節能設計理念在機械制造及自動化應用中的融合

張 偉

（河南晉煤天慶煤化工有限責任公司，焦作 454592）

以發動機、電動驅動等為主的機械設備，對工業現代化發展進程形成了強大的推動作用。此外，伴隨設備功能的快速升級、改良，集微電子、通信等科技于一體的機械設備，在生產活動中獲得了廣泛應用。它不再單純是簡易式的動力輸出裝置或體力勞動替代者，而是結構形式及功能多樣、操作控制過程簡單、可以依照程序實現自動化運作甚至具備一定自主決策能力的設備。

1 我國機械制造及自動化發展現狀

近些年，國內機械制造行業獲得了突飛猛進的發展，取得的成績有目共睹。但是，我國機械制造業發展起步較晚，發展時間短且整體自動化程度較低。機械制造為工業產業發展提供支撐，是國內很多經濟發展的基礎，在促進國民經濟發展方面做出了顯著貢獻。進入新世紀以來，計算機行業快速崛起。計算機集成技術和機械制造的良性融合，減少了很多傳統作業量與作業強度，顯著提升了工作效率[1]。

2 節能設計的特征

2.1 節能環保，公害化程度偏低

我國工業崛起階段存在能源大量消耗的問題。在這樣的情景下，節能環保成為工業生產階段的熱門話題之一。將節能理念融合至機械制造及自動化設計領域中，一方面能較明顯地提高機械生產及使用效率，另一方面也可減少能耗。節能理念和機械制造業融合后成果顯著，基于該方式制造的產品明顯減少了投用階段的污染物含量，減輕了對自然環境形成的污染，同時降低了企業公害化程度[2]。

2.2 應用新型綠色環保材料

機械制造行業自動化發展階段，合理應用新型綠色環保材料是關鍵一環。該種材料應用階段一定要確保能達成低能耗和低排放的節能目標。這預示著生產階段一定要靈活選用材料，充分考慮制造實踐中所需材料的彈性、塑性及抗沖擊性等指標，盡量少用或不用熱量交換過剩的材料，同時要關注材料的回收性和循環利用性。

3 節能設計理念融合至機械制造及自動化應用領域

3.1 機械設備設計

為促進節能設計理念和機械制造及自動化應用過程的有效融合，建議把機械設備的優化設計環節作為著手點，具體表現在3個方面[3]。

3.1.1 發動機

機械設備內發動機運轉階段耗用大量能源，是造成裝備耗能高的主因。同時，發動機也是設備排污和形成噪聲污染的始源，可能會干擾工業生產過程，也會對周圍人員的身心健康造成損害，故而應將發動機作為節能設計的核心對象。應重視發動機產品的科學選型，首選能耗低、噪聲低及污物排放量少的型號，以減少整個設備的能耗和對環境的污染，實現節能設計的目標。圖1為基于節能理念設計的空氣供給裝置。

圖1 空氣供給裝置圖

3.1.2 液壓防滲漏系統

液壓系統為機械設備制造加工及自動化應用階段的重要構成，也是節能設計工作的主要內容之一。實踐中，設計人員應在確保系統發揮自身功能的基礎上，在節能設計理念的引導下選用液壓元件，有針對性地完善除液油等，通過降低機械內部部件的損耗量，最大程度地保障機械設備的可靠性，延長設備部件的使用年限，并通過減少微塵雜質的排放量減輕對環境的不良影響。此外，應重視液壓油滲漏問題，整改系統的防滲設計方法，減少系統的用油量，優化防滲性能[4]。

3.1.3 駕駛室

作為主控制室的駕駛室，是節能設計的重要一環。改進駕駛室窗的設計方案，最好應用具有防輻射、防紫外線功能的玻璃，從而最大程度地保護操作者的身體健康。要重視對駕駛室的降噪減振設計，這是提升駕駛室運作過程安穩性的有效方法之一。可以采用瀝青型阻尼材料對駕駛室的后壁板進行減震降噪處理，圖2是應用約束阻尼層的結構截面圖。為了能進一步優化駕駛人員的主觀體驗，節能設計階段建議應用無氟型空調調控駕駛室內溫度，力爭將其對環境造成的不良影響降至最低。

圖2 約束阻尼層的結構截面圖

3.2 機械材料設計

不管是機械制造還是其自動化發展，選材均是重要的一環。在融合節能設計理念階段，應以機械設備現行的生產標準為基準，合理選用可回收和可再生材料，一方面減少不可再生資源的耗用量，另一方面減少生產實踐中廢氣、廢物的排放量[5]。

3.3 產品結構的優化

產品設計關系機械加工及自動化應用階段的能耗情況，因此相關人員在編制應用方案階段應盡可能精簡設備結構，減少部件數目，以獲得更優良的節能成效，降低能源耗用量。在產品零件結構設計階段，要在確保設備各項功能正常發揮的基礎上，選擇相對簡單的外形及內部構造，減少零部件加工階段的能耗，提升設備自動化應用階段的安穩性，降低部分故障的發生率，延長設備使用年限，從而實現預期的節能設計目標。

4 結語

我國工業生產總量逐年增長，其中機械制造及自動化應用發揮著重要作用。因此，建議將節能理念融合至機械制造，在減少能源耗損量的基礎上，提升機械自動化生產水平，完善產業結構，從而為環保工作的高效推進提供強大支撐。