工程機械產品設計中的節能與環保分析

丁智勇

摘 要：隨著科技的進步和社會的發展，人們逐漸加強了對環境保護以及清潔能源的應用效率。基于此，為了滿足社會發展需求，實現可持續發展，具有動力源的工程機械行業就必須在產品設計環節中融入節能及環保理念。

關鍵詞：工程機械產品;設計;節能;環保

中圖分類號：TH122文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.040

隨著科技的進步，我國在工程機械和設備設計方面成效顯著，但在工程機械的產品設計中缺乏科學的環保及節能標準，產品設計的人機交互性能較低等，造成極大的能源浪費，在節能環保方面仍與發達國家有一定的差距，嚴重阻礙了我國工程機械行業的發展。

1 工程機械產品設計中的節能環保

1.1 節能環保的意義

第一，社會發展的必然要求。各類工業活動建設對工程機械產品與設備提出了更高的要求，各種原料的使用量增加，廢棄物的排放量也隨之增加，給環境造成無可挽回的傷害。廢棄物的排放勢必影響到機械性能的發揮，在工程機械產品設計中融入節能環保理念，不僅可以提升機械產品的各項性能及工作效率，而且可以減少環境污染，滿足可持續發展經濟理念的要求。

第二，起到節約能源的作用。無論是哪個領域，只要應用了機械產品就會導致能源消耗并產生一定的廢棄物，在產品設計中，要從材料、性能以及系統等多方面入手，結合節能環保理念，并以此作為基礎進行產品設計，降低能源損耗，提升我國工程領域對能源的最大利用率，緩解我國能源緊缺的現狀，促進我國工業的可持續發展。

1.2 節能環保現狀分析

國外工程機械行業發展時間較長，相關生產機制及規章制度較為完善，并早已開始在產品設計中融入節能環保理念，尤其是近年來，一些發達國家的工程機械產品的節能環保設計已經形成了一套科學理論，其通過與先進技術結合，優化和完善了現有的產品設計方式，產品設計可以滿足生態平衡的發展需求[1]。

但就目前而言，與其他國家相比，我國工程機械設計在節能環保方面仍存在相關制度不健全等一系列問題。雖然我國工程機械行業已經在國際上占有重要的地位，但是在節能環保方面仍缺乏相關機制。為此，相關人員必須與時俱進，將產品性能與節能環保理念有機融合，從實際出發明確各項環境指標，促進我國工程機械的發展。

2 工程機械產品設計中的節能環保措施

2.1 應用環保型材料

環境作為人類賴以生存最重要的因素，在工程機械產品設計過程中，相關人員必須加強對環境保護的重視。

第一，相關設計人員在產品設計中應優先選用環保材料，選擇環保材料時要從多角度綜合考慮。首先，加強對材料本身性能的研究，例如材料的再生性或者循環使用性等，并選擇可以多次循環使用的材料。其次，重視加工過程的再生性，要將可回收材料以及加工工作有機結合，科學地回收可再生、對環境危害較低的資源。最后，在設計后期要加強對剩余材料的處理情況，設計結構簡單易操作的產品，加強對材料的拆分，選擇對人體以及環境無害的材料，確保材料無毒、無害后方可生產制作。

第二，工程機械產品設計中，設計人員要選擇不會對環境產生不良影響的材料。例如傳統機械設計中，制冷環節往往會應用大量氟利昂，給環境造成極大危害。在工程制造中，應用氟利昂還會影響人們的身體健康。設計人員必須科學篩選材料，避免使用對人體以及環境有危害的材料。再又如，可以通過其他方式代替蓄電池等具有鉛毒的材料，在降低環境污染的同時保證產品的相關性能不會受到影響。

第三，要以低排放、低消耗為要求進行設計，充分發揮新科技的優勢，通過延長機械產品的使用壽命會在一定程度上降低能源消耗。在產品設計中，設計人員要加強對產品自身耐壓性、持久性的重視，結合先進的科學技術，提升產品的使用性能及效率。在此過程中，還要加強對產品各類零部件的處理工作，將污染降到最低。

另外，如果出現產品報廢的情況，要對其回收再利用，將可以使用的零部件拆卸使用，如果報廢情況較為嚴重，無法再次利用的，則要結合實際情況，不損壞各類零部件的結構進行回收，將其與產品設計結合使用，發揮機械產品的更大價值。

2.2 合理利用新能源，設計逐漸人性化

工程機械本身就會造成極大的能源消耗，為此，在工程機械產品設計中，要結合實際情況，科學調整工程機械行業的發展規劃，并通過對新能源的利用降低對能源的消耗問題，促進機械產品的環保化、節能化發展。在工程機械產品的節能環保設計時，如果可能，可以通過應用太陽能、風能等清潔、可再生資源，降低對環境的污染。另外，還要加強對新能源的開發，推動新能源在工程機械領域的應用，發揮機械產品的環保價值[2]。

此外，人性化設計對于產品的舒適性和安全性都有很大程度的提高，并且在操作的過程中可以達到靈活操作和愉悅的目的，產品設計要體現人性化。例如，在駕駛室的設計中，可以通過設計加熱空氣懸浮座椅，便于全方位調節，可以采取防紫外線輻射的透明玻璃天窗，手柄設計則是可以結合全自動換擋裝置、可調式轉向驅動等多項功能。另外，通過搭配美觀的色彩，改善駕駛者的工作環境，緩解駕駛者疲勞，提高工作效率，達到節能環保的目的。

2.3 降低工程機械產品振動與噪音

對于目前大部分工程機械產品而言，行業內廣泛采用發動機為動力源，發動機也是造成環境污染的關鍵。為此，設計人員要選用低油耗、低排放、低噪聲的環保型柴油機，或者通過應用高壓共軌噴油系統的柴油機，此類型發動機不僅具有靈敏的噴油系統，而且噴油精度較高，可以改善傳統的噴油霧化，充分混合燃油和空氣，提升燃油的燃燒效率，不僅可以起到節約燃油的作用，而且在一定程度上降低噪音、廢氣的排放量。另外，還可以通過選用具有廢氣循環功能的發動機起到節能環保的作用。此種技術主要是將部分廢氣冷卻，通過EGR閥電子系統實現對流量的控制，并將其再次送回燃燒室二次燃燒，降低污染物的排放。

除選擇低公害的發動機外，要控制噪音及振動，起到節能環保的效果。在工程機械產品設計中，不僅要選擇低噪音的發動機，還要優化和完善發動機的系統或主機結構。發動機不應直接對冷卻風扇進行控制，而是可以通過液壓馬達單獨控制冷卻風扇，將風扇與發動機隔離，降低噪音通過風扇傳輸的概率。在此過程中，還可以通過對具有覆蓋性的機罩等構件位置進行隔音設計，或者設計完全封閉的駕駛室等，減少振動降低噪音，達到隔音的目的，實現工程機械產品的節能環保。

2.4 設計液壓系統，使用先進傳動裝置

與此同時，可以通過對液壓系統進行防滲漏或者節能設計，在提高液壓泵清潔度的同時更好地提升工程機械產品設計的節能環保性能。

第一，要對液壓系統進行精度設計，剔除微塵以及其他雜質，降低液壓系統零部件的磨損程度，通過應用增壓液壓油箱改善吸油效果，增強液壓系統的使用壽命及整個系統的清潔度[3]。

第二，作為影響目前工程機械產品污染的關鍵因素之一，液壓系統漏油的控制顯得尤為重要，在液壓管路材質設計中要選擇防老化以及耐腐蝕的優質膠管。

另外，要加強對新型轉動裝置的應用，通過采用信息化、成套化的轉動裝置代替傳統系統，不僅可以實現產品的批量生產，而且可以起到降低油耗減少發動機廢氣排放量，提升生產效率。

對于新型傳動裝置，其中最重要的就是智能化模塊的應用，其可以通過對液力變矩器的工作情況智能控制變速箱，進而控制發動機的轉速，確保發動機長期處于節油、高效的運行狀態。

3 結語

隨著社會的發展以及科技的進步，人們對能源的需求逐漸增大，在此基礎上，如果不加強對能源的節約利用以及對環境的保護，會給生態環境造成不利影響，影響人們的日常生活。在工程機械產品設計中，設計人員要依托生產實際情況，融合節能環保理念，通過應用先進的技術理念，在發揮產品性能的同時促進工程機械的長久發展。

參考文獻

[1] 沈登武.工程機械產品設計中的節能與環保分析[J].南方農機，2019，50（22）：139.

[2] 張光曙.綠色設計理念在機械設計制造中的應用[J].設備管理與維修，2020（20）：181-182.

[3] 汪青云.節能環保理念下的工程機械產品設計思路探析[J].山東工業技術，2017（22）：36.