工程机械产品设计中的节能与环保分析

丁智勇

摘 要：随着科技的进步和社会的发展，人们逐渐加强了对环境保护以及清洁能源的应用效率。基于此，为了满足社会发展需求，实现可持续发展，具有动力源的工程机械行业就必须在产品设计环节中融入节能及环保理念。

关键词：工程机械产品;设计;节能;环保

中图分类号：TH122文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.040

随着科技的进步，我国在工程机械和设备设计方面成效显著，但在工程机械的产品设计中缺乏科学的环保及节能标准，产品设计的人机交互性能较低等，造成极大的能源浪费，在节能环保方面仍与发达国家有一定的差距，严重阻碍了我国工程机械行业的发展。

1 工程机械产品设计中的节能环保

1.1 节能环保的意义

第一，社会发展的必然要求。各类工业活动建设对工程机械产品与设备提出了更高的要求，各种原料的使用量增加，废弃物的排放量也随之增加，给环境造成无可挽回的伤害。废弃物的排放势必影响到机械性能的发挥，在工程机械产品设计中融入节能环保理念，不仅可以提升机械产品的各项性能及工作效率，而且可以减少环境污染，满足可持续发展经济理念的要求。

第二，起到节约能源的作用。无论是哪个领域，只要应用了机械产品就会导致能源消耗并产生一定的废弃物，在产品设计中，要从材料、性能以及系统等多方面入手，结合节能环保理念，并以此作为基础进行产品设计，降低能源损耗，提升我国工程领域对能源的最大利用率，缓解我国能源紧缺的现状，促进我国工业的可持续发展。

1.2 节能环保现状分析

国外工程机械行业发展时间较长，相关生产机制及规章制度较为完善，并早已开始在产品设计中融入节能环保理念，尤其是近年来，一些发达国家的工程机械产品的节能环保设计已经形成了一套科学理论，其通过与先进技术结合，优化和完善了现有的产品设计方式，产品设计可以满足生态平衡的发展需求[1]。

但就目前而言，与其他国家相比，我国工程机械设计在节能环保方面仍存在相关制度不健全等一系列问题。虽然我国工程机械行业已经在国际上占有重要的地位，但是在节能环保方面仍缺乏相关机制。为此，相关人员必须与时俱进，将产品性能与节能环保理念有机融合，从实际出发明确各项环境指标，促进我国工程机械的发展。

2 工程机械产品设计中的节能环保措施

2.1 应用环保型材料

环境作为人类赖以生存最重要的因素，在工程机械产品设计过程中，相关人员必须加强对环境保护的重视。

第一，相关设计人员在产品设计中应优先选用环保材料，选择环保材料时要从多角度综合考虑。首先，加强对材料本身性能的研究，例如材料的再生性或者循环使用性等，并选择可以多次循环使用的材料。其次，重视加工过程的再生性，要将可回收材料以及加工工作有机结合，科学地回收可再生、对环境危害较低的资源。最后，在设计后期要加强对剩余材料的处理情况，设计结构简单易操作的产品，加强对材料的拆分，选择对人体以及环境无害的材料，确保材料无毒、无害后方可生产制作。

第二，工程机械产品设计中，设计人员要选择不会对环境产生不良影响的材料。例如传统机械设计中，制冷环节往往会应用大量氟利昂，给环境造成极大危害。在工程制造中，应用氟利昂还会影响人们的身体健康。设计人员必须科学筛选材料，避免使用对人体以及环境有危害的材料。再又如，可以通过其他方式代替蓄电池等具有铅毒的材料，在降低环境污染的同时保证产品的相关性能不会受到影响。

第三，要以低排放、低消耗为要求进行设计，充分发挥新科技的优势，通过延长机械产品的使用寿命会在一定程度上降低能源消耗。在产品设计中，设计人员要加强对产品自身耐压性、持久性的重视，结合先进的科学技术，提升产品的使用性能及效率。在此过程中，还要加强对产品各类零部件的处理工作，将污染降到最低。

另外，如果出现产品报废的情况，要对其回收再利用，将可以使用的零部件拆卸使用，如果报废情况较为严重，无法再次利用的，则要结合实际情况，不损坏各类零部件的结构进行回收，将其与产品设计结合使用，发挥机械产品的更大价值。

2.2 合理利用新能源，设计逐渐人性化

工程机械本身就會造成极大的能源消耗，为此，在工程机械产品设计中，要结合实际情况，科学调整工程机械行业的发展规划，并通过对新能源的利用降低对能源的消耗问题，促进机械产品的环保化、节能化发展。在工程机械产品的节能环保设计时，如果可能，可以通过应用太阳能、风能等清洁、可再生资源，降低对环境的污染。另外，还要加强对新能源的开发，推动新能源在工程机械领域的应用，发挥机械产品的环保价值[2]。

此外，人性化设计对于产品的舒适性和安全性都有很大程度的提高，并且在操作的过程中可以达到灵活操作和愉悦的目的，产品设计要体现人性化。例如，在驾驶室的设计中，可以通过设计加热空气悬浮座椅，便于全方位调节，可以采取防紫外线辐射的透明玻璃天窗，手柄设计则是可以结合全自动换挡装置、可调式转向驱动等多项功能。另外，通过搭配美观的色彩，改善驾驶者的工作环境，缓解驾驶者疲劳，提高工作效率，达到节能环保的目的。

2.3 降低工程机械产品振动与噪音

对于目前大部分工程机械产品而言，行业内广泛采用发动机为动力源，发动机也是造成环境污染的关键。为此，设计人员要选用低油耗、低排放、低噪声的环保型柴油机，或者通过应用高压共轨喷油系统的柴油机，此类型发动机不仅具有灵敏的喷油系统，而且喷油精度较高，可以改善传统的喷油雾化，充分混合燃油和空气，提升燃油的燃烧效率，不仅可以起到节约燃油的作用，而且在一定程度上降低噪音、废气的排放量。另外，还可以通过选用具有废气循环功能的发动机起到节能环保的作用。此种技术主要是将部分废气冷却，通过EGR阀电子系统实现对流量的控制，并将其再次送回燃烧室二次燃烧，降低污染物的排放。

除选择低公害的发动机外，要控制噪音及振动，起到节能环保的效果。在工程机械产品设计中，不仅要选择低噪音的发动机，还要优化和完善发动机的系统或主机结构。发动机不应直接对冷却风扇进行控制，而是可以通过液压马达单独控制冷却风扇，将风扇与发动机隔离，降低噪音通过风扇传输的概率。在此过程中，还可以通过对具有覆盖性的机罩等构件位置进行隔音设计，或者设计完全封闭的驾驶室等，减少振动降低噪音，达到隔音的目的，实现工程机械产品的节能环保。

2.4 设计液压系统，使用先进传动装置

与此同时，可以通过对液压系统进行防渗漏或者节能设计，在提高液压泵清洁度的同时更好地提升工程机械产品设计的节能环保性能。

第一，要对液压系统进行精度设计，剔除微尘以及其他杂质，降低液压系统零部件的磨损程度，通过应用增压液压油箱改善吸油效果，增强液压系统的使用寿命及整个系统的清洁度[3]。

第二，作为影响目前工程机械产品污染的关键因素之一，液压系统漏油的控制显得尤为重要，在液压管路材质设计中要选择防老化以及耐腐蚀的优质胶管。

另外，要加强对新型转动装置的应用，通过采用信息化、成套化的转动装置代替传统系统，不仅可以实现产品的批量生产，而且可以起到降低油耗减少发动机废气排放量，提升生产效率。

对于新型传动装置，其中最重要的就是智能化模块的应用，其可以通过对液力变矩器的工作情况智能控制变速箱，进而控制发动机的转速，确保发动机长期处于节油、高效的运行状态。

3 结语

随着社会的发展以及科技的进步，人们对能源的需求逐渐增大，在此基础上，如果不加强对能源的节约利用以及对环境的保护，会给生态环境造成不利影響，影响人们的日常生活。在工程机械产品设计中，设计人员要依托生产实际情况，融合节能环保理念，通过应用先进的技术理念，在发挥产品性能的同时促进工程机械的长久发展。

参考文献

[1] 沈登武.工程机械产品设计中的节能与环保分析[J].南方农机，2019，50（22）：139.

[2] 张光曙.绿色设计理念在机械设计制造中的应用[J].设备管理与维修，2020（20）：181-182.

[3] 汪青云.节能环保理念下的工程机械产品设计思路探析[J].山东工业技术，2017（22）：36.