機械設計節能基本原理的分析與應用

陳麒鴻

摘要：現階段，人們具有了更強烈的節能意識，對機械設備節能水平提出了更高的要求，因此要想使機械設備可以在提高自身運行效率的基礎上達到節能效果，設計人員就需要做好機械設計節能工作，對此，筆者重點分析了機械設計節能基本原理，并提出了幾點在實際設計過程中應用該原理的策略，希望可以為機械設計人員提供參考。

關鍵詞：機械設計；節能原理；應用

前言

一直以來，經濟發展與環境保護之間的矛盾是影響國家發展的重要矛盾，只有在發展經濟的基礎上加大環境保護力度才可以創造出更美好的生活環境，而節能工作正是環境保護工作中一項十分重要的內容，只有提高節能效果，才能夠促進我國生態環境實現可持續發展，基于此相關機械設計人員就需要借助合理的節能原理將其有效應用于實際設計工作中，促使機械可以達到最佳的節能減排效果。

1 機械設計節能基本原理

1.1 動力源的節能

眾所周知，對于一個機械設備而言，其發動機是該機械設備的主要動力源，也只有合理安裝動力源才能夠保證機械設備整體的節能[1]。基于此，機械設計節能最基本的原理就是動力源的節能，在設計過程中，相關人員需要盡可能的減小動力源的輸入功率，并通過合理利用機械設備勢能、電能、動能以及熱能之間的相互轉化，使能源轉化率能夠得到有效提高，進而在減小動力源輸入功率的基礎上增加其輸出功率，雖然現階段在大部分機械設備啟動以及減速過程中都能夠有效體現出該節能設計原理，但是要想得到最佳機械設計節能效果，相關人員還需要加強對動力源節能原理的重視，將其應用于機械運行的每一個環節中。

1.2 減少各部件的摩擦

在物理學中我們學習到了機械能守恒定律，但是由于在實際運用中存在著一定的摩擦，因此會導致能量有所消耗，無法實現最終的守恒，基于此，要想提高能源利用效率，達到最佳的機械設計節能效果，人們提出了減少各部件之間摩擦的節能原理。通常情況下，機械設備會通過動力傳送帶、齒輪等設備將發動機產生的能量送至于機械設備中各個部件，使機械設備能夠正常運轉，若在此過程中，如果部件之間的摩擦力相對較大，在一定程度上會影響發動機的輸出功率，進而損失掉發動機所產生的動力，最終造成資源浪費的現象，由此可見，在前期機械設計工作中，合理利用減少各部件摩擦的節能原理十分必要。

1.3 合理匹配機械設備功率

除上述原理外，在機械設計節能過程中還存在著合理匹配機械設備功率的原理，這一原理主要是指通常情況下機械設備所運行的環境不同，在不同環境中其需要的功率也是不同的，設計人員需要根據機械設備常用的使用環境，合理設置其需要擁有的功率，進而更有效地滿足機械設備在不同環境下使用時對功率的需求[2]。通常情況下，將該原理合理運用于機械設計節能過程中時，主要會通過將機械設備設置成不同的檔位，從而實現對功率的調節，在這種狀態下，不僅可以使環境效益與經濟效益更有效的結合起來，同時也可以滿足不同環境的需求，起到更有效的節能效果。

2 機械設計節能的應用策略

基于上文分析我們可以全面了解到機械設計節能基本原理，下面筆者提出幾點將上述原理實際應用于機械設計節能過程中的策略。

2.1 選擇適合的機械材料

由于不同機械設備所應用的環境不同，因此開展機械設計時通常會對機械材料具有明確的說明，要想使上述原理能夠更有效的應用于機械設計節能過程中，使機械設備在滿足應用條件的基礎上達到最佳的節能效果。相關人員在選擇機械材料時就需要優選無污染、可回收、易處理的環保型材料，避免該機械設備材料本身對環境產生不利的影響。同時基于對機械設備的深入分析，我們可以發現在整個機械設備中產生污染最大的部位為機械發動機，由于現階段為了提高經濟效益，在選擇發動機時，大部分設計人員所選擇的發動機會產生較為嚴重的污染，基于此，筆者建議設計人員應該選擇排放低、耗油低、污染小、壽命長的發動機，從而盡可能減少機械設備在運行過程中排放的污染物，提高機械設備整體節能效果。除此以外，在選擇機械設備材料中的發動機時，在經濟條件支持下，設計人員也可以選擇電控高性能的節能型發動機，雖然該類發動機價格較昂貴，但是在使用過程中節能效果更加理想。

2.2 利用電子控制系統進行控制

利用電子控制系統合理控制機械設備時，能夠有效降低機械設備在運行過程中所消耗的能量。一方面，在信息化水平不斷提高的當前，電子控制系統更加完善，它主要是通過使用無線網與計算機有效結合，對機械設備運行情況進行全面監管，這樣不僅可以及時發現機械設備在運行過程中存在的問題，保證問題解決速度與設備使用壽命，同時也可以掌握到更多機械設備在運行過程中能源消耗的數據，進而為該設備后期改善提供支持；另一方面利用電子控制系統能夠合理控制機械設備的輸出功率，基于上文分析我們也可以了解到在不同環境中機械設備所需的運行功率是不同的，在利用電子控制系統時，可以快速調節機械設備，使其處于最佳運行狀態下，在滿足使用需求的基礎上，達到降低耗能的最終目的，進而起到節能作用。

2.3 保證機械設備液壓系統清潔

筆者基于對機械設備運行狀態的詳細分析發現，如果機器設備在運行過程中氣壓系統中問題相對較多，不僅會影響到機械設備的使用壽命，同時也會增加設備損耗，消耗更大的能量[3]。基于此，在應用機械設備節能原理的基礎上，相關人員需要保證機械設備液壓系統整體的清潔性。現階段設計人員可以在設計液壓系統時合理使用過濾裝置，在選擇過濾裝置時需要保證該裝置的精準程度以及使用效率，同時也需要注意過濾裝置的使用壽命，使液壓系統中雜物能夠得到快速有效的處理，減輕機械各部件之間產生的摩擦，從而減小摩擦產生的能源消耗。同時，設計人員也需要加強對機械設備各部件之間距離的重視，在降低滲透現象出現概率的基礎上，保證機械設備內部結構能夠達到最理想的運行狀態。

2.4 引入新技術進行機械節能設計

隨著現階段我國技術水平的逐漸提高，要想提高機械設備節能效果，設計人員就需要積極引入先進技術。一方面，在前期進行機械節能設計時，設計人員可以有效利用先進技術分析該機械設備后期的使用要求、使用環境、不同材料節能效果，從而在此基礎上選擇出更有助于提高機械設備節能效果的設計方案；另一方面，當前太陽能發電技術得到了良好的發展，更有效的節約了我國不可再生能源，因此機械設備設計人員就可以合理利用太陽能發電技術，為機械設備提供可靠的動力支持，并利用傳統能源做好動力保證設計，在充分節約能源的基礎上使機械設備能夠正常運行。由于部分新技術對操作水平要求相對較高，因此，在機械節能設計過程中引入新技術時，設計人員也需要考慮到后期開發的合理性，從而使該機械設備能夠得到全面開發與合理利用。

總結

總而言之，在當前社會發展背景下，做好機械節能設計是非常有必要的，為此，設計人員就需要根據相關節能原理合理選擇機械材料、利用電子控制系統精細化控制部件大小、提高對機械設備液壓系統清潔程度的重視，除此以外，在我國技術更新速度越來越快的當前，還需要積極引入新技術進行機械節能設計，多角度提升機械設計節能效果。

參考文獻：

[1]陳巧蓮.機械設計節能基本原理的分析與應用研究[J]. 科技展望. 2016（13）

[2]秦楠，王琳.機械設計節能基本原理與應用研究[J]. 化工管理. 2016（30）

[3]范敬偉.機械設計節能基本原理及其應用的相關研究[J]. 山東工業技術. 2015（06）endprint