梁子幫

摘 要：本文主要闡述了機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理，重點(diǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析與探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；節(jié)能環(huán)保；原理；應(yīng)用

1 前言

隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)得到了迅猛發(fā)展，但是機(jī)械制造對(duì)環(huán)境的影響也越來(lái)越大。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球的環(huán)境污染中，機(jī)械制造業(yè)造成的環(huán)境污染就占了70%，就我國(guó)的電器行業(yè)來(lái)說(shuō)，每年都會(huì)產(chǎn)生大約兩千萬(wàn)臺(tái)的廢棄電器，這些電器不僅會(huì)污染環(huán)境，更是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。因此，機(jī)械制造行業(yè)需要將節(jié)能融合到機(jī)械設(shè)計(jì)中。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理

就目前來(lái)看，我國(guó)各個(gè)行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中都會(huì)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備，其根本原因在于應(yīng)用機(jī)械設(shè)備不僅僅能夠縮短相應(yīng)項(xiàng)目實(shí)施周期，對(duì)于提升項(xiàng)目整體質(zhì)量也起到不可忽視的作用。為保證機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中所消耗的能源物質(zhì)符合企業(yè)發(fā)展需求，必須實(shí)施機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)，在降低能源物質(zhì)消耗量的同時(shí)，保證相應(yīng)企業(yè)向著可持續(xù)的方向發(fā)展。

2.1 基于勢(shì)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理

一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到能量守恒定律，通過(guò)這一定律能夠保證相關(guān)人員在短時(shí)間內(nèi)了解到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)勢(shì)能變化幅度。機(jī)械設(shè)備在不同條件下運(yùn)行，所產(chǎn)生的勢(shì)能也存在本質(zhì)上的差異，一旦機(jī)械設(shè)備中勢(shì)能因某種因素驟停，必然會(huì)導(dǎo)致設(shè)備勢(shì)能轉(zhuǎn)化出現(xiàn)問(wèn)題， 無(wú)形中加大能源物質(zhì)消耗量。針對(duì)于這一點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施將機(jī)械設(shè)備勢(shì)能變化控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，避免勢(shì)能變化幅度過(guò)大造成能源浪費(fèi)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能效果提升的目的。

2.2 基于動(dòng)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理

在實(shí)施機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)之前，需要相關(guān)人員對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理綜合分析，避免在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，有效提升機(jī)械設(shè)備整體節(jié)能效果。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往考慮輸出功率變化，并分析設(shè)備在運(yùn)行是產(chǎn)生的波動(dòng)幅度，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)加工時(shí)，應(yīng)對(duì)設(shè)備自身動(dòng)能狀況實(shí)施有效分析，并按照機(jī)械設(shè)備與動(dòng)能狀態(tài)進(jìn)行能源回收轉(zhuǎn)化，有效提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的節(jié)能效果。除此之外，還應(yīng)按照機(jī)械節(jié)能狀況進(jìn)行輸出力調(diào)整，在改善機(jī)械設(shè)備運(yùn)行節(jié)能狀態(tài)的同時(shí)，提升相應(yīng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定摩擦力和阻力，這就需要在機(jī)械設(shè)備各項(xiàng)零件之間添加潤(rùn)滑物質(zhì)，這能夠在提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，降低設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的能源物質(zhì)消耗量，有效調(diào)整機(jī)械設(shè)備動(dòng)能與輸出力之間的關(guān)系，在節(jié)約設(shè)備運(yùn)行能源的同時(shí)，提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率。

2.3 降低其他消耗功率

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到多方面外在因素的干擾，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)用功現(xiàn)象，如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧┙鉀Q這種現(xiàn)象，勢(shì)必造成機(jī)械設(shè)備能耗量提升，影響設(shè)備自身節(jié)能效果?；诖耍瑧?yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的無(wú)用功綜合分析，并按照分析結(jié)果制定針對(duì)性解決措施，在保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，確保機(jī)械設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)水平提升的目的得以落實(shí)。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的應(yīng)用

3.1 在升降機(jī)械方面的應(yīng)用

升降機(jī)械在實(shí)際工作中的應(yīng)用廣泛，且消耗功率及無(wú)用功較大，因此要在節(jié)能方面進(jìn)行改善就要先了解消耗的具體原因，一般的消耗是發(fā)生在設(shè)備提升方面，也就是在設(shè)計(jì)升降機(jī)械之前要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后結(jié)合電梯的設(shè)計(jì)原理，在升降機(jī)設(shè)計(jì)中將升降機(jī)械與其他的機(jī)械相比較，消耗功率主要特征是將貨物與人的重量不斷提高，在這個(gè)過(guò)程中消耗的功率也是十分勻速的，工程實(shí)踐表明利用相同速度來(lái)提升質(zhì)量相同的貨物，可以根據(jù)電梯標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果按照系統(tǒng)勢(shì)能作為常量或者在小范圍內(nèi)進(jìn)行變化，那么可根據(jù)平衡升降機(jī)以及平衡電梯的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，在平衡升降機(jī)中利用t 表示提升物體的質(zhì)量，利用P 表示不便的配重，利用r1表示升降貨物卷筒的半徑，r2表示升降配重卷筒的半徑，這樣平衡的升降機(jī)系統(tǒng)勢(shì)能就為常量，在平衡電梯中利用t 表示轎廂與水箱的自重以及人數(shù)的變化質(zhì)量，可以看出轎廂水箱的質(zhì)量是人質(zhì)量的1 /2，可以對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、平衡升降機(jī)以及電機(jī)功率進(jìn)行對(duì)比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)平衡升降機(jī)與電梯所需要的電機(jī)功率是不同的，還可以發(fā)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的勢(shì)能在最大范圍的進(jìn)行變化，平衡升降機(jī)或者平衡電梯的勢(shì)能可以在小范圍內(nèi)進(jìn)行變化，可以看出系統(tǒng)勢(shì)能為常量的時(shí)候該機(jī)構(gòu)的節(jié)能效果是最為明顯的。

3.2 在機(jī)械加工設(shè)備方面的應(yīng)用

機(jī)械加工設(shè)備在生活中的應(yīng)用非常廣泛，機(jī)械加工設(shè)備在工作時(shí)消耗的能源也非常多，因此，機(jī)械加工設(shè)備也要采取一定的節(jié)能措施。比如，牛頭刨床，這種機(jī)械加工設(shè)備是依靠一個(gè)質(zhì)量比較大的主軸來(lái)進(jìn)行操作的，這個(gè)主軸可以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，要想節(jié)約該設(shè)備的能耗，就要降低設(shè)備的輸入功率，應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理，在該設(shè)備的基礎(chǔ)上增加一個(gè)慣量比較大的飛輪，以此來(lái)降低設(shè)備主軸的速度變化，從而提升機(jī)械加工設(shè)備的功率，節(jié)約能耗。另外，在進(jìn)行桌椅、衣櫥或者電腦等生活設(shè)備的加工時(shí)，可以采用電腦機(jī)械化來(lái)進(jìn)行加工生產(chǎn)，減少?zèng)_壓以及焊接等設(shè)備的應(yīng)用，以此來(lái)降低機(jī)械加工設(shè)備生產(chǎn)時(shí)造成的資源浪費(fèi)。

3.3 在大型壓路機(jī)上的應(yīng)用

大型壓路機(jī)是由三邊弧形的前沖擊輪以及后沖擊輪所組成的，沖擊輪的勢(shì)能是按照周期函數(shù)來(lái)呈現(xiàn)的，具有很大的變化空間以及變化范圍。因此，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理可知，要想使大型壓路機(jī)節(jié)能，就要縮小大型壓路機(jī)系統(tǒng)勢(shì)能的變化范圍，當(dāng)大型壓路機(jī)前沖擊輪以及后沖擊輪的勢(shì)能出相位達(dá)到一定的條件時(shí)，系統(tǒng)勢(shì)能就會(huì)在最小的范圍內(nèi)變化。另外，還可以將重心最低時(shí)候的沖擊輪勢(shì)能變化減小到最小的區(qū)間內(nèi)，這個(gè)區(qū)間越小，大型壓路機(jī)的節(jié)能效果就越好。

3.4 螺旋機(jī)、埋刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

螺旋的設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的是要確定合適的螺旋導(dǎo)程角、導(dǎo)程以及頭數(shù)等方面的參數(shù)，同時(shí)要根據(jù)不同方面的工作要求來(lái)選擇更為合適的參數(shù)，螺旋要具有一定的自鎖性以及要有較大的減速比，這時(shí)可以選擇單頭螺旋，或者選擇較小的導(dǎo)程與導(dǎo)程角，但是這樣使用的效率會(huì)比較低，為了更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，應(yīng)該選擇傳遞功率比較大的螺旋機(jī)構(gòu)，采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，這樣運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性也會(huì)比較高，同時(shí)復(fù)式螺旋能夠獲得很大的位移，差動(dòng)的螺旋可以獲得較小的位移。這樣做既節(jié)能又十分的方便，確保工作能夠平穩(wěn)的進(jìn)行同時(shí)傳遞更大的軸向力。利用埋刮板輸送機(jī)進(jìn)行水平輸送的時(shí)候，物料會(huì)受到刮板方面的推力，同時(shí)物料之間的摩擦力會(huì)不斷增大，如果在料層之間的高度與寬度之比滿足一定的條件，那么料流就能夠被輸送。在進(jìn)行機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用塑料刮板的形式，塑料刮板有著摩擦力小、噪音小的特點(diǎn)，減速機(jī)功率不斷降低了，那么成本也就變得更低了。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)中亟需進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。分析可得，通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理的分析與應(yīng)用可知，機(jī)械制造企業(yè)要將節(jié)能基本原理作為依據(jù)，通過(guò)改變機(jī)械勢(shì)能、動(dòng)能以及無(wú)用功的方式進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，降低機(jī)械生產(chǎn)和工作中的能耗，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而提高機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。希望本文的研究可以幫助機(jī)械制造企業(yè)意識(shí)到節(jié)能的重要性。

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