機械設計節(jié)能原理及其運用研究

甘永兵

摘要：現(xiàn)當今，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，而我國能源緊缺問題日益顯著，在現(xiàn)代工業(yè)設計中對于節(jié)能減排越來越重視。分析機械設計節(jié)能原理，合理應用此原理進行節(jié)能設計，可以為節(jié)能型設計經(jīng)濟的發(fā)展奠定基礎。基于此，筆者主要對機械設計節(jié)能原理以及運用進行了簡單的探究分析，僅供參考。

關鍵詞：機械設計;節(jié)能原理;運用

引言

現(xiàn)階段，社會發(fā)展過程中的能源消耗問題越來越嚴重，從而凸顯出節(jié)能的重要價值。機械設計專業(yè)也不例外，已經(jīng)對節(jié)能設計給予了高度重視，致力于借助合理化的設計，達到降低能源浪費以及節(jié)省機械生產(chǎn)成本的目的。總之，節(jié)能設計問題已經(jīng)發(fā)展為整個機械設計領域的重點問題。本文就機械設計節(jié)能原理展開詳細論述。

1機械設計節(jié)能技術原理

在一般狀況之下，在機械設計節(jié)能原理研究中，要始終遵循能量守恒定律，基于其為基礎，進行節(jié)能方式的研究與設計。

1.1基于機械設計節(jié)能方式

利用機械設計能量守恒定律研究勢能機械設計節(jié)能方式。綜合此定律，了解系統(tǒng)勢能會對勢能消耗功率大小造成的影響。在整個過程中會產(chǎn)生不同程度的影響以及變化。例如，在機械設備運行中，勢能就會出現(xiàn)一定的波動，這種變化較為短暫，就會導致部分勢能無法轉換可以應用的勢能，這樣就會造成能源的消耗與浪費問題。在實踐中，為了避免此種問題，合理的降低資源消耗問題，就要綜合實際狀況探究有效的解決對策與手段。在機械設備運行過程中，要將勢能變化范圍進行合理控制，降低范圍進而達到節(jié)約能量的效果與目的。

1.2輸出力節(jié)能

工作要求不同，機械設備的輸出力也是存在差異的，即使機械設備相同，過程要求不同，輸出力也是存在差異的。所以需要進一步優(yōu)化節(jié)能問題。機械設備在工作時出現(xiàn)輸出力偏高的主要原因時短時間內(nèi)力會出現(xiàn)比較大的波動，在函數(shù)中一般表現(xiàn)為周期函數(shù)。因此要實現(xiàn)好的節(jié)能效果，需要將輸出力的波動控制在較小的范圍內(nèi)。

1.3減少無用功

不管是哪種機械設備，摩擦以及阻力是無法避免的，因此會產(chǎn)生無用功。這與設計設備時使用零件的精細程度、潤滑方式等有很大的聯(lián)系，限制設備的使用效率。所以在設計過程中需要明確節(jié)能的重要性，減少無用功的出現(xiàn)，使設備能夠高效的利用。

1.4減少機械動能

動能是機械進行工作的最關鍵部分，一般來說，能源消耗就是在轉變成有效動能時產(chǎn)生的，在進行和動能有關機械的設計中，有很多影響動能的因素，比如：零件的材質和制作的精確程度、機械設備的啟動和停止頻率等。因此，要想使機械設備具有更好的節(jié)能減排效果，就要減少機械設備生產(chǎn)和工作中的制動作用力以及摩擦力，增加機械設備有效動能的轉化。比如，選用新型的材料進行機械設備的生產(chǎn)、降低機械設備啟動和停止的頻率等。

2機械設計節(jié)能基本原理的合理應用

機械設計節(jié)能設計有利于環(huán)境保護，在機械設計節(jié)能中為了減少能源的浪費問題，就要對其系統(tǒng)的分析，綜合機械體系動力勢能、機械運行失效、速率等因素對其進行系統(tǒng)化的調整分析，提升機械應用的時效性與有效性，降低機械設備的能源損耗，達到優(yōu)化機械系統(tǒng)動力勢能變化速率與機械運行功率有效結合的目的，實現(xiàn)節(jié)能減排。在實踐中，可以通過不同的周期函數(shù)表示機械體系，通過對動能結合的計算分析，就可以提升能源利用效率。

2.1機械設計節(jié)能原理在升降機械設計中的應用

升降機械使用階段能源消耗較大，因此應當加強升降機械節(jié)能環(huán)保力度，尤其將機械設計節(jié)能基本原理應用于升降機械設計方面，盡量降低各種能耗損失程度。與相關機械比較來說，升降機械主要采用大壓力容器或鏈條實施驅動，促使升降設備能夠移動，這樣便于工程機械高空作業(yè)及高空維修。另外，在貨物、人體提升或下降過程中使得升降機械消耗功率增加，因此降低其他輸出力消耗功率，能夠實現(xiàn)機械設計節(jié)能。同時很多新型升降機械設計已引入機械設計節(jié)能原理，用于優(yōu)化升降機械結構及設計，這樣才可有效減少升降機能源消耗及浪費程度，例如利用曳引驅動機構將系統(tǒng)勢能控制在最小范圍變化，能夠降低升降階段能源消耗水平。

2.2在機械加工設備方面的應用

機械加工設備在生活中的應用非常廣泛，機械加工設備在工作時消耗的能源也非常多，因此，機械加工設備也要采取一定的節(jié)能措施。比如，牛頭刨床，這種機械加工設備是依靠一個質量比較大的主軸來進行操作的，這個主軸可以確保設備的穩(wěn)定運行，要想節(jié)約該設備的能耗，就要降低設備的輸入功率，應用機械設計節(jié)能的基本原理，在該設備的基礎上增加一個慣量比較大的飛輪，以此來降低設備主軸的速度變化，從而提升機械加工設備的功率，節(jié)約能耗。另外，在進行桌椅、衣櫥或者電腦等生活設備的加工時，可以采用電腦機械化來進行加工生產(chǎn)，減少沖壓以及焊接等設備的應用，以此來降低機械加工設備生產(chǎn)時造成的資源浪費。

2.3大型沖擊壓路機設計的應用

大型沖擊壓路機的沖擊輪表面特點有很大的變化幅度，其特點體現(xiàn)不是通過周期函數(shù)實現(xiàn)的，所以在節(jié)能設計過程中會有一定的難度，因此要實現(xiàn)預期的目標，就需要將沖擊輪的系統(tǒng)勢能控制在最低重心，保證勢能變化能夠在最大范圍內(nèi)，只有達到這一要求才能夠實現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.4重視電子控制系統(tǒng)的應用

通常情況下，電子控制系統(tǒng)在機械設計節(jié)能工作實施過程中發(fā)揮著重要的控制作用，具體來說，電子控制系統(tǒng)可以對機械設計工作的實際節(jié)能情況開展全方位實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)機械設計工作在節(jié)能控制上的規(guī)范化與科學化，借助智能化系統(tǒng)對于機械節(jié)能效果做出準確判斷，并就功率輸出進行有效控制，最大限度避免能源消耗量的擴大，發(fā)揮機械設計節(jié)能操作的最大優(yōu)勢。除此之外，電子控制系統(tǒng)還可以就自身運行情況進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題，并最大限度延長系統(tǒng)的實際使用壽命。

2.5注重設備設計

現(xiàn)階段，工業(yè)生產(chǎn)機器在實際運行期間，主軸容易出現(xiàn)較大波動，進而影響產(chǎn)品質量水平。因此，為了在一定程度上有效解決該問題，相關工作人員可以運用機械設計的先進節(jié)能技術在機器運轉期間適當加入慣量大的飛輪，從而發(fā)揮調節(jié)波動以及增強機械設計效果的作用，從而把相關的不均勻系統(tǒng)有效控制在合理范圍內(nèi)，實現(xiàn)機器設備的正常運轉。此外，處于不均勻狀態(tài)之下的機械運行輸入功率將會出現(xiàn)非常大的能源消耗，且會持續(xù)疊加因輸出變化與動能變化所產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)量。機器運轉過程中的轉動飛輪會在初相位差異化的基礎上實現(xiàn)功率間的對比，并在平衡理論指導下降低機械運轉過程中的數(shù)據(jù)差距。

結語

當前社會不斷發(fā)展進步，科學技術創(chuàng)新，能源緊缺嚴重，節(jié)能已經(jīng)成為社會經(jīng)濟持續(xù)進步的重要研究內(nèi)容，在生產(chǎn)中，人們開始應用很多新的節(jié)能技術與理念，從而更好的為人類社會發(fā)展服務。在實際生產(chǎn)中，機械設計人員將機械設計節(jié)能原理作為標準，在很多領域廣泛應用，已經(jīng)獲得了很好的節(jié)能效果，并搶占了更多的市場份額，強化自身實力，更好的適應競爭環(huán)境。實踐表明，機械設計節(jié)能的原理就是使輸入功能降低，實現(xiàn)高效的利用率，使機器設備的性能得到優(yōu)化與提升，進一步改善人們生活、生產(chǎn)的環(huán)境，提高人們的生活質量水平。

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