趙麗杰

巨力索具股份有限公司 河北 保定 072550

1 前言

為提高國家工業(yè)綜合能力,增強(qiáng)在國際化形勢(shì)下的全球競(jìng)爭(zhēng)力,我們必須注重機(jī)械工業(yè)的健康發(fā)展,以適應(yīng)社會(huì)對(duì)生產(chǎn)的高品質(zhì)要求。在中國傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展模式中,節(jié)約與環(huán)境保護(hù)理念不足,進(jìn)而造成高能耗和污染的問題日益嚴(yán)峻,不利于中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,在現(xiàn)代機(jī)械制造以及自動(dòng)化過程中需要逐步加入節(jié)能設(shè)計(jì)理念,加強(qiáng)科技的創(chuàng)新能力,從而減少生產(chǎn)過程與應(yīng)用中的能源損耗。這不僅僅是幫助中小企業(yè)降低生產(chǎn)成本的最有效方式,同時(shí)也是解決當(dāng)前社會(huì)能源短缺局面的重要渠道。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)

2.1 提升資源整體利用質(zhì)效

節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)該貫徹在整個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)劃流程中,從根源上對(duì)生產(chǎn)資源加以配置,從而做到材料、人員、設(shè)施、能耗等生產(chǎn)資源的科學(xué)合理使用。機(jī)械制造及其自動(dòng)化中的節(jié)能設(shè)計(jì)理念在降低工業(yè)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展造成的污染程度的同時(shí),又推動(dòng)著人類文明和自然環(huán)境文明的共同健康快速發(fā)展。所以,在機(jī)械制造行業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計(jì)理念推廣,不但推動(dòng)了機(jī)械制造行業(yè)的現(xiàn)代化健康發(fā)展進(jìn)程,也可有效解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展和生態(tài)建設(shè)環(huán)境保護(hù)之間的根本問題,同時(shí)也是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)健康、穩(wěn)定快速健康發(fā)展的重要途徑。

2.2 不斷地對(duì)技術(shù)與產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新

要想把節(jié)能設(shè)計(jì)理念真正的運(yùn)用于機(jī)械制造與自動(dòng)化生產(chǎn)中,就需要進(jìn)行不斷的技術(shù)革新和研究,發(fā)展新的制造技術(shù)和經(jīng)營管理模式,通過將節(jié)能設(shè)計(jì)理念有效的融合,進(jìn)而提高人們環(huán)境保護(hù)意識(shí),制造出更適合社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)品,從而更加和諧機(jī)械制造和環(huán)保生產(chǎn)之間的關(guān)系。

2.3 制造工藝低碳節(jié)能 節(jié)約環(huán)保的設(shè)計(jì)理念應(yīng)貫徹在制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,選取低能耗、污染特征較小的生產(chǎn)工序,并遵循節(jié)約設(shè)計(jì)規(guī)劃,嚴(yán)格控制工藝流程,優(yōu)選加工工藝,以貫徹節(jié)能污染特征和減排、低碳低耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)備生產(chǎn)過程中,可根據(jù)機(jī)器設(shè)備運(yùn)行條件盡量選用更加環(huán)保的加工工藝,以減少能量消耗。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造自動(dòng)化的運(yùn)用

3.1 機(jī)械制造材料設(shè)計(jì)的應(yīng)用 做好能源的合理保護(hù)同時(shí),對(duì)環(huán)境友好型材料的合理選用是十分重要的。通過節(jié)能科技的引入,在能源消耗大大降低的同時(shí),又可以進(jìn)一步減少對(duì)環(huán)境的污染。在設(shè)計(jì)及實(shí)際的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié),要充分考慮無毒無害材料的應(yīng)用,這樣不僅可以減少工業(yè)廢氣與污水的產(chǎn)生,同時(shí)還可大大提高機(jī)械材料的再生利用率;,所選用的機(jī)械零部件也必須符合安全無毒、可拆卸、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的基本條件,盡量避免出現(xiàn)材料的浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)理念的深入應(yīng)用,可以逐步使更多的人重視節(jié)約環(huán)境材質(zhì),更好地服務(wù)于機(jī)械生產(chǎn)和自動(dòng)化的發(fā)展。

3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用 機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)時(shí)有必要把節(jié)能理念納入機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),采用清潔環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)可以合理降低使用過程中的噪聲污染,還可降低能量耗費(fèi),大大提高效率,如此可以進(jìn)一步降低機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)液壓系統(tǒng)實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì),在確保液壓控制系統(tǒng)有效運(yùn)行的同時(shí),對(duì)液壓控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)加以完善,降低液壓控制系統(tǒng)的能量損耗;對(duì)油性物質(zhì)實(shí)行科學(xué)的管理如對(duì)污物的分離、過濾清理,延長換油期,不僅有利于系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)的清潔工作,還可降低系統(tǒng)發(fā)生問題的可能性,延長機(jī)器的壽命,降低對(duì)配件的更新浪費(fèi),從而降低了系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境污染狀況。在液壓構(gòu)件的材料選用上,也應(yīng)該采用環(huán)保型材質(zhì),這樣才可以減少液壓管的破損機(jī)率,降低由于管材的破損所引起的污染。對(duì)于大型工程機(jī)械,駕駛室內(nèi)的操作為機(jī)械控制的核心,為了駕駛員的安全保障及操作的便捷性,駕駛室的設(shè)計(jì)不僅要符合人機(jī)工程的要求還需融入節(jié)能環(huán)保因素,具體來說,需要設(shè)計(jì)人員能夠從駕駛室結(jié)構(gòu)安排、強(qiáng)度防御、操作布置等方面入手,最大限度地設(shè)計(jì)符合駕駛員生理特征的駕駛環(huán)境。

節(jié)能設(shè)計(jì)理念還體現(xiàn)在材料節(jié)約、產(chǎn)品壽命周期方面,機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)需考慮材料的利用率及費(fèi)用、產(chǎn)品防腐處理、密封防塵等。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)類似結(jié)構(gòu)盡量選用同規(guī)格、同性能材料,非受力零部件選用低性能材料,借助輔助設(shè)計(jì)工具完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),提高材料的利用率。產(chǎn)品部件腐蝕失效是產(chǎn)品報(bào)廢的一個(gè)重要方面,故防腐處理亦是設(shè)計(jì)必須考慮事項(xiàng),通過防腐處理延長零部件的使用年限,進(jìn)而延長產(chǎn)品的壽命周期,而防腐處理往往面臨著環(huán)境污染問題,設(shè)計(jì)時(shí)需權(quán)衡考慮,選取適合的表面處理方法。密封防塵設(shè)計(jì)也是延長產(chǎn)品壽命周期的一個(gè)方向,灰塵雜質(zhì)的滲入將造成系統(tǒng)的損壞甚至設(shè)備報(bào)廢,尤其液壓系統(tǒng),密封防塵從不僅減少了系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境的污損還節(jié)約了能源。

3.3 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的節(jié)能設(shè)計(jì)理念,主要表現(xiàn)在優(yōu)化組織架構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化加工工藝和合理設(shè)定加工工序等方面。其中,優(yōu)化組織架構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指通過制造機(jī)械與自動(dòng)生產(chǎn)制造工序的結(jié)合,確定了生產(chǎn)設(shè)備資源和技術(shù)資源,從而使得組織結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計(jì)方案更符合節(jié)約環(huán)境要求。在通常情形下,由于制造的機(jī)械設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線都比較短,在組織結(jié)構(gòu)表現(xiàn)方面就比較簡(jiǎn)單。而實(shí)現(xiàn)組織架構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)能的首要目的就是削減不必要的制造環(huán)節(jié),從根源處深化自動(dòng)化制造的節(jié)能效益。而優(yōu)化加工工藝目的在于克服以往制造工序能耗高、水污染程度高等的問題。在具體優(yōu)化流程中,工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員要求優(yōu)先考慮使用能耗較少、環(huán)境污染程度低的生產(chǎn)工藝,以符合節(jié)約理念要求。合理設(shè)置的加工工序也主要是指在機(jī)械制造和自動(dòng)加工等工序中加入節(jié)約設(shè)計(jì)理念,以盡量減少不必要的能源問題。但必須重視的是,工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員也可適當(dāng)把工作側(cè)重點(diǎn)放到對(duì)加工參數(shù)的節(jié)約設(shè)計(jì)方面,以降低加工過程的能源問題,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造品質(zhì)和效益的雙重提升。

3.4 生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同性設(shè)計(jì)應(yīng)用 按照節(jié)能環(huán)保型發(fā)展理念的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造方法,應(yīng)當(dāng)合理選用可回收、具有良好環(huán)境效益的環(huán)保材質(zhì),同時(shí),做好潔凈燃料、可再生能源材料的研發(fā)和使用。并盡量在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中采用污染性較小的環(huán)保型材質(zhì),不但能夠提高機(jī)械自動(dòng)化制造的生態(tài)效益,減少環(huán)境污染處理的生產(chǎn)成本,改善機(jī)械制造產(chǎn)品的使用品質(zhì),同時(shí),還可以有效抑制產(chǎn)品處理過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染,從而促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的平穩(wěn)、低碳、可持續(xù)發(fā)展。一方面,在節(jié)能理念的指引下,開展生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作時(shí),應(yīng)當(dāng)限制采用有害成分嚴(yán)重超標(biāo)、能量密集、無法降解的物料,應(yīng)選用高耐久性、低能耗、無公害化或污染特征較小的物料,以控制所制造物料的無毒與無害比例。另外,在全程自動(dòng)化節(jié)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中,對(duì)無法處理的報(bào)廢零部件,要做到在最小化工藝耗費(fèi)的前提下加以合理的處置,以全面落實(shí)節(jié)約制造、保護(hù)環(huán)境設(shè)計(jì)的原則。

3.5 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能優(yōu)化 機(jī)械結(jié)構(gòu)形態(tài)直接決定著能源的利用率,并對(duì)資源的合理使用有較大影響。所以,節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用時(shí)必須從優(yōu)化機(jī)械的結(jié)構(gòu)形態(tài)與功用出發(fā),并基于減少機(jī)械設(shè)備能源和增加資源使用率的角度審視設(shè)計(jì)方案的合理性。

考慮電機(jī)等動(dòng)力裝置可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械工作,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對(duì)機(jī)械設(shè)備的功能特性及其使用場(chǎng)合特點(diǎn),決定電動(dòng)機(jī)以及燃料發(fā)電機(jī)等的種類并優(yōu)化其技術(shù)參數(shù)的選取。后續(xù)在設(shè)備傳動(dòng)、自動(dòng)控制等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程中,應(yīng)該選擇能源消耗小、安全性高的技術(shù)方案,故在技術(shù)要求允許的前提下優(yōu)先選擇氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)而不是液壓傳動(dòng)系統(tǒng),還可給機(jī)械設(shè)備配套完整的故障自檢、診斷功能的控制器等,以實(shí)現(xiàn)節(jié)電、提高機(jī)械性能和降低污染源的多重目的。

4 結(jié)語

機(jī)械制造領(lǐng)域的集成化、高自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì),在提高了中國機(jī)械制造行業(yè)綜合生產(chǎn)能力效益和產(chǎn)品質(zhì)量水平的同時(shí),也產(chǎn)生了大量的能耗、環(huán)境污染問題。把節(jié)能理念合理地融入機(jī)械設(shè)計(jì)和制造流程中,可有效提高機(jī)械設(shè)備制造的資源使用質(zhì)效,從而減少對(duì)環(huán)境的直接影響,達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)需立足于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造及管理等各環(huán)節(jié)的實(shí)際狀況,在整個(gè)流程中落實(shí)環(huán)保理念,通過優(yōu)化機(jī)械加工過程,合理控制產(chǎn)品消耗量,優(yōu)先選用無污染材料等,促進(jìn)機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)的可持續(xù)綠色發(fā)展。