節能設計理念在機械制造及自動化中的應用

黃傳龍 劉東

摘 要：在當下各行各業的發展都需要使用到各種各樣的機械設備，因此機械制造行業在整個社會發展和國家建設過程中占據著極其重要的地位。同時每年機械制造和機械設備運行所消耗的材料、能源都非常多，并且在此過程中所產生的資源浪費情況也比較嚴重，所以在當下機械制造和自動化應用中應該積極融入節能設計理念，降低在機械制造和機械運行過程中的能源消耗，實現經濟的可持續發展。

關鍵詞：機械制造；自動化；節能設計理念

1節能設計理念

與傳統的機械設計不同，節能設計理念指的是在不影響設計目的和設計效果的前提下，通過降低資源消耗和資源浪費，提高資源的利用率。在當下各行各業都在重視對節能設計理念的研究和應用，而機械制造與自動化屬于能源高消耗行業，每年所消耗和浪費的資源都非常多，通過融入節能設計理念，實現對自然資源的重復利用，有效回收利用報廢資源，降低機械制造和自動化中的能源消耗，提高資源利用率，減少環境破壞，同時節能設計也是機械制造和自動化行業可持續發展的關鍵所在。

2機械制造與自動化特點

機械制造與自動化是一項綜合性的生產技術工藝，它與機械技術、微電子技術、傳感技術等都密切相關，其可以充分提高機械設備的運行生產效率，是實現機械自動化和智能化的關鍵所在。以下是機械制造和自動化的具體優點：第一，畫的安全性非常高。由于機械設備采用自動化控制系統來進行控制操作，所以在具體生產中許多危險環節就可以由機器來代替，并且操作的準確性和準確度也非常高，這就可以使安全事故發生率大大降低。第二，在當下隨著機械制造與自動化技術的不斷發展，其不僅可以用于工業生產，同時也可以用于醫療衛生、物流運輸等多個領域。第三，隨著機械制造與自動化技術的不斷發展，設備的體積越來越小，但是功能卻日益強大，這就給生產工作帶來了便利。

3節能設計理念運用于機械制造與自動化的有效途徑

3.1優化機械結構設計

通常機械設計中部件的構造越是簡單，所需的機械配件類型就會越少，相應的機械制造的難度也會降低，反之便會很復雜。然而，從機械部件方面來說，若要確保其各個配件的質量符合先關的標準，只有這樣才能確保整個機械系統在各個部件的支撐下保持正常運作。在機械設備生產過程中，要做到這些就必須滿足以下條件：

（1）在機械設備中發動機是最為關鍵的，但是發動機在運行過程中必不可免會產生噪音和排放一些廢氣，這就會影響自然環境。所以在進行機械結構設計時，，應該盡可能選擇污染較低，能效高的發動機，這對于提高資源利用率降低能耗有著非常重要的意義。（2）液壓傳動系統是很多機械設備在運轉過程中所必須的一部分。在液壓傳動系統運行中需要耗費大量油料，并且還容易造成油料污染。所以在設計液壓系統時，需要盡可能提高液壓系統的工作效率，選擇密封性、耐腐蝕性好，使用周期長的液壓管，以免因為液壓管破裂導致油料泄漏，對自然環境產生破壞。（3）在現階段有許多機械設備的潤滑脂加注都是通過人工來完成的，而人工加注的準確性和效率相對較低，在此過程中很容易導致油料浪費和環境污染，所以在當下應該重視對自動加注裝置的研發和應用。

3.2優化材料的選擇

3.2.1采用可回收和可再生的資源

在進行機械設備的材料選擇時，也應該秉承節能設計理念，在不影響設備性能和設備要求的前提下選擇那些可回收、易分解、無污染的材料。這樣即便機械設備在報廢后也可以得到回收利用，并且不會對自然環境產生破壞。尤其需要注意，禁止使用有害材料和污染環境的材料。

3.2.2對處理污染成本的思考

在具體的機械制造和自動化設計時，也需要對機械設備中構件、零件報廢后的處理成本進行考慮，盡可能減少在處理這些報廢零件和構件時的成本，盡可能選擇一些成本低廉環保的材料來制作構件和零件，并且要盡可能不使用氟利昂、氟橡膠等有污染而且處理成本較高的材料。

3.2.3在設計中盡量利用長壽命、低能耗、輕重量原則

對于機械設備來說，如果其使用周期得到延長，則就可以提高機械設備的使用價值，使其創造更多的經濟效益。同時在機械設計時，應該在不影響機械設備性能的前提下，降低設備自重，以節約制造材料，降低能耗。除此以外，在具體設計時還需要考慮機械設備對于環境的負荷影響，使設計更加滿足當下的通用標準，綜合考量機械結構的強度、尺寸和材質，使其更加符合節能設計理念。

3.3優化制作工藝

在具體的制作工藝方面可以從以下三點來進行優化：首先，根據具體的環境和條件來合理選擇相應工藝技術。例如在進行鍛壓工藝的選擇時，現階段常用的鍛壓工藝有三種，冷鍛壓、溫鍛壓和熱鍛壓。在這三種鍛壓方式中，能源利用率最高和對環境危害最小的是溫鍛壓工藝，所以在可以選擇溫鍛壓工藝時，要盡可能采用該工藝來進行零部件的鍛壓，以降低鍛壓中的能耗和污染。其次，優化產品結構。機械設備結構越復雜，其需要用到的零件也就越多，其所消耗的能源也就越大。所以在當下的機械設計和自動化中應該在不影響機械性能的前提下，簡化機械結構，縮減設備器械的體積，減少零部件的使用量，實現節能環保的目的。最后，圍繞節能設計理念，對機械制造和自動化工藝進行合理的優化和完善，提高工藝的有效性和系統性，降低工藝生產中的能耗，實現節能減排的目標。同時，為了避免資源浪費，強化節能效果，需要保證設計環節和生產環節的一致性和合理性，對各個環節進行優化完善，避免因為設計問題而致使的生產效率降低和資源浪費。相關設計人員必須詳細細致的分析和研究整個生產環節中能源高消耗問題，圍繞節能設計理念，對工序和工藝進行升級改造。

3.4設備運轉過程的節能

機械設備在投入使用后，會消耗大量的能源，通過智能化管控系統能夠實現對機械設備在運行過程中的全面管控和實時監測，及時根據機械設備運轉情況來調整能耗。智能化管理系統的功能非常強大，在智能傳感器和信息網絡的幫助下，它可以將各個生產環節中設備運行所產生的實時數據及時的進行匯總和分析，準確掌握機械設備的運行狀態，然后就可以結合具體的生產要求和生產目的來對機械設備的負荷進行調整，使其可以一直維持在最佳能耗比，進而實現對能源的節約。在具體的企業生產過程中，并不是所有的生產設備都需要一直維持運轉，只有一部分設備需要保持持續工作狀態，而其它設備則可以根據具體生產需求來進行啟動或者關閉，這樣就可以降低生產過程中的能耗，實現對資源的節約和降低該過程中所產生的污染。

4機械制造與自動化設計的日后發展方向

在現階段國內機械制造及自動化技術發展速度不斷加快，在國際市場中也占據了一定地位。但是隨著與國際的接軌以及國際化進程加快，國內機械制造企業要想保證自身在國際市場中的核心競爭力，就必須要從提高自動化網絡技術、計算機集成技術、節能環保等方面入手，強化對這些方面技術的研究和應用，降低機械設備制造能耗、生產成本和使用能耗，提高機械設備的性能，這樣才能符合現階段發展和建設綠色可持續發展社會的理念，實現自身的進一步發展。

結束語

總而言之，在當下機械制造和自動化行業中，不僅能源消耗量，并且浪費問題也非常嚴重，這嚴重影響了機械制造和自動化行業的可持續發展。因此在進行機械制造和自動化相關設計時應該積極圍繞節能設計理念，在不影響設計效果的前提下，最大限度的節能環保，降低整體能耗和污染，對整個行業產業結構和資源配置進行優化，提高資源利用率，實現自身的可持續發展。

參考文獻：

[1] 蔡漢明，張鎮.淺析節能設計理念在機械制造與自動化中的應用[J].南方農機，2018，49（19）：156.

（作者單位：上海振華重工（股份）有限公司長興分公司）