能设计理念下机械制造原理及应用

摘要:从机械制造中的节能设计原理理论出发,分析基于节能设计理念的机械制造原理,对机械制造的优化设计应用展开讨论,试图以此来提高我国机械制造能力。

关键词:节能设计;理念;制造;原理

0引言

随着机械制造技术的不断发展,机械制造不仅要追求技术先进性,还要重视环境和经济问题,尤其不能忽略资源保护和环境保护,以及资源短缺、环境污染等问题,这些都会影响到社会进步和经济发展,处理不得当,造成经济发展和资源环境之间的矛盾,必然会对国家和社会可持续性发展造成影响。因此,树立机械设计节能理念就显得很重要,需要技术人员能从思想上认知节能设计原理,在实践中合理应用节能理论,降低成本,提高社会效益和自身竞争力。

1机械制造节能设计的重要性及特征

1.1机械制造节能的重要性

我国工业发展起步晚、起点低,但是随着改革开放40年历程,我国工业已获得飞跃式发展,尤其是机械制造行业的迅速发展,让世界认识到“中国速度”和“中国制造”。机械设计在机械工程领域具有重要意义和影响。在大力发展能源节约、环境保护以及低碳可持续发展的背景下,机械设备制造中的节能设计成为发展趋势,这就要求广大的设计人员和单位应充分考虑环境因素,在保证机械制造产品基本性能的同时,还要兼顾经济和环境保护的要求。因此,在机械制作设计中,既要注意设备的实际应用,还要兼顾减少机械损坏率和能量损耗,达到机械设计节能效应最大化,实现可持续性发展。

1.2机械制造节能设计的特征

相比传统机械制造,节能是新型机械制作最为明显的特征,其中主要表现为:机械节能设计包括自然环境、生态保护以及生产、生活环境的设计理念。机械节能设计理念是对自然资源的重复、循环利用,可以重复使用报废后的资源,减轻生态环境的污染程度,提高人们居住环境质量。节能设计理念的实现很大程度上避免资源过度消耗问题,达到资源可持续利用,所以,国家和社会十分重视机械制造节能设计理念的实际应用,尤其是对自然资源日益匮乏的今天,节能设计理念和机械制造的有机结合,可最大限度的实现设计的绿色化和长远发展。“节能设计理念”的机械设计指标体系。

2节能原则下机械制造原理和思路

在机械设计过程中,要遵循多项设计原则和标准参数,在不同应用环境和地域下,其设计原则和标准也会随之变化,尤其是近年来,我国机械制造能力突飞猛进,已经和国际先进水平接轨;国家也大力发展节能减排和可持续发展战略。因此,机械设计节能理念的应用需求逐步凸显,目前机械节能设计的思路不仅对机械损耗、耗能和污染源排放进行控制,还要从机械设备的基本原理入手,对机械动能、势能、输出和功率损耗等方面进行优化。

2.1机械设计在动能方面的节能

在传统机械设计方式中,设计人员通常将机械的动能和输入输出功率作为研发重点。通过调节机械波动、机械精度和机械周期,从而提高机械制造的设计质量。往往忽略主动分析动能变化对机械设备的影响,这就造成机械产品设计质量呈现使用周期短、损耗率高的问题。同时在机械设计中,动能不能得到有效发挥和转化,机械设计如果还一直沿用传统或陈旧的设计模式,势必会对机械系统动能产生较大影响,阻碍机械设备的创新发展。因此,在机械设计过程中,需要重点关注机械动能和功率,将其控制和保持在合理范围内,有效降低设备损耗等问题。

2.2机械设计在输出力方面的节能

不同的机械设备在工作状态下输出力存在差异,对于相同的机械设备输出效果也是存在一定差异,如果机械工作中输出力消耗过高,其原因是短时间内输出力变化很大。因此,可以把周期函数形式的输出力消耗,保持在较小范围内变化就能达到节能的最终目的。

2.3尽量降低无用功的损耗

在机械设备工作中,由于阻力、摩擦以及形变等原因,会产生一些无用的损耗,这些和机械设计中的精度、润滑程度有很大关系,无用损耗大大降低了机械设备的使用效率,造成设备损耗。因此,在机械设计中要以节能为基本目的,尽量减少无用损耗,提高机械的节能性能。

3节能设计理念在机械制造中的应用

3.1液压系统

(1)为了更好的让液压系统高效运转,要定期清洗液压系统,同时对油料进行严格的控制。所以,液压系统设计过程中,要清除油液中的微尘杂质,保证液压系统得到有效的清洁,采取科学合理的风险预防策略,降低液压系统的故障率,保证机械设备的正常运行,从而也延长了机械设备的使用寿命。(2)液压系统中的污染物排放要进行科学控制和处理,确保液压系统无污染源泄漏和超标排放问题。对液压管设计时,应重视对液压管的密封工作,确保液压管的材料能够抗老化、耐腐蚀性,在选择设备材料时,可以用硬管来替代软管,以延长液压管的使用寿命,避免液压管在使用过程中产生负荷和外界损坏,同时也可以有效避免液压管发生破损,导致污染物泄漏影响环境,提高液压系统的可靠性与环保性。

3.2机械设计、制造过程的优化

节能设计理论要充分应用在机械设计中,在机械制造和设计中,设计的优化效果可以充分提高性能和效率,达到节能效果。在传统模式下,机电一体化设备中,机械设备和发动机不是一体的,在使用电能的时候要变压处理,远距离连接电源,环节中会丧失电能和消耗;节能设计理念下,设计人员可以研发机电一体化设备,合理控制电能和变压消耗,实现节能设计理念。机械制造作为工业生产的核心内容,制作过程节能体现在标准化流程和管理方面,例如,早期美国汽车制造业,以实现标准化流程为出发点,但出于产能考虑,并未过多的考虑节能问题,但这也是节能理念的雏形。在世界经济进入20世纪中后期以来,各国都在追求标准化作业,利用规范化的流程降低生产过程损耗已经成为主流,节能理念日益被各国所接受。

3.3引进先进的技术和案例

节能理念的实现为机械制造创造了条件,尤其是在现代工业产品中得到了体现,包括产品的外观、核心部件等设计环节。例如,汽车设计、火车外观设计方面,理念采用流线型设计,减少阻力和油耗,大大提高节能效果;“和谐号”动车组应用物理学原理,可以进一步降低风力影响。芯片设计作为未来制造业的核心技术,已经应用到计算机控制系统,现代计算机带有智能人工技能,如人在离开计算机时候,计算机会自动进入休眠状态,减低电能耗。因此,可引进周边产业中的节能技术与机械设计进行融合,力求打造智能化节能机械控制平台。

4结语

随着我国经济的高速发展,机械制造行业已经进入快速发展时代,一大批具有自主知识产权和节能理念的产品应运而生,节能理念的实现让更多的设计人员从经济学和环境学角度出发,深入研究和设计机械创造能力。这就要求在平时的工作中要不断学习和创新,要从产品的设计之初、制造方式、制造过程、产品包装以及产品本身材料等方面,解决机械制造中生产与环境、社会、能源消耗之间的关系,创造出具有节能理念的高质量机械产品,不断推进机械制造能力和核心竞争力,推进行业发展。

参考文献

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作者:孙启明 孙冉 单位:山东省冶金设计院股份有限公司

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