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机械制造与自动化中的节能设计理念分析
发布时间:2018-06-29 点击次数:
当前中国机械制造与自动化技术已经得到了一定程度的发展,在某些领域中国的机械制造与自动化技术已经达到了世界领先水平,但从整体上来看,中国机械制造与自动化技术同发达国家相比还存在一定差距,其主要表现在中国机械制造与自动化生产的部分产品达不到市场标准要求,并且在许多环节中对能源的消耗过大,造成能源浪费,因此,当务之急是要在中国机械制造与自动化技术中融入节能设计理念,促进中国机械制造技术革新。
1 节能设计在机械制造与自动化中的特征表现
以节能设计理念为基础的机械制造模式与中国传统的机械制造模式存在较大差异,传统的机械制造模式主要是针对机械制造与自动化发展,在能源回收利用、绿色环保、生态保护等方面并没有进行深入研究。
而以节能设计理念为基础的机械制造模式则是在机械设计中融入了自然环境、生态环境及生活环境等各方面的理念内容[1]。具体表现为:融入节能设计的机械制造可以重复利用自然环境资源,并且可以回收利用报废资源,大大降低对自然环境、生态环境的破坏,同时也降低了对能源的消耗。目前中国能源消耗过度、环境破坏严重,在机械制造与自动化中融入节能设计是当前时代发展的必然趋势。在机械制造与自动化中应用节能设计理念,就必须制定相应的节能设计指标体系。如图1所示。

图1 机械制造与自动化节能设计指标体系
2 节能设计理念对机械制造与自动化的要求
2.1 采用环保型材料设计
基于节能设计理念的机械制造与自动化设计应注重环保、高效的设计原则,首先在材料的选择上,应优先选择可回收、可再生性材料,尽量减少重金属、贵金属材料进行机械制造。另外,针对机械设备的特殊部位应选择环保性能优越且使用性能较好的非金属材料,并且在该类部件的节能设计中应满足更换方便、可循环使用的原则,使中国机械制造与自动化设计表现出节约资源、降低环境污染的特征。
2.2 质量轻适用广的机械设计
在机械设计中,为了遵循节能设计理念,在机械制造设计环节需按照轻质量、适用范围广、使用寿命长等方向进行设计。a) 轻质量的机械设计主要是通过降低设备质量,从而降低设备在实际生产过程中机械设备对能源的损耗及减少机械设备承担的负荷等。通常来说,轻质量的机械设计是机械制造与自动化节能设计发展的重要标志;b) 使用规范广的设计主要是为了增加机械产品的适应性,从而降低机械产品的替换频率,在一定程度上可以延长机械产品的使用期限,从而减少了机械产品的报废率,进而减少资源的消耗。具体来说,在设计中,机械制造与自动化节能设计必须要严格按照通用制造标准进行,从而保证机械制品能够具有较高的适应性和使用寿命。
3 节能设计理念在汽车制造中的应用分析
在倡导绿色环保的当今时代,节能减排成为中国关注的重点之一。中国工业化发展已经处于中期阶段,以往的资源消耗型发展模式已不再适应中国的现状。
在这种情况下,节能设计理念开始逐渐渗透到中国各个领域当中,为中国从资源消耗型发展向资源合理利用型发展奠定了良好的基础。当前,中国城市空气污染问题严重,其中很大一部分原因是由于中国汽车尾气排放量过大,因此,为了改善城市大气环境,中国在汽车制造中也应该渗透节能设计理念。
3.1 驾驶室安全环保设计
对于汽车驾驶室设计来说,除了要做好节能设计外,还需要最大化地提高驾驶室的安全性能。因此,在实际设计中,设计人员一定要尽量提高驾驶室的驾驶环境质量,并通过合理设计降低司机驾驶的疲劳感,从而提高驾驶的安全系数。具体来说,设计人员可以根据人机工程学设计原理对汽车驾驶室进行人性化设计,包括为主驾驶位进行全方位调整设计、可转向驱动器设计、电子监控设计、自动故障检验设计、自动换挡设计等[2]。另外,为了提高驾驶室舒适度,设计人员可采用整体性的全封闭样式室内环境设计,在挡风玻璃的选择上应选择防紫外线辐射类型的玻璃;考虑到冷暖空调的环保性能,应将汽车驾驶室内的冷暖空调替换为无氟环保型。
3.2 采用环保型机械发动机
汽车尾气排放和发动机噪音污染是当前中国汽车制造中面临的主要问题之一。作为机械工程中最为核心的部分,机械发动机的质量直接影响汽车的使用性能。在当前中国提倡节能减排的前提下,中国汽车制造中,机械发动机的性能必须要满足低油耗、低排放、动力性能优越等要求,还要降低汽车在运行状态中产生的噪音。因此,在汽车制造过程中,为了达到绿色、环保的效果,必须选择环保型机械发动机,从而解决中国汽车高排放、高噪音等问题。
3.3 液压系统节能设计
通常来说,液压系统主要面临的问题就是液压系统渗漏,一旦发生渗漏将会对周围环境造成危害。因此,在液压系统设计中,同样需要考虑到液压系统的节能性能,除了选择合理的油料外,还需要提高液压管路的抗腐蚀性能,从而避免液压管路过早发生老化而导致液压系统渗漏。
4 节能设计理念在机械制造与自动化的实现策略
4.1 采用环保节能型的机械发动机
机械发动机是机械工程中最重要的部分,通常情况下,机械设备在运行过程中主要的污染排放也是在这一部位,因此对机械制造与自动化技能设计来说,机械发动机应选择低油耗、低污染及高效率的机械发动机以满足节能减排的要求,没有达到节能减排要求的机械发动机一律不予使用。
4.2 对液压系统进行防渗漏处理
液压系统在机械自动化工程中同样具有重要作用,其主要原因在于液压系统可以稳固机械设备的运转,但从目前来看,中国液压系统中渗漏现象较为常见。因此,在中国的液压系统设计中,一定要加强对液压系统渗漏方面的防治措施,避免液压管路中的油料流失到外部,造成环境污染。要做到这一点需要在设计过程中提高液压管路的密闭性,同时要减少液压系统各组件之间的冲击,从而降低液压系统的运行负荷,进而避免液压系统出现渗漏。
4.3 优化机械内置结构
一般来说,机械部件构造越简单,需要的配件类型就越少,产品制造难度也就越低,反之则越复杂。但对于机械部件质量来说,必须要保证各个配件的设计质量都能够达到相应的标准,才能确保机械系统能够在各部件的支撑下正常运转。而要做到这一点,在机械设备生产过程中,必须合理分析和设计相关生产工艺,具体来说主要分为以下几个方面:a) 在加工某些特定机械部件时,必须选择不同的锻压方式进行加工,从而提高机械部件的适用性;b) 在实际制造过程中,要合理调整机制造工艺参数,从而提高机械设备的节能水平;c) 为了加强对机械制造过程的整体把控,应该调整制造流程,减少非必要工序,缩短加工时长等。
5 结语
机械制造与自动化节能设计主要是在机械制造的设计规划、设备生产及后期处理等方面进行有效控制,从而降低机械能源损耗,实现节能减排的目的,促进中国机械制造产业发展。在生产生活中,自动化和机械制造的结合,很好地推动了经济的发展。现在能源不断减少,然而对能源的需求却不断增加,在机械制造中加入相关的节能技术已经成为制造业发展的趋势。
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