浅谈建筑机械节能设计

刘强

摘要：建筑机械是建筑工程中重要的应用工具，它的使用效率高低对于建筑能耗高低影响重大。本文简答介绍了建筑机械，并探讨了建筑机械节能设计的原则与要点。

关键词：建筑机械；节能；设计

一、建筑机械

所谓建筑机械就是用来进行建筑工程应用的工程机械的笼统称谓。它是建筑工程企业以及相关实施单位的主要的应用工具，它标志着这些企业的施工能力以及外观形象。由于建筑工程种类较多，应用的目的也不尽相同，所以就产生了多种建筑机械。这些建筑机械按照不同的分类方式可以分为以下几类：①运输建筑机械。这类机械包括例如翻斗车、推土机铲运机等。②挖掘建筑机械。这类机械包括例如挖掘机、装载机等。③夯实地面建筑机械。这类机械包括例如压路机、夯实机、压桩机等。④起吊建筑机械。这类机械包括例如常见的塔吊起重机、升降机、吊车等。⑤搅拌建筑机械。这类机械包括例如混凝土搅拌机、空心板挤压成型机等。⑥装修建筑机械。这类机械包括例如装修吊篮、涂料喷涂机械、地面修整机械等。另外还有一些高空作业平台等机械，路面作业的建筑机械和其他用途的机械。

建筑机械的种类繁多，作业的环境多为露天的，环境差，受到的恶劣的自然环境的考验比较大。又由于作业时的主要的对象多为混凝土、石子以及腐蚀性的建筑材料，这就要求建筑机械具备能够承受载荷重，耐腐蚀、耐摩擦等性能。建筑机械的动力系统与作业系统的连接程度的好坏直接影响着节能的效率以及工作效率。而我国的建筑机械由于技术水平落后，动力系统常常是消耗大而效率低，磨损也比较严重，整体的性能较差。这样一来就使的整个建筑机械的效率大打折扣，落后的建筑机械设备消耗的能源大，产生的污染也就更为严重甚至在工作过程中噪音特别大还夹杂着粉尘，这些都给施工周边的环境带来了影响，更与整个社会提倡的节能减排，保护环境的理念相违背，更阻碍了整个机械行业的发展。

二、建筑机械节能设计

就目前发展状况看，建筑机械的节能设计应遵循以下原则：

（1）研究和开发出高效，清洁的新型能源并将这些能源适用到建筑机械中去，例如新型蓄电池，天然气，液化石油气和天然气，柴油的混合燃料。

（2）选择新型的具有低能耗，低噪音，性能优良的发动机及其配件组件。

（3）广泛采用那些可循环使用，容易再生且污染小的原材料和加工材料，减少材料的用量和种类。

（4）在优化结构和拆卸的同时，扩大可拆解和再生部件数量及种类。

（5）使用可以完善及回收的工作介质，并使其环保化。

（6）优化密封结构，提高密封性能，采用具有良好的密封组件性能，防止液体类工作介质（如防冻剂，电解质等）的泄漏及其对环境的污染。

（7）采用人性化设计，倡导人文关怀，利用有效的措施来减小振动和降低噪音，并考虑到人机作为一个整体环境，为操作者创造一个舒适的工作环境。

三、建筑机械节能设计

（一）选择节能环保型材料

材料是构成机械产品的基础，对机械设备的性能、价格、特点及环境属性有直接的重要影响。建筑机械由多种材料构成，选择节能环保材料需要考虑到材料的节能环保特性和功能特性。应考虑材料本身性能的先进性，尽量采用不加涂镀的材料及易回收、可再生、可分解或降解的材料。尽量减少材料的使用总量，降低材料的种类，尤其对环境和人类有危害作用的材料，昂贵金属或非金属材料应尽量少用、不用或代用。采用低环境负荷材料，使材料与环境协调相容，选择易加工、低毒、低害、污染小、无毒的无污染或低污染的材料和工作介质。如在仪表、散热器及蓄能电池等配套件的生产中，尽可能减少铅的使用量：选用低碳马氏体钢、非调质钢代替调质钢结构构件采用性能好的钢材，可达到节约材料、提高性能豹目的，如起重机臂架和变幅小车采用高强度钢，既降低自重又提高了起重性能。混凝土机械用的合金铸铁可用高强尼龙替代，不仅延长了使用寿命，还可减少噪声。

（二）考虑产品的可回收性

在设计中应简化产品结构，对产品的组成类型进行分析计算，减少零件和材料的种类和数量，合理利用结构，用附设少量零件的方法实现多功能、多用途的目标，考虑产品的可回收性、可拆卸性和再循环利用性，并对零部件分类，如设备中不同种类、类型的材料可用不同颜色相区分，确定可再循环利用的比率，尽量使报废件处理简单、费用低和污染小，零部件解体方便、破碎容易、能焚烧处理或可作为燃料回收。对可回收的零部件进行拆卸和清洗并加以必要的修复，使零部件的尺寸和性能得以恢复和重新利用。在设计过程中应注意以下几点问题：①回收材料及其标志；②回收工艺和方法；③回收经济性评估；④回收的结构设计。

（三）改进机械结构、增加后处理装置

在工程机械中，除了发动机会产生噪声和振动外，各工作装置、行走机构在运行时也会产生噪声和振动。因此，改进上述部件的结构，使其实现低噪声、低振动运行，也是改善工程机械环保性的措施之一。如日本小松制作所开发的先锋R系列微型挖掘机，在装铲斗的销轴部位增设了防止晃动环（为铁环上涂覆聚氨醋橡胶层的零件），减少了作业时铲斗的晃动和撞击，作业噪声降低了4dB（A）；美国B-E公司开发的395-BI型挖掘机，采用长齿双链轮驱动履带节，降低了传动噪声。研究表明，降低结构噪声的可行方法之一是使传递振动能量的机械系统各结构部分的阻抗不匹配，该机采用聚氨脂减振器，不仅减少了履带销轴和销套的磨损，也大大降低了行走时的振动和噪声。增加后处理装置系指在工程机械排污源的后部增加消除污染的装置。主要用于清除機械排气或作业过程中产生的有害气体和微粒、尘埃。

（四）实现建筑机械自动化

目前在建筑机械领域采用自动化技术的装备主要有：在摊铺机上使用的保证纵向和横线找平的自动调平装置，以及混合料自动供料装置和摊铺层厚度控制与自动调节系统；自动化在推土机上的先进应用主要是电子检测控制系统PIC，它可以实现推土机的自动监控；在液压挖掘机上最新的载荷检测、故障诊断、自动怠速以及工作方式电控功能等，都是自动化理念与节能理念在建筑机械中应用的典范。以下以自动化推土机、挖掘机应用情况为典型，简要说明建筑机械自动化应用的现状。

推土机、挖掘机等建筑土方施工机械的自动化改造会很大程度上提升施工质量和效率土。最早在推土机的铲刀和挖掘机的铲斗上使用的自动化控制装置是1976年研制成功的以开关系统为基准的反馈控制系统，该系统由投光器、感光器和控制系统构成，由于装置本身存在的速度响应问题，最终未能投入实际应用；但随后由日本学者北郁夫研究开发的KOMATSULaserlevelingsustem实现了在推入机作业中车速为5Km/h时，施工平整度误差保持在3cm以内，因此获得了良好的效果。此外液压挖掘机的激光自动掘削系统也是自动化技术在建筑机械领域应用的一个典范，它由日本菊池雄一等人与1992年研制成功。该系统结构上由自动直线加工系统和激光系统两部分组成，其中的激光感光器可以测出作业面的位置，激光系统可以检测出设备的车体高度，然后将测得的综合信息传输给自动掘削系统，系统将该信息和各传感器信号通过综合分析形成为对各电磁比例阀的控制指令，最终实现对各油缸的控制。该系统大大提高了作业精度和施工能力。

参考文献

[1]刘毅.浅析建筑机械节能设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013年12期.

[2]赵志纯.机械制造中的机械设计技术分析[J].科技致富向导，2013年14期.