“機械制造與自動化”與“節(jié)能理念”【摘要】人類的生活方式由起初的手工勞動，逐步發(fā)展成為簡單的生產(chǎn)工具和具有功能性的機械或者說是簡單機器。不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)持續(xù)帶動著勞動生產(chǎn)力提升。科技與經(jīng)濟的發(fā)展，機械制造以及自動化也隨之在我們生活中逐漸被大范圍應(yīng)用，而在這個過程中也衍生出了一些無法避免的問題。直到今天，越來越多自動化程度高的生產(chǎn)線的被廣泛投入使用，極大程度地減少了勞動力的數(shù)量，然而功能性強高自動化程度高的廣泛采用對能源、材料的需求則大幅度增加。于此同時，工廠廢棄的液體、氣體和固體材料在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，而這些大多數(shù)都沒有經(jīng)過妥善的處理，這也是經(jīng)濟發(fā)展的同時伴隨著嚴(yán)重的環(huán)境污染的原因。當(dāng)今世界的制造業(yè)，作為較高能耗的機械制造行業(yè)，不僅需要持續(xù)消耗了相當(dāng)巨大的能源，而無法避免地產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。為了能夠妥善解決機械制造及其自動化這個行業(yè)正在面臨的污染難題，就很有必要改變傳統(tǒng)機械制造及其自動化的結(jié)構(gòu)，就是加入節(jié)能環(huán)保理念或者增加節(jié)能環(huán)保理念在機械制造及其自動化中的作用，一定程度上可以通過節(jié)能環(huán)保理念在機械制造及其自動化的實現(xiàn)來緩解能源的持續(xù)消耗，這就是在機械制造乃至自動化過程中引入節(jié)能設(shè)計理念具有較大的意義。實現(xiàn)機械制造與自動化領(lǐng)域的節(jié)能環(huán)保發(fā)展。本文主要對機械制造與自動化發(fā)展的現(xiàn)狀進行了簡單扼要的論述，同時重點對節(jié)能設(shè)計理念在機械制造與自動化中的應(yīng)用進行了全方位的深入分析?！娟P(guān)鍵詞】節(jié)能設(shè)計機械制造自動化發(fā)展現(xiàn)狀環(huán)保

Machinerymanufacturingandautomation"and"energysavingconcept"Fromtheinitialmanuallabor,humanlifestylehasgraduallydevelopedintosimpleproductiontoolsandfunctionalmachineryorsimplemachines.Thecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologycontinuestopromotelaborproductivity.Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandeconomy,machinerymanufacturingandautomationaregraduallyappliedinalargerangeinourlife,andinthisprocess,therearealsosomeunavoidableproblems.Untilnow,moreandmoreproductionlineswithhighdegreeofautomationhavebeenwidelyused,whichgreatlyreducesthenumberoflaborforce.However,thedemandforenergyandmaterialsforthewidelyusedproductionlineswithstrongfunctionalityandhighdegreeofautomationhasincreasedsubstantially.Atthesametime,thewasteliquid,gasandsolidmaterialsareproducedintheproductionprocess,andmostofthemarenotproperlytreated,whichisalsothecauseofeconomicdevelopmentaccompaniedbyseriousenvironmentalpollution.Today'smanufacturingindustry,asahighenergyconsumptionmachinerymanufacturingindustry,notonlyneedstocontinuetoconsumeaconsiderableamountofenergy,butalsocannotavoidseriouspollution.Inordertoproperlysolvethepollutionproblemfacedbytheindustryofmachinerymanufacturingandautomation,itisnecessarytochangethestructureoftraditionalmachinerymanufacturingandautomation,thatis,toaddtheconceptofenergyconservationandenvironmentalprotectionorincreasetheroleofenergyconservationandenvironmentalprotectionconceptinmachinerymanufacturingandautomation,tosomeextent,throughtherealizationofenergyconservationandenvironmentalprotectionconceptinmachinerymanufacturingandautomation.Toalleviatethecontinuousconsumptionofenergy,itisofgreatsignificancetointroducetheconceptofenergy-savingdesignintheprocessofmachinerymanufacturingandautomation.Realizethedevelopmentofenergyconservationandenvironmentalprotectioninthefieldofmachinerymanufacturingandautomation.Thispapermainlydiscussesthecurrentsituationofthedevelopmentofmachinerymanufacturingandautomation,andfocusesontheapplicationofenergy-savingdesignconceptinmachinerymanufacturingandautomation.Keyword:BTtoVATconstructionenterprisesinvoiceinputtaximpact

目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要：淺議“機械制造與自動化”與“節(jié)能理念” I1機械制造與自動化的發(fā)展現(xiàn)狀 11.1國內(nèi)機械制造與自動化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 11.2機械制造與自動化的發(fā)展現(xiàn)狀分析 11.3通用機械節(jié)能產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用情況 21.4能源回收開發(fā)情況 41.5機械制造與自動化設(shè)計的節(jié)能意義 42節(jié)能原則下機械制造的原理和思路 52.1機械設(shè)計在動能方面的節(jié)能 52.2機械設(shè)計在輸出力方面的節(jié)能 52.3盡量降低無用功的損耗 53節(jié)能設(shè)計理念在機械制造與自動化中的有效應(yīng)用 53.1機械制造和自動化中節(jié)能設(shè)計優(yōu)勢 53.2機械制造與自動化設(shè)計的節(jié)能措施 63.3節(jié)能理念在農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用 73.4節(jié)能技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用 73.4.1柴油機節(jié)能技術(shù) 73.4.2工程機械液壓節(jié)能技術(shù) 83.4.3工程機械維修中的節(jié)能技術(shù) 93.5木工機械的節(jié)能應(yīng)用 103.5.1重視改進木材加工設(shè)備結(jié)構(gòu) 103.5.2通過創(chuàng)新設(shè)計提升木工機械節(jié)能和環(huán)保性 103.5.3推動新型木工刀具的開發(fā)和應(yīng)用 103.6變頻調(diào)節(jié)技術(shù) 113.6.1變頻模擬 113.6.2科學(xué)指導(dǎo) 113.6.3節(jié)能方式 113.7機械設(shè)計中節(jié)能理念得到有效應(yīng)用的舉措 123.7.1對節(jié)能的機械產(chǎn)品成本的需求 133.7.2對機械產(chǎn)品可拆裝及再利用的設(shè)計 133.7.3對節(jié)能機械的設(shè)計數(shù)據(jù)庫進行完善 133.7.4機械制造中的功率流分析 133.8改進機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 173.9選擇節(jié)能環(huán)保材料 183.9.1選用可回收和可再生的資源 183.9.2降低了機械產(chǎn)品的能耗 193.9.3選擇綜合性價比較高的材料 193.9.4對零件報廢后污染處理的成本進行考慮 193.10優(yōu)化現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 193.10.1機械設(shè)計、制造過程的優(yōu)化 193.10.2優(yōu)化現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 203.10.3因地制宜并根據(jù)外部環(huán)境對加工工藝進行選擇 203.10.4合理安排工藝工序 203.10.5優(yōu)化制作工藝 204通用機械產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)發(fā)展目標(biāo) 205機械制造和自動化未來的發(fā)展趨勢 216結(jié)語 22參考文獻 161機械制造及其自動化的發(fā)展與現(xiàn)狀1.1國內(nèi)機械制造及其自動化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展形勢改革開放以來，機械制造跟我國的經(jīng)濟發(fā)展一樣在不斷飛速地發(fā)展。在我國的工業(yè)發(fā)展中扮演著越來越重要的角色。近年來隨著計算機行業(yè)、軟件行業(yè)的發(fā)展，在機械制造業(yè)中計算機集成技術(shù)得到了更多的運用，從而能將機械制造更好地與自動化相結(jié)合，讓機械制造業(yè)更趨于自動化，也就是使其安全快速地完成生產(chǎn)制造作業(yè)，極大程度地推促使了機械制造業(yè)的加速發(fā)展，現(xiàn)在機械制造及其自動化也引領(lǐng)了生產(chǎn)效率高的潮流。然而由于我國的自動化機械制造起步相對較晚，技術(shù)相比較一些發(fā)達國家相對落后，導(dǎo)致與這些些發(fā)達國家比如日本、德國制造的產(chǎn)品在品質(zhì)、安全可靠程度方面都有很大差距，競爭力方面幾乎沒有優(yōu)勢可言。一些歐美國家以及日本在機械制造及其自動化領(lǐng)域仍然領(lǐng)先全世界，這些國家具有先進的機械制造技術(shù)與自動化技術(shù)，在智能、環(huán)保方面已有多年的研究經(jīng)驗，目前正朝著更高水平的智能、環(huán)保方向發(fā)展，國內(nèi)的行業(yè)在這一方面依然存在巨大差距。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該嘗試更加積極地與國際接軌，目前一些國內(nèi)企業(yè)通過與國際公司在行業(yè)技術(shù)上的交流或者建立跨國公司，促使在這一方面得到了及其有用的經(jīng)驗，機械制造的自動化程度也逐漸與國際靠攏，技術(shù)水平也有了進一步的提升，可以說一定程度上縮短了與國外企業(yè)的差距。但是，在最尖端最前沿的環(huán)保智能領(lǐng)域還沒有跟上行業(yè)先進國家地區(qū)的節(jié)奏。因此國內(nèi)企業(yè)需要改變行業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)，而國家也應(yīng)適當(dāng)?shù)赝ㄟ^一些相關(guān)政策來對環(huán)保進行積極扶持，通過持續(xù)地大力發(fā)展和不斷投入，智能環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)展以及我國企業(yè)的競爭力才能得以提升。1.2機械制造及其自動化的發(fā)展分析我國對外開放政策的實施促進了機械制造技術(shù)的長足發(fā)展，機械制造技術(shù)憑借自身強大的優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，并且在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)舉足輕重的地位?？茖W(xué)技術(shù)日益深入發(fā)展的今天，先進的軟件、數(shù)據(jù)處理等計算機方面的技術(shù)在各領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。特別是這些先進技術(shù)在機械制造領(lǐng)域的覆蓋，極大地加速了機械制造及自動化的發(fā)展，機械制造行業(yè)也是得益于此。當(dāng)今世界，隨著先進技術(shù)在機械制造領(lǐng)域機械制造技術(shù)的運用，為機械制造行業(yè)的發(fā)展注入強而有力的發(fā)展活力，并且極大的提升了機械制造技術(shù)水平，使得國內(nèi)機械制造行業(yè)邁向了新的臺階。特別是最近這些年，國內(nèi)企業(yè)與國際行業(yè)領(lǐng)先者的交流日益頻繁，先進技術(shù)的交流推動了國內(nèi)機械制造行業(yè)，國內(nèi)的機械制造企業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域通過相互之間的交流取得了前所未有的飛躍，為機械制造企業(yè)各方面綜合實力的進步發(fā)揮著難以取代的推動力。然而機械制造行業(yè)的突飛猛進也引發(fā)了能源需求量逐年增加的問題，能源消耗的議題的嚴(yán)峻程度也越來越嚴(yán)重，為了能夠緩解或者說解決這些棘手的矛盾，國家也提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，越來越重視節(jié)能減排的推進。許多機械制造企業(yè)也開始逐漸響應(yīng)國家的戰(zhàn)略號召，加強開源節(jié)流保護環(huán)境的意識，加大了這些方面的技術(shù)投入，并且試圖運用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)來緩解機械制造行業(yè)目前以及未來的能源與環(huán)境問題。由機械制造及其自動化行業(yè)的發(fā)展分析可以知道，如果想要達到在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，有效緩解能源消耗越來越大的發(fā)展態(tài)勢，很有必要與當(dāng)前實際情況相結(jié)合，認(rèn)真琢磨機械制造及其自動化設(shè)計的過程，在設(shè)計環(huán)節(jié)中將節(jié)能設(shè)計理念滲透到其中，有效發(fā)揮節(jié)能科技的作用，以此來幫助實現(xiàn)機械制造及其自動化過程中節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。特別時在當(dāng)代的工業(yè)中，節(jié)能環(huán)?？萍甲鳛闄C械制造及其自動化行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重，正是未來機械制造及其自動化行業(yè)發(fā)展獲得全新動力的鑰匙。隨著節(jié)能技術(shù)在自動化領(lǐng)域的運用，一些涉及機械自動化的企業(yè)高效地將節(jié)能設(shè)計理念應(yīng)用到實地的工作當(dāng)中去，成比較有效地緩解了機械制造自動化帶來的能源消耗問題，填補了傳統(tǒng)機械制造存在的缺陷和不足，為機械制造及其自動化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開發(fā)出一條光明的道路。1.3通用機械節(jié)能產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用情況通用機械產(chǎn)品種類繁多，其中最大、應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品是泵、風(fēng)機和壓縮機。根據(jù)這些產(chǎn)品的年產(chǎn)量和投產(chǎn)數(shù)量，預(yù)計這些產(chǎn)品的年電耗約占全國工業(yè)電耗的40%，其中泵電耗占20%，風(fēng)機電耗占10.4%，壓縮機電耗占9.6%。國家經(jīng)濟發(fā)展離不開各種能源，我國各制造業(yè)能源的需求正在不斷增長，面臨著極大的節(jié)能減排壓力。尤其是節(jié)能減排工作的深入推進，繼續(xù)發(fā)掘節(jié)能減排潛力的難度逐漸增加，節(jié)能減排可謂任重道遠。這需要社會各界在節(jié)能技術(shù)、節(jié)能系統(tǒng)、節(jié)能的創(chuàng)新與推廣等得到共識，積硅步以至千里，一起推動我國的節(jié)能技科技實取得更卓越的突破。為加快節(jié)能技術(shù)與機械自動化相結(jié)合，國家陸續(xù)發(fā)布了《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》、《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》和《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)文件，清晰地把推進重大節(jié)能科學(xué)技術(shù)作為發(fā)展環(huán)保節(jié)能滲透各產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，各項政策和措施的力度不斷增加，這為推動節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)化提供了優(yōu)渥的政策環(huán)境，機械制造業(yè)擁有大好的發(fā)展前景。增強節(jié)能技術(shù)在通用機械產(chǎn)品中的普及性是推進產(chǎn)業(yè)向節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)型升級的重要手段。當(dāng)前，產(chǎn)品與系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新在通用機械行業(yè)中不斷加強，持續(xù)推動著節(jié)能科技的開發(fā)與應(yīng)用的推廣。近年來，三類節(jié)能產(chǎn)品泵、風(fēng)機、壓縮機應(yīng)用的比例有了顯著提升，已經(jīng)由原來的10%提升至30%。提升泵、風(fēng)機、壓縮機的能效標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始修訂，系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)正在起草，干燥設(shè)備的能效標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成上報，正等待批準(zhǔn)。在泵、風(fēng)機、壓縮機生產(chǎn)企業(yè)，余能回收利用的技術(shù)被加以重視，已經(jīng)有部分開發(fā)經(jīng)驗的企業(yè)開發(fā)出了余能回收系統(tǒng)的設(shè)備，應(yīng)用在生產(chǎn)中，并且在市場上推廣，取得了顯著的節(jié)能功效。許多企業(yè)加入了合同能源管理，也與用戶達成節(jié)能考核預(yù)期與效益目標(biāo)。一些制造企業(yè)也開始從單純供應(yīng)節(jié)能產(chǎn)品延伸至為用戶制定系統(tǒng)節(jié)能方案。總的來說，通用機械產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)水平與節(jié)能挖潛需求相比依然有一定的差距，一是自主創(chuàng)新的能力不足。企業(yè)為主體的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新體系不夠完善，產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠強，技術(shù)開發(fā)投入仍需提高，核心的系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)掌握程度有待提高；二是產(chǎn)業(yè)集中度較低。企業(yè)規(guī)模相對偏小，龍頭企業(yè)帶頭作用差強人意，節(jié)能產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、成套化水平不高；三是政策有待完善。標(biāo)準(zhǔn)體系、相關(guān)法規(guī)以及相關(guān)的金融政策還需與日益發(fā)展的節(jié)能減排技術(shù)相結(jié)合持續(xù)健全，中、小型制造企業(yè)融資難度大；四是市場化推廣體系不夠健全。供應(yīng)商與用戶之間節(jié)能技術(shù)的產(chǎn)品信息傳播途徑不夠，第三方評價機制仍需加以完善，用戶對新型的節(jié)能技術(shù)設(shè)備認(rèn)知度低、識別成本過高，設(shè)備租賃、合同能源管理等市場化推廣模式普及程度低。一些節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)用到實際工程中達不到節(jié)能效果，甚至完全不節(jié)能。導(dǎo)致這些情況的因素：一是系統(tǒng)的匹配設(shè)計不合理，比如設(shè)計院在計算管路阻力的時候，在保險期間，為了將阻力系數(shù)放大，例如輸送流體揚程是100m，設(shè)計院就增加了10%的安全系數(shù)，于是就增加到了110m，制造泵、風(fēng)機、壓縮機的企業(yè)又為了保險，就配了120m揚程的泵、風(fēng)機、壓縮機，在這基礎(chǔ)上，在標(biāo)準(zhǔn)中將選用電機的安全系數(shù)提升至1.1，經(jīng)過這一系列的安全系數(shù)、揚程數(shù)的疊加，就出現(xiàn)了這樣“大馬拉小車”的情形，也就是因為這樣，原來的節(jié)能產(chǎn)品節(jié)能效果大打折扣甚至不再節(jié)能了；二是泵、風(fēng)機、壓縮機這些節(jié)能產(chǎn)品的高效率指的是產(chǎn)品在額定工況（滿負(fù)荷）下運行的效率，這種情況下最為節(jié)能。但是在設(shè)備運行的時候，經(jīng)常性游離在節(jié)能的工況范圍之外，也就是說實際運行無法持續(xù)在最佳工況當(dāng)中。這大大影響了節(jié)能產(chǎn)品的節(jié)能效果。就像排量在2.0以下的汽車時速在70-100km/h的范圍內(nèi)運行行駛節(jié)省油耗的效果最好，倘若行駛速度偏離了這個速度范圍，省油效果就沒有那么好了。在我國大于70%的泵、風(fēng)機、壓縮機等產(chǎn)品一般都會在偏離最佳節(jié)能工況的條件下工作，這個時候的平均效率甚至無法達到70%，原本效率為90%的節(jié)能產(chǎn)品一下子降低了20%的節(jié)能效率，如此下來的能源浪費可想而知。1.4能源回收開發(fā)情況余能回收具有十分廣泛的定義，簡單來說就是把用過的能量額外剩余部分轉(zhuǎn)化成為可再次利用的能量，譬如將機械能、熱能、壓力能等轉(zhuǎn)化為可利用能源。余能回收在一定程度上能夠比較充分地利用能源，降低碳的排放，從而達到節(jié)能降耗的效果。當(dāng)前，越來越多通用機械行業(yè)已經(jīng)正在進行余能回收相關(guān)技術(shù)的研究，研發(fā)具有余能回收技術(shù)的新產(chǎn)品。比如，可將蒸汽余熱回收的（汽輪機）蒸汽透平、可將余壓液能回收的（水輪機）液力透平、低平位余熱回收的螺桿膨脹回收裝置等。機械制造與其自動化的高效結(jié)合促進了各行各業(yè)的飛度發(fā)展，但是也伴隨著許多資源浪費的產(chǎn)生。由于相關(guān)資源、能源的不斷衰竭，這也極大限制了機械自動化的發(fā)展。對此制造企業(yè)很有必要進行節(jié)能設(shè)計，把環(huán)保的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在機械制造及其自動化當(dāng)中，這能夠讓企業(yè)獲得最大限度的資源、能源節(jié)約，促使其生產(chǎn)成本有所降低，其經(jīng)濟效益乃至社會效益也會得到一定的提升。1.5機械制造與自動化設(shè)計的節(jié)能意義通過一些通用機械制造的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約資源、節(jié)能的目標(biāo)。節(jié)能設(shè)計當(dāng)然也屬于環(huán)境保護設(shè)計。它的意義主要是在于制造機器能夠利用不同的資源，一定程度減少機械設(shè)計的重復(fù)拆卸與恢復(fù)。通過傳統(tǒng)工藝制造或加工的產(chǎn)品往往是根據(jù)其性能以及壽命來開展產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計，首要地，應(yīng)該對市場開展調(diào)查、分析，再根據(jù)分析結(jié)果繪圖，選擇使用或設(shè)計開發(fā)出更適合的替代產(chǎn)品，這也有利于環(huán)保節(jié)能。企業(yè)對設(shè)計的理念要不斷更新，對節(jié)能減排的研究開發(fā)加大投入，提升優(yōu)勢資源的利用率，要更加合理、科學(xué)、高效地利用生產(chǎn)廢料廢棄品，從而促進資源、能源的可持續(xù)發(fā)展。2節(jié)能原則下機械制造的原理和思路機械設(shè)計的過程中要遵循許多標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和設(shè)計原則，由于處在不同的應(yīng)用環(huán)境，其標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和設(shè)計原則也會相應(yīng)的有所改變，尤其是當(dāng)前國內(nèi)機械制造產(chǎn)業(yè)的飛速提升，正在接軌國際的先進水平。國家也在大力推廣實施節(jié)能減排的政策以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。機械設(shè)計加入節(jié)能設(shè)計理念的應(yīng)用需求逐漸突顯，近年來，機械節(jié)能的設(shè)計思路除了對耗能根源以及污染源的排放進行控制，還有必要根據(jù)機械設(shè)備的基本原理，對勢能以及機械動能，輸出和功率損耗等的方面進行優(yōu)化。2.1機械設(shè)計在動能方面的節(jié)能過去傳統(tǒng)的機械設(shè)計方式，設(shè)計人員研發(fā)重點的一般在于機械動能和輸入、輸出的功率。通過改變機械周期、機械精度和機械波動，以此來提高機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。往往會忽視動能變化對設(shè)備的影響，這就為什么機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量會有損耗率高、使用周期短的現(xiàn)象。在機械設(shè)計過程中，動能沒有得到有效的利用和轉(zhuǎn)化，如果機械設(shè)計仍然沿用傳統(tǒng)落后的設(shè)計方式，必然會影響機械系統(tǒng)動能，這不利于機械設(shè)備的創(chuàng)新前景。所以在機械設(shè)計中，就很有必要把重點放在機械動能和功率，想方設(shè)法控制和保持在合理的范圍以內(nèi)，從而降低設(shè)備損耗等一系列問題。2.2機械設(shè)計在輸出力方面的節(jié)能在工作狀態(tài)下，不同機械設(shè)備存在輸出力的差異，相同的機械設(shè)備的輸出效果卻也存在差異，機械工作中如果輸出力的消耗過高，就是由于在短時間內(nèi)輸出力實際會隨之變化加大。所以能夠?qū)⒅芷诤瘮?shù)的輸出力消耗，維持在比較小的范圍以內(nèi)變化則可以達到節(jié)能的目的。2.3盡量降低無用功的損耗因為阻力、摩擦以及形變，在機械設(shè)備工作中，會產(chǎn)生部分無用的損耗，而機械設(shè)計的精度、潤滑程度正是關(guān)鍵所在，無用的損耗極大地降低機械設(shè)備的效率，造成了設(shè)備的損耗。所以要以節(jié)能為基本目的在機械設(shè)計中最大限度地減少無用損耗，從而來提升機械的節(jié)能性。3節(jié)能設(shè)計理念在機械制造與自動化中的有效應(yīng)用3.1機械制造和自動化中節(jié)能設(shè)計優(yōu)勢在現(xiàn)今的機械制造業(yè)，將節(jié)能理念加入到設(shè)計中能讓資源得到一定節(jié)約，節(jié)能設(shè)計包括自然環(huán)境的設(shè)計、環(huán)境意識的設(shè)計、生態(tài)設(shè)計等。其內(nèi)涵主要是產(chǎn)品進行制造的時候?qū)π枰馁Y源、能源進行循環(huán)利用，將其對環(huán)境造成的不良影響能夠得到減少。機械產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)滿足可回收、可拆裝的要求，這正是節(jié)能設(shè)計的新條件。傳統(tǒng)機械產(chǎn)品從功能、壽命等的基本屬性考慮，產(chǎn)品進行設(shè)計、開發(fā)的時候，需先對市場情況進行調(diào)查分析，然后再進行圖紙設(shè)計和制定相關(guān)方案，除此之外，還應(yīng)對產(chǎn)品的設(shè)計理念和其方案加以不斷的修改、審定，才可以進行生產(chǎn)。傳統(tǒng)機械設(shè)計理念導(dǎo)致設(shè)計、制造、加工的周期都變得較長，產(chǎn)品出來后的拆卸過程相對較為困難，而且回收的難度也較大，部分機械產(chǎn)品在報廢之后沒有辦法回收利用，造成了能源、資源比較大的浪費，甚至還會造成比較嚴(yán)重的污染。所以相關(guān)企業(yè)應(yīng)在機械產(chǎn)業(yè)中不斷推廣節(jié)能減排的設(shè)計理念，能夠根據(jù)對原材料、自然環(huán)境等合理選擇來進行節(jié)能設(shè)計，而這不僅能夠使得傳統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)勢得到高效發(fā)揮，還可以達到節(jié)能降耗的效果，從而讓資源得以合理、有效、科學(xué)的利用，還能促進對工業(yè)廢棄物的回收，以此來達到可持續(xù)發(fā)展的要求。3.2機械制造與自動化設(shè)計的節(jié)能措施在機械設(shè)計中的節(jié)能理念最開始的設(shè)計方案是優(yōu)化機械設(shè)計，可以在機械設(shè)計中把節(jié)能概念運用于產(chǎn)品的設(shè)計上，運用先進的理念以及技術(shù)來做主要的支撐，減少資源損耗，改善自然環(huán)境，從而實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。提出更多針對節(jié)能設(shè)計的要求，應(yīng)著手從以下兩個方面來設(shè)計。首先要在早期的機械工程中制定工作方案，尤其是產(chǎn)品的第一需求，在機械設(shè)計中對資源循環(huán)利用，減少能源浪費。因此，在對機械工程的節(jié)能理念設(shè)計分析成本效益的時候，應(yīng)當(dāng)注意資源的回收，選擇可回收的材料替代不可回收的材料，考慮不同因素的設(shè)計，以此來達到更好的節(jié)約能源效果?？稍偕Y源對于機械制造及其自動化來說是重中之重，在選擇材料時，很有必要把重點放在回收利用這一方面，遵循可分解和可再生的原則，不單單只是減少排放量，還須禁止使用有毒材料，對環(huán)保材料進行擴大使用，以此來提高資源的回收率和控制污染成本。并且應(yīng)該在機械制造及自動化的設(shè)計過程中加強處理廢棄零件，從而達到降低成本的效果。選擇利用低成本材料來實現(xiàn)環(huán)保效果，最大限度減少使用石棉、氟利昂、氟樹脂以及其它材料。3.3節(jié)能理念在農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的機械設(shè)計要加入環(huán)保元素以及與節(jié)能相關(guān)的設(shè)計，就應(yīng)該要有科學(xué)有效的方式，這樣才可以保證農(nóng)業(yè)機械節(jié)能設(shè)計的質(zhì)量。首要的就要充分重視分析成本與選擇應(yīng)用材料。在農(nóng)機的前期設(shè)計中，要充分考慮設(shè)計產(chǎn)品產(chǎn)生報廢的回收還有重復(fù)再利用，再進分析其成本以及其污染物的處理成本。做好分類工作以及回收再利用就可以減少環(huán)境污染。在對此類型產(chǎn)品的設(shè)計過程中，就要選擇對環(huán)境污染較小的材料來投入使用，重視市場上的環(huán)保設(shè)計材料的應(yīng)用，唯獨科學(xué)選擇正確的材料，才可以設(shè)計出真正有利于環(huán)保節(jié)能的農(nóng)業(yè)機械。要采用無污染無公害的并且非稀缺的材料。在實際設(shè)計的過程中，發(fā)動機燃料的選擇也顯得尤為重要，而汽油以及柴油就是內(nèi)燃機的主要燃料，這些汽油以及柴油燃燒后會揮發(fā)出有害的氣體，要緩解這種有害氣體的產(chǎn)生，就應(yīng)該在農(nóng)機的節(jié)能設(shè)計時，重視開發(fā)清潔能源的方面，要設(shè)計環(huán)保型的發(fā)動機，其燃料就可以選擇利用沼氣、氫氣等燃料，柴油燃料的消耗能得以降低，從而緩解燃料燃燒污染環(huán)境。農(nóng)機的環(huán)保節(jié)能設(shè)計還有一點需要被重視的是易于拆卸的設(shè)計結(jié)構(gòu)。春播時期農(nóng)機有加大的使用頻率，所以在機械的設(shè)計過程中，組件就不能太復(fù)雜，要比較容易拆卸和化工設(shè)備維修，這樣才能有效提高農(nóng)業(yè)機械的使用效率。因此設(shè)計時，應(yīng)該注重模塊化方面的考慮，如此就可以有效增加農(nóng)業(yè)機械的品種規(guī)格，與此同時可以在一定程度上減少產(chǎn)品的在整個生產(chǎn)流程所需要的時間，整個過程中能夠降低工時、能源等的生產(chǎn)上的成本。如此一來環(huán)保節(jié)能的作用效果就得以有效實現(xiàn)。3.4節(jié)能技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用3.4.1柴油機節(jié)能技術(shù)柴油機凸輪軸驅(qū)動機械調(diào)速油門系統(tǒng)的高壓泵，輸送到燃燒室的供油量隨柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，但各種轉(zhuǎn)速下的最佳供油量無法得到控制，燃油沒有得到充分利用，工作的噪聲大，尾氣異常排放，污染比較嚴(yán)重。工程機械在現(xiàn)階段的電控柴油機廣泛地采用了共軌式的噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的噴射壓力與噴射過程完全分開，精確控制共軌管內(nèi)的油壓，使高壓油管內(nèi)的壓力與柴油機的轉(zhuǎn)速脫離聯(lián)系。目前這項技術(shù)最大限度地降低了柴油機的噪聲、振動、油耗還有尾氣。其特點主要有三點：①噴射壓力的產(chǎn)生與實際燃油噴射過程分離，噴油壓力和噴油過程由ECU（電子控制單元）實時控制；②可依據(jù)柴油機工作狀況調(diào)整各缸噴油壓力、噴油始點、持續(xù)時間，從而保持噴油的最佳控制點；③能實現(xiàn)很高的噴油壓力，并具備柴油的預(yù)噴射和后噴射功能，可顯著降低噪聲和碳?xì)浠衔锱欧帕?。綜上所述，柴油機的節(jié)能和與減排密不可分，并且相互促進，唯有降低燃油的消耗方能從而降低排放燃燒污染。3.4.2工程機械液壓節(jié)能技術(shù)液壓系統(tǒng)要得到高效運轉(zhuǎn)，就很有必要定期對其進行清洗，還要嚴(yán)格地進行油料的控制。因此，設(shè)計液壓系統(tǒng)的時候，油液中的微塵等雜質(zhì)就需要清除，從而保證液壓系統(tǒng)的有效清潔，進行科學(xué)、有效的一系列風(fēng)險的預(yù)防措施，液壓系統(tǒng)的故障率得以降低，機械設(shè)備能夠正常運行，同時設(shè)備的使用壽命也得到了延長。要科學(xué)控制和處理液壓系統(tǒng)中的污染物排放，確保污染源泄漏和超標(biāo)排放問題得以抑制。設(shè)計液壓管的過程中，對液壓管的密封工作應(yīng)該得到重視，保證液壓管材料的耐腐蝕并且具有抗老化的性質(zhì)，選用設(shè)備的材料過程中，其實利用硬管代替軟管，液壓管的使用壽命得以有效延長，在使用過程中防止液壓管產(chǎn)生負(fù)荷和出現(xiàn)來自外界的損壞，減少導(dǎo)致污染物泄漏的發(fā)生概率，液壓系統(tǒng)的可靠性與環(huán)保性得到有效提高。1)控制量變泵的方式在實際的工作中由于工程機械通常會遇到的工況復(fù)雜且無法預(yù)測，從而對其造成困難與阻礙，這個時候工程機械的工作需求就會通過量變泵的排量調(diào)節(jié)來配合。發(fā)動機的功率通過壓力感應(yīng)控制來對其產(chǎn)生作用，使得把節(jié)流調(diào)速來代替容積調(diào)速，能量的損失得以減少。由于以上得控制方式有著明顯的優(yōu)勢，日常生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用，對其結(jié)構(gòu)的分析能夠發(fā)現(xiàn)只有一個被控制的對象出現(xiàn)在這些量變泵中。所以能夠憑借各種控制對具體輸出的特性來進行進一步的解構(gòu)。不同的工作場合做不同的具體要求，通過比較合適的控釋方式來進行安排。量變泵控制的基本形式由LUDV控制、LS負(fù)載敏感控制、排量控制由組成。2)電液比例控制在工業(yè)領(lǐng)域，信號龐大、復(fù)雜的傳遞管路存在于機械工程中，這一情況需要運用電液比例技術(shù)，由于電信號傳遞的液壓參數(shù)可以比較不錯的地實現(xiàn)系統(tǒng)隨時響應(yīng)，其較大的優(yōu)勢表現(xiàn)在系統(tǒng)控制的靈活性方面，所以很有必要將其充分應(yīng)用于其中?？萍嫉陌l(fā)展也使得電液比例控制技術(shù)日益科學(xué)于智能，它的智能發(fā)展主要體現(xiàn)在能夠通過電腦自動化的監(jiān)測來實現(xiàn)側(cè)液壓系統(tǒng)和柴油機的運行參數(shù)。因此有著快捷、方便的特點。挖掘機動力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參數(shù)在由柴油機的壓力、轉(zhuǎn)速等參數(shù)來科學(xué)地提供，這樣能夠持續(xù)高速節(jié)能的狀態(tài)，這也是未來節(jié)能技術(shù)發(fā)展的趨勢以及方向。3)柴油機的電噴控制對現(xiàn)代柴油機的結(jié)構(gòu)分析可以了解到，涉及到渦輪增壓中冷技術(shù)、共軌以及電控噴射的?，F(xiàn)如今，電控噴射技術(shù)已經(jīng)開始運用在汽車行業(yè)，而工程機械的發(fā)展較晚，而且技術(shù)的運用仍處于不成熟的階段，電控噴射技術(shù)并沒有得到廣泛應(yīng)用。柴油機的電控噴射系統(tǒng)由控釋單元、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器組成。其主要工作則是進行電子控制噴油系統(tǒng)，通過噴油量的實際工況來掌握其控制過程，并且傳感器將各種監(jiān)控的控制數(shù)據(jù)參數(shù)運輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中，用來與控制單元儲存的數(shù)據(jù)比對，使得柴油機處于完好的工作狀態(tài)。4)多路閥方式的控制由于在多路閥的中一般存在四通道和六通道的兩種型號。直通供油路和多路閥優(yōu)先回路設(shè)計的組成有著限制與規(guī)定，其直通回流和并聯(lián)供油路通過并聯(lián)的方式連接，及時對流量、功率、壓力的變化實施監(jiān)測以及反饋，從而以此來準(zhǔn)備全面掌握負(fù)荷傳感閥的工況。很多公司為了實現(xiàn)負(fù)荷傳感系統(tǒng)的流量控制通常會把進油聯(lián)安裝到通用閥。多路閥的智能化可通過多種組合方式得以實現(xiàn)，以此為液壓節(jié)能的提高做好工作準(zhǔn)備。3.4.3工程機械維修中的節(jié)能技術(shù)在技術(shù)設(shè)備維修中引入節(jié)能技術(shù)，主要涉及控制設(shè)備能耗和減少廢氣排放。為了通過對設(shè)備的維護來有效地控制技術(shù)設(shè)備的能耗，需要改進維護方式，傳統(tǒng)的機械維護方式是在對機體進行全方位識別后，對機器的故障部位進行修復(fù)。在維修過程中，注重糾錯和糾錯，在改進維修操作中，通過正確的故障處理，加強施工機械的故障，實現(xiàn)機械的有效維修。它不同于傳統(tǒng)的機械維修方式，更注重避免干擾，通過加強設(shè)備在維修過程中的避免干擾，避免設(shè)備維修帶來的環(huán)境問題。為了在機械修復(fù)中有效地降低排泄量，與工程設(shè)備的定期性的修理對應(yīng)，定時通過整理煤氣機中的廢棄物保證機械性的煤氣效率，實現(xiàn)機器設(shè)備的排泄的有效的控制。工程機械維修時，應(yīng)按機械故障處理方法操作相應(yīng)的維修系統(tǒng)。維修體系不僅要包括故障的維修方法，還應(yīng)包括提高機器的能耗和廢氣排放，例如在維修工程機械的燃油發(fā)動機時，必須修理發(fā)動機中損壞的裝置。包括設(shè)備維護、冷磨和最熱試驗。維修發(fā)動機中損壞的電器后，不能立即起動發(fā)動機。只有通過冷磨和熱試驗對發(fā)動機進行處理，才能有效地保證發(fā)動機的氣體效率和廢氣排放，在施工機械的維修中，及時回收廢油，才能有效地造成因油擴散而產(chǎn)生的環(huán)境問題，減少對植被的破壞和防火。在對廢油進行回收時，還應(yīng)注意廢舊機械零件的回收和分類，以及通過報廢零件的回收對金屬進行再循環(huán)。減少金屬廢料，在一定程度上有助于節(jié)能的機械維修。3.5木工機械的節(jié)能應(yīng)用3.5.1重視改進木材加工設(shè)備結(jié)構(gòu)運用現(xiàn)代設(shè)計方法，既要考慮實際因素，又要考慮環(huán)境特征、邊界、輸入輸出等因素，系統(tǒng)地進行造型，由于木材處理設(shè)備的高速性，有必要對其進行設(shè)計或改進控制、控制，刀具夾、主軸、切屑清除器等。以確保：隨著喂料速度和速度的不斷提高，對木材加工設(shè)備切削機構(gòu)的動態(tài)要求也有了一定程度的提高，為保證其剛性和強度，應(yīng)盡量減少慣性不平衡，并在一定程度上提高切削速度通過對高速構(gòu)件的重量和動力分析，有效地提高高速構(gòu)件的穩(wěn)定性和抗震性能，提高整體處理精度，最大限度地降低噪聲、能耗和木材損耗。采用原空心帶插座切割裝置時，由于試驗與切割裝置之間的偏心引起的技術(shù)安全問題越來越敏感，而液壓限壓機構(gòu)或自動平衡捕集系統(tǒng)可以解決這一問題；而對于木材加工過程中產(chǎn)生的木屑和粉塵問題，可以通過改進收塵和收屑系統(tǒng)或優(yōu)化：粉塵收集和非接觸密封劑對應(yīng)的固體形式的切斷。3.5.2通過創(chuàng)新設(shè)計提升木工機械節(jié)能和環(huán)保性在彎曲鋸、銑床、鋸床等木工機械的產(chǎn)品設(shè)計中，可以把鋸而不是槽、砂的概念作為施工的導(dǎo)向輔助，不僅有助于提高木工機械的質(zhì)量，以木工多鋸片鋸為例，其驅(qū)動主要由放置在水平工作臺上的兩個定位軸來完成，這兩個定位軸產(chǎn)生第一個軸，雙鋸的組合定位是直線運動，而另一個軸負(fù)責(zé)鋸組運動的總運動，這樣，它們控制以協(xié)調(diào)運動，使圓鋸片組合能完成曲線鋸，經(jīng)過作者的研究和試驗，多鋸片曲線鋸可使裝置通過曲線鋸實現(xiàn)木材形狀后的曲線鋸，使木材的使用率提高10～20%左右可比以前的直鋸法增加。3.5.3推動新型木工刀具的開發(fā)和應(yīng)用在木材加工中，刀具質(zhì)量的好壞將直接影響到木材加工設(shè)備的加工成本、能耗和生產(chǎn)效率，近年來，國際上對新型木雕、刀具材料、刀夾等的研發(fā)取得了成功。切割機構(gòu)、切割噪音等。多層9312木材加工具有加工效率高、發(fā)展快的特點，對刀具的耐久性提出了更高的要求，為了提高刀具的耐久性，需要優(yōu)化刀具的材料性能和幾何結(jié)構(gòu)。本實用新型能快速更換刀具，縮短換刀時間。3.6變頻調(diào)節(jié)技術(shù)在我國，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)非常流行，在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。我們最常用的變頻技術(shù)是變頻技術(shù)，它可以大大節(jié)約空調(diào)的能耗，變頻技術(shù)就是用微電子技術(shù)形成一個變頻器，以適應(yīng)機械系統(tǒng)的供電，根據(jù)實際需要調(diào)整空調(diào)頻率，使整個電源投入生產(chǎn)，減少能源浪費，提高能源利用率。3.6.1變頻模擬變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的本質(zhì)是節(jié)能。在煤礦機械設(shè)備中通過安裝變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)備的節(jié)能運行，變頻調(diào)速技術(shù)可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)平臺、計算機端口輸入的生產(chǎn)方案、用戶思想的集成和對相關(guān)的工作場景進行模擬，對模擬工作的內(nèi)容進行分析和考核，評估其是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最后進行適當(dāng)?shù)男拚_定最終的作業(yè)計劃。完成相應(yīng)的指令，使設(shè)備更加智能化、人性化，同時該仿真系統(tǒng)可以顯著提高系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)的能耗，節(jié)約設(shè)備的運行成本。3.6.2科學(xué)指導(dǎo)變頻技術(shù)是當(dāng)今社會機械節(jié)能設(shè)計和改造的重要手段之一。節(jié)約大量的電力能源可以通過變頻節(jié)能技術(shù)。在煤礦設(shè)備的電力系統(tǒng)中變頻調(diào)節(jié)技術(shù)具有顯著的作用，能夠降低電力系統(tǒng)的操作難度，提高工作效率。其設(shè)備電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，作業(yè)難度較大，存在巨大的潛在安全風(fēng)險。一旦操作錯誤，就會導(dǎo)致安全事故，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重的后果，在礦業(yè)公司電力系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)后，可以在一定程度上改變這種狀況，降低能源系統(tǒng)操作難度，提高運行效率。變頻調(diào)節(jié)技術(shù)可以為煤礦開采作業(yè)提供科學(xué)的指導(dǎo)和規(guī)范的管理，保證煤礦的安全開采。3.6.3節(jié)能方式1)降低無功功率的能耗目前在機械設(shè)備中通過采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)可以改善機械設(shè)備的無功功率，以此來降低無功功率的能源損耗。機械設(shè)備的無功功率需要恰當(dāng)，如果設(shè)備的無功功率過多，設(shè)備就會發(fā)熱，就會出現(xiàn)損壞設(shè)備線路的現(xiàn)象。機械設(shè)備的無功功率還會影響電力系統(tǒng)的有功功率，如果無功功率的因數(shù)降低，電力系統(tǒng)的有功功率也會隨之降低。一旦出現(xiàn)這樣的情況，不僅會增加無功消耗的電能，而且還會降低設(shè)備的工作效率，增加設(shè)備整體上的能源消耗。變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的使用可以通過變頻器的調(diào)節(jié)，在一定程度上降低無功電能的消耗，以此來提高有功功率的工作效率，總體上提供設(shè)備電能的利用率，這樣可以在一定程度上達到節(jié)能效果。2)改變啟動方式傳統(tǒng)的煤礦機械設(shè)備一般多是使用老式電動機，煤礦作業(yè)開始前，電動機就會啟動，大多數(shù)都是采用硬啟動的啟動方式，這樣會使電力系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，阻礙電力系統(tǒng)的正常運行，進而損害電力系統(tǒng)。啟動電動機時，一旦電力系統(tǒng)需要的電力較大，電動機就會受到強大電流與震動的影響，使得電動機的擋板以及閥門損壞，同時其它的機械設(shè)備也會受到影響。變頻調(diào)節(jié)技術(shù)在煤礦電力系統(tǒng)中被引用后，根據(jù)電動機的實際需求，變頻器會調(diào)節(jié)相關(guān)的電流，使其電流從零開始逐漸升高，這樣會有效地控制發(fā)動機的啟動電流。這種啟動方式不僅能夠減少電力的損耗，提高電能的利用率，而且也可以保護發(fā)電機的擋板與閥門，從而使設(shè)備的使用壽命得到提高。3)變頻節(jié)能在煤礦機械設(shè)備中，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用能使設(shè)備達到一定的節(jié)能效果。因為煤礦機械設(shè)備的運行功率相對固定，如果設(shè)備的運行負(fù)荷無法達到要求，就會使有功功率的電能消耗量增加，造成能源浪費的情況。以前，一般會通過改變閥門、擋板的方法來調(diào)節(jié)電動機運轉(zhuǎn)所需的能量，然而采用這樣的方法，在調(diào)節(jié)時會浪費能量，使閥門與擋板損失比較多不必要的能量?，F(xiàn)在變頻調(diào)節(jié)技術(shù)被很多煤礦企業(yè)的機械設(shè)備大量應(yīng)用，使得所需能源能被靈活地調(diào)節(jié)，實時調(diào)節(jié)煤礦設(shè)備運行所需的能量，就能按照電動機當(dāng)時的運行狀態(tài)，為其調(diào)節(jié)相應(yīng)的能量，避免浪費能源，以此來達到節(jié)約能源，也能讓能源的利用率得到提高。3.7機械設(shè)計中節(jié)能理念得到有效應(yīng)用的舉措前期設(shè)計方案的制定是機械設(shè)計最關(guān)鍵的一環(huán)，節(jié)能機械的設(shè)計內(nèi)容包括其產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)概念，應(yīng)以先進的概念和技術(shù)為基礎(chǔ)，適應(yīng)自然環(huán)境，實現(xiàn)資源節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展。目的是從綜合角度對其經(jīng)濟性、實用性、環(huán)境性等進行考慮。為滿足上述節(jié)能設(shè)計要求，應(yīng)從以下幾個方面進行節(jié)能機械施工。3.7.1對節(jié)能的機械產(chǎn)品成本的需求在機械產(chǎn)品的制造中，要做好前期科學(xué)合理的設(shè)計工作，特別是在產(chǎn)品的前期階段，在設(shè)計中必須考慮到回收再利用，才能夠達到資源節(jié)約的效果。因此，在用節(jié)能設(shè)計理念分析機械產(chǎn)品成本時，必須考慮產(chǎn)品回收再利用、替代、污染處理等因素，節(jié)能的機械產(chǎn)品才可以被開發(fā)。某公司研制的液力透平（流動中的液態(tài)流體所具有的能量經(jīng)過透平噴管時轉(zhuǎn)換為動能，流過葉輪時流體沖擊葉片，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動機構(gòu)帶動其它機械，輸出機械功。液體通過轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，變?yōu)橐毫ν钙焦r。液力透平在一定條件下可替代電動機或汽輪機等驅(qū)動裝置，并且最高可回收80%的流體能量并用來驅(qū)動泵、風(fēng)機、壓縮機或其它轉(zhuǎn)動機械。）平均每臺可回收功率300kW，以年運轉(zhuǎn)300天計算，則每臺液力透平裝置每年可節(jié)約電力216萬度，節(jié)約電費151萬元，經(jīng)濟效益非常可觀。另外，陸續(xù)有其它企業(yè)也開發(fā)出高效的液力透平機組，并且已經(jīng)在不同領(lǐng)域應(yīng)用取得良好的節(jié)能效果。3.7.2對機械產(chǎn)品可拆裝及再利用的設(shè)計通過對拆卸合理的相應(yīng)調(diào)整，整個設(shè)計的節(jié)能要求可以得到滿足，為了設(shè)計出更節(jié)能的機械產(chǎn)品，就必須改善其可拆裝性。為了節(jié)約成本，減少資源浪費，在設(shè)計中應(yīng)充分考慮它們的可拆裝性和可循環(huán)利用性，在設(shè)計中把這兩個特點也考慮進去，就能使機械生產(chǎn)能夠充分利用資源，實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的目的。3.7.3對節(jié)能機械的設(shè)計數(shù)據(jù)庫進行完善數(shù)據(jù)庫是充分掌握設(shè)計數(shù)據(jù)的有效途徑。設(shè)計人員可以在數(shù)據(jù)庫中對制造所需的所有數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的備份，進行分析和存儲設(shè)計數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)化的方式展現(xiàn)機械設(shè)計的費用和資源選擇，并以此作為節(jié)能設(shè)計的依據(jù)。3.7.4機械制造中的功率流分析傳統(tǒng)的工程機械節(jié)能控制技術(shù)可以達到一定的節(jié)能效果，但還需要進一步改進和完善。從能量轉(zhuǎn)換的角度來看，工程機械在工作時，實際上是不同的能量形式被有效地轉(zhuǎn)化，然后再轉(zhuǎn)移和輸出。因此，要研究節(jié)能問題，做好功率流的分析必不可少。一些工程機械以柴油機為原動機，其動力完全依靠柴油化學(xué)能，之后將其轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，通過借助轉(zhuǎn)矩傳遞至傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)對能量的轉(zhuǎn)化。柴油機有電控噴油技術(shù)和全程調(diào)速技術(shù)兩種節(jié)能方式。這兩種技術(shù)都能夠使柴油機的工作效率提高，也能使柴油的消耗降低，然后化學(xué)轉(zhuǎn)化為機械能，最終轉(zhuǎn)化為動能和電能。柴油機與液壓泵是能量供應(yīng)方與需求方的關(guān)系，為了改善這種供需關(guān)系，通過功率極限載荷控制、選擇轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制等方式聯(lián)合在一起，可以優(yōu)化和改善動力特性和能源損耗。為了有效匹配供需關(guān)系，通常會選擇負(fù)流量控制與符合傳感控制等方式。這樣的傳統(tǒng)控制技術(shù)只能有效地控制局部的能源損耗，因此很難在整機作業(yè)系統(tǒng)節(jié)能的方面取得理想的控制效果。以下圖1是行走變量泵控制策略的示意圖。用大型的銑刨機作為例子來講，它的控制系統(tǒng)包括功率自分配功能模塊。全負(fù)荷狀態(tài)下工作的發(fā)動機，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化被系統(tǒng)實時檢測。如果給定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速大于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，會在一定程度上減少行走泵的排量，從而降低機器行走的速度，分配出來的部分行走功率用于銑刨作業(yè)。如果給定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速小于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，行走泵排量會得到提升，從而加快機器的行走速度，讓其在設(shè)置的狀態(tài)下工作，保證充分利用其額定功率。但是當(dāng)其小負(fù)荷工作的過程中，即使增加行走泵的排量到最大，也無法在額定功率下運行發(fā)動機，所以發(fā)動機的最大輸出功率可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機油門的開度進而調(diào)節(jié)，從而達到節(jié)能的效果。銑刨機控制模式選擇行走手柄控制模式選擇行走手柄油門位置信號發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號TTC控制器行走變量泵驅(qū)動馬達機器作業(yè)速度機器載荷發(fā)動機圖1行走變量泵控制策略示意圖處于自動狀態(tài)的時候，開始階段，發(fā)動機油門自動置于最大位置，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，控制器提供0~I范圍內(nèi)的控制電流;自動狀態(tài)下的輸出電流取決于外負(fù)荷大小。轉(zhuǎn)速n大于設(shè)定轉(zhuǎn)速ne的時候，提高行走泵的排量，控制器增加輸出的電流I，從而降低車輛的作業(yè)速度；反之，則減少行走泵的排量，假若發(fā)動機在額定工況下工作，油門的位置將則會固定；假若這個時候發(fā)動機功率仍有剩余，油門開度要適當(dāng)減小，設(shè)定的轉(zhuǎn)速下讓發(fā)動機處于工作狀態(tài)。如圖2圖圖21900<大型銑刨機發(fā)動機最大功率區(qū)間的轉(zhuǎn)速<2100r/min，發(fā)動機可以發(fā)揮最大限度的能力。銑刨機負(fù)載有比較大的變化，為了防止柴油機因負(fù)載太大而熄火，應(yīng)使柴油機在距離最大扭矩點1400r/min一段距離的轉(zhuǎn)速區(qū)域工作。實際工作時，因為銑刨具有復(fù)雜的工況，銑刨機或許會遇到意外的大負(fù)荷，柴油機熄火就有可能會由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速急速下降導(dǎo)致，所以，我們就設(shè)定一個為n3的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速下降到圖像該位置的時候，就采取緊急的行動，行走速度可直接將設(shè)定為“0”。如圖3所示的圖像是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與扭矩和功率關(guān)系曲線。我們從發(fā)動機的扭矩圖像可知,發(fā)動機的最大扭矩點在1400r/min附近。如果把轉(zhuǎn)速n3設(shè)為1400r/min，如果發(fā)動機來不及反應(yīng)就會導(dǎo)致熄火，為此可將轉(zhuǎn)速n3設(shè)定為距離1400r/min的一段距離。這個時候當(dāng)外扭矩超過轉(zhuǎn)速n3的時候，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速繼續(xù)下掉來應(yīng)對，行走速度下降為“0”，能夠讓發(fā)動機避免熄火。圖圖3控制器會在發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于1900r/min的時候減少輸出的電流量，使行走驅(qū)動泵斜盤角減小，然后降低行走速度，一直到發(fā)動機的轉(zhuǎn)速值重新回到1900r/min以上;當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速因突發(fā)性大負(fù)載時，轉(zhuǎn)速會急劇下降到1550r/min時，行走泵斜盤回到中間位置，車輛停止行走；當(dāng)負(fù)荷很小且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速大于2100r/min時，控制器通過控制行走驅(qū)動泵斜盤增大來將輸出電流增大，以致提高行走的速度；當(dāng)1900<柴油機轉(zhuǎn)速<2100r/min時，電流盤管則控制電流保持不變。3.8改進機械結(jié)構(gòu)設(shè)計在自動化設(shè)計和機械制造的過程中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況將節(jié)能設(shè)計的理念應(yīng)用到實際設(shè)計工作中去。因為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進是作為節(jié)能設(shè)計理念的基本前提，所以只有實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計，才能實現(xiàn)整體設(shè)計的節(jié)能。因此，在改進機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)做好以下幾點工作:①選擇低污染、低公害發(fā)動機：對于整個機械工程系統(tǒng)，發(fā)動機是其比較關(guān)鍵的部位，并且發(fā)動機發(fā)出的噪音和氣體在很大程度上對外部環(huán)境會有比較嚴(yán)重的影響。因此，設(shè)計人員應(yīng)按照目前的實際情況來盡可能選擇環(huán)保型發(fā)動機，這不僅可以有效地解決污染問題，而且可以降低能耗，這對節(jié)約能源可以發(fā)揮出重要意義。此外，它還可以減少機械對外部環(huán)境帶來影響。②節(jié)能理念在液壓系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用：如果要確保機械工程的健康穩(wěn)定運行，就必須做好液壓系統(tǒng)的設(shè)計工作，從而保證整個液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定。同時，為了實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的高效傳動，很有必要根據(jù)實際要求來保證液壓系統(tǒng)的清潔度，這就需要加強對油料的選擇管理。因此，在整個液壓系統(tǒng)設(shè)計的過程中，不單單需要及時清除油液中的灰塵和垃圾中的雜質(zhì)，或者磨損物以保證液壓系統(tǒng)的整體清潔；同時，也要注重時間間隔的換油管理，盡量延長換油間隔，使液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的概率降低。這樣不僅有助于控制液壓系統(tǒng)的污染，而且大大保證了機械設(shè)備的使用周期?；谶@種情況,在對整個液壓系統(tǒng)的改進和設(shè)計的過程中,設(shè)計人員應(yīng)對液壓管的選擇足夠的重視,選擇的材料要具有較強的防腐性能,同時用硬管代替軟管,從而使軟管的損壞量降低,可以有效地避免管道破裂，還可以減少污染。③改良機械工程駕駛室設(shè)計：駕駛室在大型機械工程中，相對于操控機械工程來講，是主要的控制室。所以在設(shè)計和改良一個控制室控制臺時，應(yīng)當(dāng)選擇隔離玻璃來防止紫外線輻射，還得選擇自然密封、防震避震的“安全環(huán)保型”駕駛室。另外，駕駛艙還可以安裝環(huán)保的無氟型冷暖空調(diào)，以及在當(dāng)前構(gòu)架準(zhǔn)備好的時候，利用人體工程學(xué)設(shè)計原理來的優(yōu)勢，從而對這一概念提供安全保障。此外，在保證駕駛?cè)藛T安全的基礎(chǔ)上，還應(yīng)緩解其視覺上的疲勞。與此同時如果其他工作環(huán)境的條件有改善，工作效率也會進一步提高。④一般來講，用傳統(tǒng)的手工方式來進行潤滑脂的加注工作是一項耗時、費力的工作，溢油還會對周圍環(huán)境造成污染。因此,機械系統(tǒng)應(yīng)配備自動加脂系統(tǒng)從而實現(xiàn)每個設(shè)備的定時加脂,以集中潤滑系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)可以對各鉸銷定時加注黃油，而油的數(shù)量已經(jīng)提前計算和設(shè)置好,這樣子就能確保油量的銷軸充足同時也不會導(dǎo)致油液溢出浪費,既方便又能減少污染，實現(xiàn)環(huán)保的目的。此外,為了控制設(shè)計成本，小型機械可以使用新型軸套材料與密封性的銷軸,或安裝二次防塵裝置,從而有效地防止內(nèi)部潤滑脂排出和外部異物進入,延長潤滑油加注的時間間隔,就能達到減少污染、保護環(huán)境的效果。3.9選擇節(jié)能環(huán)保材料3.9.1選用可回收和可再生的資源在整個機械工程系統(tǒng)的設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)盡可能多的選擇可回收和可再生的材料，機械制造和自動化材料的選擇也應(yīng)嚴(yán)格遵循這一原則。這類材料的采用，很大程度上地解決了生產(chǎn)加工過程中有毒物質(zhì)的排放問題，減少了有害物質(zhì)的排放，極大地減少了對環(huán)境的危害。而對于機械制造和自動化材料的選擇則應(yīng)遵循可回收、可再生、易分解的原則，這些材料和資源的使用可以大大減少有害物質(zhì)的排放，減少對環(huán)境的危害。此外，也要注意不要選擇使用一些有毒材料，并努力提高環(huán)境材料和資源的回收效率。此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)盡量選用無毒、可拆卸、可回收的材料，從而達到材料的再生率的提高，這對材料的節(jié)約具有重要的現(xiàn)實意義。機械工程和自動化材料應(yīng)盡量被回收、再生和分解，才能讓資源消耗減少，也能減少加工過程中對環(huán)境有害物質(zhì)的產(chǎn)生。在進行此設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)符合輕量化的設(shè)計原則，使用壽命長、能耗低的材料。產(chǎn)品的使用壽命能有效減小生產(chǎn)產(chǎn)量和機械報廢的問題，而且對材料的消耗和產(chǎn)品的能源消耗問題也大大降低，并且減少了對環(huán)境的污染。另外，產(chǎn)品重量還可以降低不可再生資源的消耗。進行此設(shè)計的同時,也應(yīng)以能減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān),加強環(huán)境保護的設(shè)計水平為目的,使機械零件符合通用標(biāo)準(zhǔn),還應(yīng)加強整體設(shè)計,實現(xiàn)特定對象的特定功能的應(yīng)用，設(shè)置強度和規(guī)模結(jié)構(gòu)、材料選擇的測量標(biāo)準(zhǔn),以此達到節(jié)能的效果。更重要的是要確保機械制造和自動化設(shè)計以最小的成本加強節(jié)能設(shè)計，來減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān)。使用環(huán)保材料在機械制造的領(lǐng)域中，可以有效地提高現(xiàn)有的機械的質(zhì)量,使得機械設(shè)計流程優(yōu)化,提高生產(chǎn)的效率和回收利用率。而在運輸工程中選擇合理有效的生產(chǎn)方式,可以達到節(jié)約能源和減少排放的效果。中國的國家政策是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且節(jié)約能源是一個重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。3.9.2降低了機械產(chǎn)品的能耗相關(guān)設(shè)計人員在對機械工程系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行低能耗、長壽命的原則。一般情況下，為了減少機械產(chǎn)品的報廢，就得對產(chǎn)品設(shè)計加強，提高產(chǎn)品的使用壽命，但這樣一來，機械產(chǎn)品的產(chǎn)量就會相對減少。因為減少了機械產(chǎn)品的能源消耗，則污染問題也相對減少，所以也大大的提高了環(huán)保效率。從降低材料能耗的角度上看，應(yīng)該適當(dāng)減小機械產(chǎn)品的重量,機械產(chǎn)品的重量和機械要求應(yīng)根據(jù)環(huán)境負(fù)荷設(shè)計滿足一般環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求,從而達到機械構(gòu)件的普遍性。3.9.3選擇綜合性價比較高的材料機械材料的合理選擇在很大程度上影響著環(huán)境問題。因此，相關(guān)設(shè)計人員必須足夠的重視機械材料的選擇。在機械制造和自動化設(shè)計過程中，一些企業(yè)沒有認(rèn)識到機械材料報廢后污染處理的重要性，通常會忽視了這一環(huán)節(jié)的工作，所以便會導(dǎo)致污染問題不能得到有效的解決。在此基礎(chǔ)上，為了達到節(jié)能環(huán)保的效果，就必須降低材料的綜合成本，我們應(yīng)該盡量選擇綜合成本低、污染少的機械材料，而不要去選擇氟利昂、石棉、樹脂等這些類型的機械材料。3.9.4對零件報廢后污染處理的成本進行考慮在機械制造和自動化的設(shè)計過程中，還應(yīng)當(dāng)考慮其零件報廢后污染處理的成本，理應(yīng)采用綜合成本較小且環(huán)保的材料，不應(yīng)采用含有石棉、氟利昂、樹脂、氯橡膠等的材料。3.10優(yōu)化現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)3.10.1機械設(shè)計、制造過程的優(yōu)化在機械設(shè)計中應(yīng)充分運用節(jié)能設(shè)計理論。在機械制造和自動化的設(shè)計過程中，優(yōu)化設(shè)計效果可以充分提高效率和性能，從而達到節(jié)能的效果。因為機械設(shè)備和發(fā)動機在傳統(tǒng)模式下的機電一體化設(shè)備中不是一體的，所以在使用時，應(yīng)當(dāng)利用電力改變電壓處理、遠距離連接電源，但在該環(huán)節(jié)中會失去電能和消耗；基于節(jié)能設(shè)計的理念，設(shè)計人員可以研發(fā)機電一體化設(shè)備，合理控制電能和變壓消耗從而實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計理念。工業(yè)生產(chǎn)的核心內(nèi)容是機械制造，制造過程中的節(jié)能體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化的流程和管理上。例如，在美國早期的汽車制造業(yè)中，由于考慮到生產(chǎn)能力，節(jié)能并沒有被過多地考慮，但它也是節(jié)能概念的原型。自世界經(jīng)濟進入20世紀(jì)中后期以來，各國都在追求標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，利用標(biāo)準(zhǔn)化流程減少生產(chǎn)過程損失已成為主流，節(jié)能的理念越來越被各國所接受。3.10.2優(yōu)化現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在對機械產(chǎn)品進行制造時，前期科學(xué)、合理的設(shè)計工作是必須做好的，尤其是在產(chǎn)品初期，必須在設(shè)計中考慮到其回收再利用，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約資源的效果。所以，在節(jié)能設(shè)計理念下，對機械產(chǎn)品的成本進行分析時必須將產(chǎn)品回收再利用、代替、污染處理等因素全部考慮到設(shè)計中，，才能設(shè)計出節(jié)能的機械產(chǎn)品。3.10.3因地制宜并根據(jù)外部環(huán)境對加工工藝進行選擇當(dāng)加工單個零件的時，應(yīng)該對其現(xiàn)場設(shè)施的匹配充分考慮，比如零件鍛壓工藝有熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓這三種鍛壓方式。其中，熱鍛壓的能源利用的效率比冷鍛壓、溫鍛壓的都要低，但采用溫鍛壓對環(huán)境帶來的益處卻比冷鍛壓熱鍛壓的益處高出許多，故相比之下，應(yīng)該少使用冷鍛壓，多使用溫鍛壓工藝。3.10.4合理安排工藝工序在節(jié)能設(shè)計的過程中，應(yīng)合理調(diào)整工藝流程，有效優(yōu)化工藝方法，以實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的目標(biāo)。例如，冷軋薄板生產(chǎn)時，由于冷軋薄板需要進行塑性變形，所以在復(fù)雜加工前往往必須進行退火處理。在加工過程中，各工序的環(huán)保功能的優(yōu)化可以盡可能地提高能源的利用率，從而達到環(huán)保的效果。3.10.5優(yōu)化制作工藝①對現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化：在機械制造和自動化系統(tǒng)的制造過程中，能耗與機械結(jié)構(gòu)和設(shè)計零件是密切相關(guān)的。其設(shè)計過程中，為了保證較低的能量，有必要投入較少的零件和簡單的機械結(jié)構(gòu)。此外，在機械設(shè)計中，零件的形狀對制造過程所需的能耗產(chǎn)生了很大程度上的影響。所以，在設(shè)計機械制造及自動化系統(tǒng)的時候，應(yīng)該基于充分保證產(chǎn)品基本性能，盡可能地簡化零件，以減少零件數(shù)量來合理優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。②合理安排工藝工序：應(yīng)當(dāng)加強產(chǎn)品工藝設(shè)計，合理安排工藝流程來實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的效果。通過其節(jié)能設(shè)計能保證機械生產(chǎn)設(shè)備始終處于滿負(fù)荷狀態(tài)，而通過這種設(shè)計效果，不僅可以讓機械設(shè)備的使用效率提高，還對提高能效，降低能耗起著顯著的作用。4通用機械產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)發(fā)展目標(biāo)在通用機械行業(yè)中，我們將利用現(xiàn)有的國家工程中心、國家產(chǎn)品檢驗測試中心和國家重點實驗室為基礎(chǔ)條件,加強科技創(chuàng)新體系建設(shè),形成一批高層次、基本戰(zhàn)略和尖端科學(xué)研究機構(gòu)支持節(jié)能技術(shù)的研究和開發(fā),產(chǎn)品和系統(tǒng)和設(shè)備。關(guān)注的關(guān)鍵和常見的通用機械節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品,我們將增加研發(fā)投資,開展系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究和開發(fā),突破瓶頸的系統(tǒng)節(jié)能核心技術(shù),形成自主知識產(chǎn)權(quán),并提供技術(shù)支持的大規(guī)模推廣節(jié)能產(chǎn)品和系統(tǒng)。不斷完善節(jié)能產(chǎn)品，完善設(shè)備操作系統(tǒng)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)、能效標(biāo)準(zhǔn)和評價規(guī)則，能夠使我國通用機械產(chǎn)品和系統(tǒng)的節(jié)能指標(biāo)更加完善和科學(xué)。一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的節(jié)能產(chǎn)品和一批有國際競爭力的骨干企業(yè)在泵、風(fēng)機、