人性化的綠色環保機械設計探討

王恒東 任春強

摘 要：在我國工業化進程日益加快的今天，新型機械設備正源源不斷的開發出來，逐漸替代了傳統的人工作業。機械設備給我們帶來方便快捷的同時，也伴隨著出現嚴重耗能和對環境的污染程度加深的問題。我國自然資源和能源有限，過度開發資源將嚴重影響工業化進程的可持續性，環境污染也已逐漸影響人們的正常生產生活活動，在這種情況下，加大節能環保生產設備的開發力度將有助于減輕能源的過度浪費和控制環境的嚴重污染。

關鍵詞：環保材料；節能；降低污染；人性化設計

科學技術的迅猛發展帶動了我國工業現代化進程進入了一個新階段，自動化智能化的機械生產設備與此應運而生。與傳統的設相比，新設備的結構更為精密復雜，操作也更為簡單，生產步驟也更精簡高效。然而與此同時，龐大的生產設備在運作時也更為耗能，排放的大量廢水廢氣廢料也嚴重污染了環境，這都是在設備設計生產時考慮因素不周全造成的。不僅如此，企業對環境保護的觀念遠遠不如及對企業經濟效益的關心，這也影響了設備開發的科學性和人性化設計。所以，在今后的機械設計研發過程中，企業經營者和設計人員應該順應時代潮流，多從環境保護層面出發，加大設備科技和資金投入力度，開發出更節能環保，更符合人性化需求的生產設備。

1 機械設備制造原料要符合節能環保的要求

制造機械設備之前，要嚴格審核設備原材料的性能和材質，設計者可以在選擇時參考如下標準：

（1）材質的安全性和無毒性。設備的原材料大多都是由化工產品合成而來，有些化工原料含有石棉，甲醛和苯等物質，具有很大的毒性和對人體的危害性，而且還會對環境造成污染，在選擇時應盡量避免。

（2）材料的可回收性。環保的理念倡導我們要物盡其用，對于可回收再造的原料要多次利用。設備生產在進行原材料選擇時要盡量關注這些特性，一般情況下在機械的結構裝配中，大塊材料的分解再造性要優于零散的材料，更加易于回收和二次利用。

（3）材料的耐用性和節能性。盡量選擇質量好，耐用性強的原材料，這不僅可以從源頭上大大降低設備的更換率和生產成本，而且還有利于設備的二次回收利用；另外，要在保證不影響設備功能的條件下，盡量縮小設備的空間占用率，減輕設備的總體重量，進而降低能耗，避免不必要的浪費，實現設備的節能化標準。

（4）材料的低污染性。設備在報廢或回收時要易于拆卸，能利用的要再次利用，經焚燒過程處理的部件要嚴格控制對大氣環境的污染程度，還要妥善處理廢棄物的去向，最大限度的降低對環境帶來的污染。

2 機械在開發設計時應該考慮的因素

2.1 選擇發動機時的注意事項

機械設備的噪音來源多半是發電機在運轉過程中發出的聲響，其耗油量的多少也不盡相同。因此，這就為安裝設備時發動機的選擇提供了參考標準。在選擇時，要挑選耗油量低，運轉噪音小，排放污染低的綠色環保型產品。

2.2 盡量降低設備所產生的噪音污染

噪音污染是環境污染的一種，工業生產中機器和設備的高速運轉會帶來噪音污染。機械設備給人類生活帶來便利的同時，也給人類帶來了噪音的困擾，既不環保，也不利于人類的生存。在機械設計時，可以通過以下途徑來降低設備產生的噪音量：（1）通過減小共振的方法。比如，在裝載機的設計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統就能克服整機動力傳動系統與車架之間的共振、噪聲及對動力系統的疲勞破壞；后橋設計成中心擺動結構能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統不停沖擊所產生的振動與噪音，避免在崎嶇不平的道路上整機各部件相互沖擊所產生的噪聲。（2）發動機的噪音控制。增加發動機設計的精密度，使部件咬合更緊，或者使用阻尼材料減少共振。（3）液壓系統的噪音控制。通過優化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節流和油管振動產生的噪聲，還可以在機罩等覆蓋件處設計粘貼吸音隔音材料。（4）主體結構系統的控制。如對風扇的冷卻途徑可以由液壓馬達來實現而不是傳統意義上的發動機制冷。駕駛室的設計也要注重密封性，以降低噪音對操作人員的影響。

2.3 要選擇優質可靠的液壓設備

在生產過程中，液壓設備起到傳遞壓強，保證各個部件和整個系統順利運轉的重要作用，要特別的注意維護和保養。設計時要注意液壓系統的防塵性考慮，盡量避免細小雜質的進入，防止液壓設備的過度磨損，以減輕部件的消耗量，延長系統的工作期限。另外，此舉還能降低液壓油的消耗量，更好的將油溫控制在合適的范圍之內。液壓系統對工作介質的密封性也較為嚴格，液壓油的滲漏將會對整個液壓系統造成影響，同時還會嚴重的污染環境。所以，在液壓系統選擇時要選用合格的油箱和管道，以防止油料的滲漏。

2.4 重點考慮節能因素

設備的節能性高低是設計時考慮的重要因素。市面上的發動機品類繁多，規格功效不一，選擇時要重點考慮其能耗和環保性是否達標。此外，還可以通過操作技術手段降低能源的消耗量。

3 機械設計時要注重人性化的設計理念

科技以人為本，同時也服務于人類。工業化生產設備歸根結底是由人來操控的，設備的人性化設計將有助于提高工作人員的積極性，有利于工作的高效完成。所以在設計時要將人性化理念切實融入進去，綜合各方面因素的考量，諸如設備操作的方便性，舒適性和合理性，跟要把安全因素放在第一位。設計人性化包括如下幾方面：

機械設備駕駛室的設計要以安全為大前提，對長期暴露在日光下的操作工種而言，駕駛室的玻璃要注重防曬性的需要，以避免紫外線對人體造成的傷害。要注意駕駛室內的設備的安置是否符合人體力學的要求，最大程度符合駕駛員操作的便利性和舒適性。另外，要注意駕駛室的密封性，防止噪聲污染對人體的危害。

集中潤滑系統的配置，要改善過去手動加注潤滑脂的狀況，研制自動定時加注潤滑脂的設備，比如集中潤滑系統，精確計算后自動定量加油，環保方便。對小型機械可以采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設計二級防塵結構以降低成本，防止油脂排出和異物進入。

個性化外觀設計，未來的機械行業將會和 IT產業一樣，個性化的產品將會贏得更多的市場份額，因此，要注重產品外觀的設計，包括造型、顏色、識標牌等等，給人以美感和親切感，實現人機和諧。

自動化控制的人性化設計，要采用計算機智能控制技術，實現自動判斷，自動配置，通過自動控制和操縱提高舒適度。

可靠性設計，要提高整機的可靠性，采用已經成熟的技術元件，避免過多地更換元件，否則不但會增加污染，同時也不符合人性化的設計原則。

4 結束語

科學發展觀注重以人為本和可持續發展的理念，在機械設計過程中，綠色環保的觀念深入人心，這不僅是我國工業化發展的客觀要求，也是人類對環境的生存需求。文章結合了節能環保的大環境需要，闡述了機械設計領域的突出問題和解決方案，并加之以人性化的考慮，相信在近些年內這將會是機械研發的主要發展方向和研究領域。只有在人與自然和諧發展的基礎上，人類的生活才會變得越來越美好。

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