淺談紡織機械的綠色設計分析研究

摘要：所謂綠色設計就是指從產品的設計階段充分考慮產品的設計、制造，直至最后的報廢處理對環境的影響。綠色設計可以有效地解決制造業對環境帶來的污染問題，綠色設計理念越來越受到人們的追捧。紡織業作為我國的重要經濟產業，其機械設備的綠色設計直接關系著紡織業的可持續發展和市場競爭力。文章主要對紡織機械的綠色設計進行了必要的分析。

關鍵詞：紡織機械；綠色設計；競爭力；可拆卸性設計；人機工程學設計

中圖分類號：TS103 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0013-03

1 紡織機械綠色設計體系的基本結構

在對紡織機械進行綠色設計時，往往并不是一次性完成的，而是需要經過很多次的分析和改進才能夠得到真正滿意的設計結果。根據機械設備綠色設計的基本理念，在進行綠色設計時應該按照以下的方法進行設計：首先，設計應該從實際的生產需要出發，結合相關的數據庫和知識庫對機械設計的選材、結構、工藝、包裝等多方面進行考慮，最后得到適當的設計方案；其次，根據得到的設計方案的CAD模型、數據庫以及知識庫信息，從機械產品生命周期的角度出發，得到設計方案相關的技術、經濟以及環境等信息；再次，根據上述獲得信息的自身特點，從相應的模型庫中找到適合的評價方法，并對設計方案進行相應的評價；最后，通過評價獲得相應的結果，從而判斷整個設計方案的好壞。那些不符合設計要求的設計方案需要進行相關的缺陷改進，然后再進行評價，直到評價結果符合相應的設計要求為止。對通過評價的設計方案還應該進行必要的評價分析，找出眾多設計方案中最為合理科學的方案。這一綠色設計體系是紡織機械開展綠色設計的基本指導。

2 紡織機械綠色設計的主要內容及關鍵技術

2.1 機械設計綠色材料的選擇

紡織機械制造所使用材料的綠色程度直接關系著整個綠色設計過程以及最后的產品，因此，所使用的材料應該建立在綠色材料的基礎上。綠色材料應該具備以下幾個基本特點：材料的污染、成本、能耗等水平較低，而且材料的加工過程應該產生較少或沒有污染，材料可以在日后進行回收利用。在具體的設計過程中，機械防腐外殼盡量采用不銹鋼來替代電鍍進行加工，必須使用電鍍的應該用對環境危害較小的鎳磷鍍；紡織機械的傳動部分設計時盡量采用那些耐磨性能較好的高分子材料，這樣可以有效地提升紡織機械中各種傳動部件的使用壽命，避免產生因為傳動部件水桶效應而使紡織機械使用壽命大大減少的現象；機械的制造材料盡量選擇那些強度高、重量小的材料，在滿足相關安全設計要求的前提下，大大降低了設備運行過程中的能耗損失；在符合相關機械強度和剛度要求的前提下，盡量利用非金屬材料來替代金屬材料，這樣不僅可以減少機械運行過程中噪音和振動，還可以有效地降低制造成本。

2.2 規范化、標準化的綠色設計

隨著當前科學技術的快速發展，各類產品的更新速度不斷提升，但是產品的更新并不是說原來產品中的所有零部件都需要更換，大多數只需要對機械的核心部分進行升級即可，因此紡織機械的設計者應該對機械的規范性和標準性進行充分考慮，通過部件的標準化和規范化可以使部件的重復利用率和通用性得到有效提升，進而只需要對機械的某些部件進行重組而實現不同功能，從而滿足生產實際中的需要，對于保證零部件的全生命周期使用有著重要的意義。此外，通過規范化和標準化設計還可以有效地提升生產過程的規范化操作，使生產所需的機械種類明顯降低，達到了節能降耗的目的。

2.3 綠色產品結構設計

對于綠色產品的結構設計而言，它是接下來相關設計的基礎，這一部分設計的好壞直接關系著接下來一些細節部分的設計問題。具體到紡織機械而言，在進行結構設計時應該注意以下幾個問題：首先，當前很多紡織機械的給棉部分采用的是開放式的結構，這種結構不僅造成生產過程中周圍環境的大量污染，而且對生產人員的身體健康也有著一定的影響，因此這一部分可以設計為封閉式的結構，降低機械對環境和人員的影響；其次，紡織機械的機架部分設計應該充分考慮其生產過程中受力和承受應變的特點，對這一部分的筋板采取均勻分布的設計，并適當增加筋板的自身厚度，進而使得整個機架部分的穩定性得到極大提升；再次，紡織機械的圓墻板應該采取與錫林軸承座一體化的結構設計方式，從而極大地提升了其穩定性能，避免錫林與圓墻板之間產生不必要的位移，從而影響最終產品的質量；最后，在進行紡織機械設計時，應該在保證機械使用要求的前提下，盡量將傳動部分的軸承設計為滑動式，這樣可以在保證不增加成本的前提下，使整個機械的傳動效率得到增加，降低不必要的能耗損失。

2.4 綠色包裝設計

對于紡織機械的綠色包裝設計而言，它主要包括以下內容：包裝材料選擇、包裝結構優化以及包裝廢棄物的回收利用。在對這一部分進行設計時，產品的包裝結構應該盡量簡單化，從而減少包裝材料的使用量。此外，大多數包裝材料對環境有著極大的影響，所以在選擇包裝材料時應該盡量選擇那些對環境污染較小的、便于回收利用的材料。上述這種設計不僅可以有效地降低資源的使用量，還能夠最大化地減少環境污染。

2.5 紡織機械的可拆卸性設計

機械設備的可拆卸性是其能否循環利用的重要前提和標準，因此在進行紡織機械的綠色設計時應該將可拆卸性作為其中一項重要的標準。可拆卸性取決于零部件配合的種類和聯接方式。在間隙配合、過渡配合和過盈配合中，過盈配合尤其是以壓力機壓入方式裝配的可拆卻性最差；在鍵與銷聯接方式中，以切向鍵和半圓鍵聯接的可拆卻性最差；在螺紋緊固、鉚接、焊接等方式中，以鉚接可拆卻性最差。此外，在進行可拆卻設計時，還必須考慮材料相容性原則。材料之間的相容性好，意味著這些材料可一起回收，可減少拆卸分類的工作量。如金屬和塑料之間的相容性差，不能一起回收，必須對其進行分類；在其零部件不能重用的前提下，則不必進行分類。所以設計時，盡量將相容材料放在一起，不相容材料之間采用易于分解的聯接。

紡織機械產品拆卸性設計過程如下：對紡織機械產品拆卸信息進行分析及建模，建立可拆卸時間、拆卸方向范圍、拆卸能量的量化模型，構造紡織機械產品零件可拆卸制約矩陣。提出紡織機械產品零件間關聯度的概念，作為零件間結合緊密程度的度量，利用層次分析法對零件間的關聯度進行定量分析，依據關聯度構造了零件間的關聯矩陣。通過零件間的關聯度矩陣，對構成紡織機械產品的各個子部件進行子裝配體的聚類，并通過空間幾何約束矩陣的判別和子裝配體的穩定性來判斷紡織機械產品零部件進行拆卸設計的可行性。

2.6 人機工程學設計

所謂人體工程學設計就是指建立在各種人體工程學理論的基礎上的產品設計技術，這一設計技術主要是根據人的心理和生理需求，通過各種科技成果和數據來進行機械的設計，從而更好地實現人與機械之間的完美配合，獲得最大的經濟效益。

在紡織機械設計過程中，應該充分考慮人體工程學原理，將原來那種機械設備色調單一的設計進行改變，將其設計為藍白相間的混合色，從而有效地避免了操作人員產生視覺疲勞，從側面上提升員工的勞動積極性。對紡織機械的給棉口臺面高度進行調整，使其更加符合人體正常結構，從而有效提升員工工作效率。

3 結語

總之，對于紡織工業而言，紡織機械對其發展和保持競爭力有著重要的影響作用，為了保證自身在激烈的市場競爭中立于不敗之地，除了要對自身產品實施綠色改進外，所使用的機械設備也應該采取必要的綠色設計，這樣才能夠滿足當前人員和社會對紡

織企業的要求，提升企業自身的實際經濟效益。

參考文獻

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（責任編輯：王書柏）