機械設計節能基本原理在礦山行業中應用研究

卜繁剛

【摘 要】在人類生活提高的過程中，工業生產起到了非常大的作用，也做出了突出的貢獻，但是與此同時，物資消耗的速度也是越來越快，環境污染和破壞的情況日益加重，給人類的生活和健康構成了嚴重的威脅，這些負面作用嚴重影響了工業的可持續發展進程，在全世界范圍內已經引起了一定的轟動，越來越受到社會的重視。礦山行業中利用機械施工的情況已經非常普遍，數量可觀，世界各個國家的使用數量還在不段的增加。因此，在礦山行業中強調機械設計的節能原理是非常有意義的事情。

【關鍵詞】機械設計 原理 節能 礦山行業 研究

現如今，低碳環保、節能減排已經成為人們時常掛在嘴邊的耳熟能詳的流行詞匯，而實際上，這樣的事情都是說起來容易做起來難，國家雖然對此情況做出了相應的規定，也頒布了一些有針對性的法律條文，也加強了這方面的監督，但是收效甚微，很多問題仍然存在。工業行業特別是礦山行業本身就是能耗較高的產業，為了社會發展和工業需求的滿足，很多重型設備機械被設計研制出來，應用到礦山的開采當中，這些設備的耗能高，如何解決該行業中的環保問題，走上節能減排的道路，還是非常值得我們深入研究的。就目前的形勢來看，節能減排已經成為世界的主題，就礦山機械行業這樣的耗能大的行業來說，將會給技術設備的研究設計提出更高的要求，礦山機械行業同時也面臨著更大的挑戰。

1 機械設計節能的背景

伴隨著社會經濟的發展，能源的利用和消耗都是空前的強盛，這也進一步使環境問題更加的惡化，給自然生態和人們正常的生活帶來了嚴重的影響。我國自改革開放以來，一直非常注重工業生產，對環境問題的重視不夠，對環境的破壞現象越來越多。所以，必須將環境問題的關注提上日程。

背景分析。我國目前所面臨的節能減排的形勢是非常嚴峻的。工業生產一方面給人們的生活做出了突出的貢獻，另一方面也增加了能源物資的消耗，破壞了生態環境，影響了人們的生活質量，阻礙了工業的可持續發展。礦山制造業在節能減排的過程中占據著重要的位置，無論是從礦山的開采、材料的冶煉、零部件的加工，還是機械的使用、報廢處理，這些都會不同程度的產生污染。礦山行業每年報廢淘汰的產品比較多，如果沒有進行合適的處理，不僅僅會造成極大的資源浪費，還將對自然環境造成極大的污染。所以，凡是從事機械制造的人員，身上都始終肩負著節能減排、降低污染、節約原料的責任，他們必須采取行之有效的措施，盡力完成這一艱巨的任務。

機械設計在節能減排的過程中作用非常大，機械生產首先從設計開始，機械的強度、壽命、制造和裝備的工藝性，材料和熱處理的選擇，使用和維修是否方便，是否具有回收和再利用的可能性等等，這些都是在機械設計階段必須進行決定和解決的。設計的過程中如果出現了錯誤或者是不足，在以后的生產和使用的過程中都將是無法進行更正的。所以，要想將節能減排落到實處，就必須重視機械的設計。設計的過程必須有合理的制度和嚴格的管理，設計師要參與到有關規定和制度的制定當中來，這樣會使制度更加的全面合理。

2 機械設計中節能原理應用的必要性

在機械設計的過程中，一般的設計單位都沒有進行統一和固定的能源消耗標準的明示，這直接導致了現代機械設計在加工的過程中，無法對優化后的生產工藝進行節能降耗的及時分析，同時由于目前采用的工藝技術和工藝流程等都相對成熟，在這樣的情況下，機械設計加工企業幾乎沒有對生產過程中的節能降耗問題進行綜合的分析和考慮，這在一定程度上提升了機械設計加工的企業在能源上的過量消耗。并且在生產的過程中，機械設計加工企業普遍都是比較關注機械加工的效率和精度，很少關注能源的消耗與浪費，因此很少有機械設計加工的企業會考慮如何提高設備的能源利用率，而進行科學合理的技術措施的采用，或者在機械設計加工的過程中，通過對整體能源消耗量進行有效控制，實現節能降耗的目的。對于組織開展機械設計加工作業的具體操作人員來說，在生產的過程中，關注的一直都是工作效率，并且企業也沒有將能源消耗納入到績效考核中來，這樣的管理模式影響和制約了節能減排的實施。

3 機械設計節能的基本原理

礦山工程機械環境的性能情況和對環境的負荷在很大程度上都是由設計部門在設計的階段事先確定好的，所以進行節能型工程機械的開發研制最應該注重的就是設計的階段。

3.1在材料和資源的選用上盡量選擇可再生利用的

在材料和資源的選擇上，各系統及部件的設計盡量選擇可回收、易分解、能再生的，同時在加工和使用的過程中對于環境的影響不大甚至是沒有污染的的材料，特別是對于結構組件的設計，盡量選用比較容易裝配和分解的大模塊化結構和無毒無害的材料，提高工程機械材料可再生的可能性。

3.2在產品的零部件設計上，遵循長壽命、低能耗和減輕重量設計的原則

工程的設計人員應該再保持主機的相關性能參數的前提下，盡可能的減少主機和附屬作業裝置或者是機具的體積和重量，提高動力傳動系統零部件的強度和耐久的性能，實現液壓系統的輕量化和高效率，進而降低對環境的負面影響。

3.3低公害、防滲漏、節能高效的發動機

在工程機械產品設計的過程中，盡量保證低公害、減震降噪、防滲漏、節能減排、高效，選用低公害的發動機，發動機是工程機械所有系統中對環境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環保型冷增壓柴油機性能大大降低對環境的負荷。

4 機械設計節能基本原理在礦山行業中的具體措施應用

伴隨著國家經濟建設的發展，我國大型工程項目逐步開工，礦山工程施工機械的品種和數量已經達到了比較可觀的程度，在全球范圍內各地的機械數量還在不斷的增加。但是，大部分的工程機械對于能源的消耗、排放產生的污染物給環境都造成了不可估量的負荷。為實現大量工程機械對環境的污染最小化，加強對我們生活的地球資源的保護，實現全球經濟環境的可持續發展，提高操作人員的工作安全性和工作的舒適性，盡可能的實現人、機、環境的高度親和統一，非常有必要根據礦山行業的環保標準進行工程機械產品的設計。但是隨著國內外環境保護意識的增強，可以預見的是開發研制環保節能型的機械產品必將是今后礦山工程機械設計的主要潮流和趨勢。

4.1將節能理念融入到機械設計中

隨著經濟的發展，人們的生活水平不斷的提高，而環保意識在人們的心目中也逐漸的增強，在這樣的形勢下，機械設計無論是企業還是管理層都一致的認識到：利用生產效率很難能夠提升和強化自身的市場競爭能力，通過節能基本原理的推廣和實施，不僅能夠幫助企業節約一定的生產成本，實現經濟效益的最大化，并且能夠在激烈的市場競爭中，確保企業的市場競爭力，增強核心技術的優勢。因此，在整個機械產品的生命周期中，機械設計加工企業必須始終做好節能基本理念的貫徹落實。機械設計加工企業需要加強設計人員的教育和培訓，協助設計人員提升自身的業務能力，也能幫助設計人員不斷的進行節能知識的豐富，這樣才能在每一個機械產品設計方案中，有效的落實節能的目標。

4.2將機械設計節能基本原理應用在礦山機械加工設備的設計中

機械加工主要是指通過一種機械設備，對工件的外形尺寸或者是性能進行改造的全過程。在礦山行業中，大多數的應用型設備都是經過機械加工而形成的。機械化的生產過程，就難免會使用沖壓、焊接等機械設備，就單單從焊接工具的方面來看，針對指定的加工對象進行加工，并且按照既定的圖紙進行改造的時候，需要電力充分的支持，這就難免會在整個加工的流程中，浪費一定的能源。因此，將機械設計的技能原理應用于礦山機械加工設備的設計中，是十分必要的，能產生很大的節能價值。

4.3將機械設計節能原理應用到礦山升降機械的設計中

升降機械主要是利用壓力容器或者是鏈條達到促進升降設備移動的目的，主要是進行高空作業或者是高空維修時進行使用。正是由于升降設備使用的情況，要完成良好的高空作業，就必須具備強大的動力能量，才能保證將設備送至指定的高度，進行現場作業的實施。所以，升降機械在能源的消耗上是比較大的，這就需要進行相應的改造。

結合節能型液壓升降機的工作情況和結構原理，對主要的技術參數進行篩選和有效的討論，設計出來的液壓系統結構相對簡單，工作比較可靠，并且工作效率較高，耗能低，在達成勢能回收的同時，又能增加液壓系統的工作平穩性，可以給設計和制造以及使用單位一定的啟示。

5 結語

現如今，受企業自身的規模和實際的技術水平等因素的影響與制約，大部分的機械設計公司特別是中小型機械設計企業，在具體的操作中，一般的生產模式都是逐一進行單件產品生產，從而導致了企業無法進行流水線式生產模式推廣，在某種程度上增加了企業生產的能耗。所以，機械設計企業需要創新模式，積極推廣使用批量生產模式，幫助企業不斷優化自身的內部資源，降低加工生產的能耗。

綜上所述，將節能基本理念融入到現代機械設計之中，能夠有效的幫助企業實現自身的可持續發展，否則在現如今激烈的市場競爭中，機械設計企業很難形成堅固的技術屏障，面對社會能源的日趨緊張的局面，市場將會淘汰能源消耗量大的企業。為此，機械設計企業必須采取相應的措施，不斷的降低能耗，實現自身的可持續發展。

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