节能设计理念在机械制造及自动化应用中的融合

张 伟

（河南晋煤天庆煤化工有限责任公司，焦作 454592）

以发动机、电动驱动等为主的机械设备，对工业现代化发展进程形成了强大的推动作用。此外，伴随设备功能的快速升级、改良，集微电子、通信等科技于一体的机械设备，在生产活动中获得了广泛应用。它不再单纯是简易式的动力输出装置或体力劳动替代者，而是结构形式及功能多样、操作控制过程简单、可以依照程序实现自动化运作甚至具备一定自主决策能力的设备。

1 我国机械制造及自动化发展现状

近些年，国内机械制造行业获得了突飞猛进的发展，取得的成绩有目共睹。但是，我国机械制造业发展起步较晚，发展时间短且整体自动化程度较低。机械制造为工业产业发展提供支撑，是国内很多经济发展的基础，在促进国民经济发展方面做出了显著贡献。进入新世纪以来，计算机行业快速崛起。计算机集成技术和机械制造的良性融合，减少了很多传统作业量与作业强度，显著提升了工作效率[1]。

2 节能设计的特征

2.1 节能环保，公害化程度偏低

我国工业崛起阶段存在能源大量消耗的问题。在这样的情景下，节能环保成为工业生产阶段的热门话题之一。将节能理念融合至机械制造及自动化设计领域中，一方面能较明显地提高机械生产及使用效率，另一方面也可减少能耗。节能理念和机械制造业融合后成果显著，基于该方式制造的产品明显减少了投用阶段的污染物含量，减轻了对自然环境形成的污染，同时降低了企业公害化程度[2]。

2.2 应用新型绿色环保材料

机械制造行业自动化发展阶段，合理应用新型绿色环保材料是关键一环。该种材料应用阶段一定要确保能达成低能耗和低排放的节能目标。这预示着生产阶段一定要灵活选用材料，充分考虑制造实践中所需材料的弹性、塑性及抗冲击性等指标，尽量少用或不用热量交换过剩的材料，同时要关注材料的回收性和循环利用性。

3 节能设计理念融合至机械制造及自动化应用领域

3.1 机械设备设计

为促进节能设计理念和机械制造及自动化应用过程的有效融合，建议把机械设备的优化设计环节作为着手点，具体表现在3个方面[3]。

3.1.1 发动机

机械设备内发动机运转阶段耗用大量能源，是造成装备耗能高的主因。同时，发动机也是设备排污和形成噪声污染的始源，可能会干扰工业生产过程，也会对周围人员的身心健康造成损害，故而应将发动机作为节能设计的核心对象。应重视发动机产品的科学选型，首选能耗低、噪声低及污物排放量少的型号，以减少整个设备的能耗和对环境的污染，实现节能设计的目标。图1为基于节能理念设计的空气供给装置。

图1 空气供给装置图

3.1.2 液压防渗漏系统

液压系统为机械设备制造加工及自动化应用阶段的重要构成，也是节能设计工作的主要内容之一。实践中，设计人员应在确保系统发挥自身功能的基础上，在节能设计理念的引导下选用液压元件，有针对性地完善除液油等，通过降低机械内部部件的损耗量，最大程度地保障机械设备的可靠性，延长设备部件的使用年限，并通过减少微尘杂质的排放量减轻对环境的不良影响。此外，应重视液压油渗漏问题，整改系统的防渗设计方法，减少系统的用油量，优化防渗性能[4]。

3.1.3 驾驶室

作为主控制室的驾驶室，是节能设计的重要一环。改进驾驶室窗的设计方案，最好应用具有防辐射、防紫外线功能的玻璃，从而最大程度地保护操作者的身体健康。要重视对驾驶室的降噪减振设计，这是提升驾驶室运作过程安稳性的有效方法之一。可以采用沥青型阻尼材料对驾驶室的后壁板进行减震降噪处理，图2是应用约束阻尼层的结构截面图。为了能进一步优化驾驶人员的主观体验，节能设计阶段建议应用无氟型空调调控驾驶室内温度，力争将其对环境造成的不良影响降至最低。

图2 约束阻尼层的结构截面图

3.2 机械材料设计

不管是机械制造还是其自动化发展，选材均是重要的一环。在融合节能设计理念阶段，应以机械设备现行的生产标准为基准，合理选用可回收和可再生材料，一方面减少不可再生资源的耗用量，另一方面减少生产实践中废气、废物的排放量[5]。

3.3 产品结构的优化

产品设计关系机械加工及自动化应用阶段的能耗情况，因此相关人员在编制应用方案阶段应尽可能精简设备结构，减少部件数目，以获得更优良的节能成效，降低能源耗用量。在产品零件结构设计阶段，要在确保设备各项功能正常发挥的基础上，选择相对简单的外形及内部构造，减少零部件加工阶段的能耗，提升设备自动化应用阶段的安稳性，降低部分故障的发生率，延长设备使用年限，从而实现预期的节能设计目标。

4 结语

我国工业生产总量逐年增长，其中机械制造及自动化应用发挥着重要作用。因此，建议将节能理念融合至机械制造，在减少能源耗损量的基础上，提升机械自动化生产水平，完善产业结构，从而为环保工作的高效推进提供强大支撑。