工程机械自动化中节能设计理念的应用

王 磊

（甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

节能环保除了是可持续发展战略的关键，还是一个国际热点。该理念与各个国家、地区甚至每个人都密切相关。要达到节能环保目标，工程机械自动化设计人员在实际设计环节应当充分渗透节能环保理念，以此提高资源利用率，减少不必要的能源消耗。

1 工程机械自动化中节能设计要求

1.1 环保材料的使用

在工程机械自动化设计过程中往往需要使用一系列材料，那么为实现节能环保，应当在选择材料时严格遵守环保高效这一原则，优先选择能够回收与再生的材料，降低对重金属材料、贵金属材料、稀有金属材料的利用率。部分材料因为特定原因损坏的概率较高，在处理特殊部位时需要使用非金属材料、塑料材质环保材料。另外对于设备配件，需要选择易于更换、能够循环使用的配件，由此可见环保资源化与无害化趋势。并且材料报废同样需要根据相关标准实施。

1.2 设计要融合质量轻、适用性好、寿命长的特点

对于设计出的节能型工程机械产品，需要确保其质量轻、使用时间长、可大范围应用。这部分产品的适用范围越广，其更换频率便会随之降低，进一步提高利用率。一般而言，质量轻的设计会对材料提出相应要求，利用较轻产品能够减小生产使用期间形成的荷载，以此取得良好节能效果。同时工程机械自动化设计还需要按照标准流程进行，确保设备具有优越功能，尽可能提高产品与配件的利用率，进而达到节能目的。

2 工程机械自动化中节能设计理念应用的意义

随着时代不断发展，工程机械自动化设计应运而生并紧跟其发展步伐，将自动化控制技术与机械技术作为核心技术，同时发挥软件编程技术与转换技术的辅助作用，为现今的科学和工业发展奠定良好基础。当下，在社会工业生产中必须使用自动化机械设备，只有这样才可以提高生产效率，减小劳动强度，摒弃繁杂的人工操作，简化生产流程，降低生产成本。特别是近年来，无论是计算机技术还是物联网技术都取得长足进步，进一步推动机械自动化设计发展。然而我国工程机械自动化发展时间较短，尚有大量技术不够成熟，存在严重的能源消耗和污染问题。能源消耗大表示排放量大，势必影响自然环境。同时由国内外能源开发和使用状况及趋势来看，任何主流能源均无法达到取之不尽用之不竭的效果，不断凸显能源衰竭现象。基于此越来越重视节能设计。该理念的原则包括绿色、节能、环保，将缓解环境污染、降低自然资源利用率作为目的。在现阶段行业转型升级过程中，日益增大对该理念的需求，并且与时代发展同步，应加强利用与推广。

3 工程机械自动化中节能设计现状

从20世纪70年代至今，国内工程机械领域迅猛发展，与此同时信息技术越来越成熟，大力促进机械制造和自动化技术有机结合，为工程机械制造行业注入更大活力，推动工程机械制造业发展进程，大大提高其便利性与安全性。从工业宏观角度来说，在工业领域中机械行业具有重要价值和意义，随着科学技术飞速发展，大力促进机械行业发展进步，并且目前机械行业的一个主要发展趋势为机械自动化。虽然现阶段机械自动化已经取得相应成果，但是在自动化发展过程中仍旧存在较多限制因素。当下，亟须处理的问题是能耗大，随着社会迅猛发展带来了能源消耗过大的问题，与此同时严重污染生态环境、导致能源短缺，所以在工程机械自动化发展中越来越重视节能设计。在完成工程机械自动化节能设计之后，有效减少能源消耗。除此之外，结合现代工业实际情况来看，相关节能技术已经成为机械自动化中的关键技术，科学合理管控机械制造各环节，不断加强应用渗透节能设计理念，以此促进工程机械行业可持续发展。

4 工程机械自动化中节能设计理念的应用实践

4.1 应用实例分析

以智能锅炉为例，它是将节能设计理念应用于工程机械自动化中的一个十分有代表的案例。智能锅炉的主要工作流程包括五部分，分别为传感器、通信设备、单片机、执行构件、循环。比如某个工厂实施加工作业，从上午8~11时工作负荷达到70%，从下午13~16时工作负荷达到50%，采用人工方式设定默认程序，从下午13时开始，通过传感器为控制中心传递默认程序，然后由控制中心向下发送指令，合理调整燃气供应水平，促进设备自动化生产，以更快速度进行调整防止造成额外消耗，达到节能目的。再如工厂加工的智能机械设备，这类产品将传感器、通信等多样化技术集为一体，与过去使用的机械设备相比，智能机械设备具有性能更加优越的传感器，可以根据默认流程完成复杂度更高的指令，并且能够减少人为操作的麻烦，当实际开展作业时，通过传感器采集获取数据信息，以通信设备为媒介传送至单片机，然后单片机按照默认流程并结合具体作业需求以及传感器数据，对相关作业参数进行自动化调整，落实切削等操作，大幅提高作业效率与精准性，进一步实现节能目标。

4.2 明确节能设计理念具体的应用思路

工程机械自动化节能设计包含从产品设计到产品机械生产多个环节的节能设计。在产品开发环节一定要全面考虑分析其可回收性，也就是产品使用寿命终止的时候是否有可回收价值，进一步减小对环境产生的影响。在以往设计产品时通常考虑其使用质量与寿命。现阶段，绝大部分机械产品的回收利用都比较困难，只能将其当作固定废物进行掩埋，既对生态环境造成较大污染，也导致产品原材料的浪费。在机械产品节能设计环节，不仅要考虑应用清洁能源，并以此为生产过程中的主要能源，例如通过使用风能、太阳能发电，降低火力发电方式的利用率，加强对自然光照明方式的应用，缩短电灯照明时间，从而减小能源消耗，避免造成能源浪费。还要改善优化机械制造工艺，利用制造工艺开展节能设计工作，避免生产期间造成原材料浪费，并且提高生产合格率，减少废品数量，从而实现原材料有效使用，大大提高生产效率。在机械产品投入使用之后，一定要保证其循环利用，一方面需要避免破坏环境，另一方面应回收产品生产过程中使用的原材料，同时节约能源、降低排放量。

4.3 节能发动机的选择

在工程机械应用过程中，发动机是十分重要的零部件，而且当实际投入应用时发动机会造成极大消耗，因此需要加以改善优化，从而促进节能环保工作贯彻落实。当进行选择与设计时，应当选择能耗小、污染小、利用率高的类型。

4.4 在工程机械自动化规划设计中的应用

在任何工程项目中，机械自动化设计都是非常重要的一个环节。对于工程整体质量与所取得的经济效果，机械自动化设计理念倾向往往会产生直接影响。所以，工程机械自动化设计单位与设计师应当提高对整体规划设计重视程度，保证高度体现节能设计理念。其一，正式从整体上实施工程机械自动化规划前，相关设计人员需要实地调查研究当地环境与资源，以此更加准确地掌握项目整体规划的关键。其二，在开展工程机械自动化设计工作时，相关设计人员需要在项目中合理有效渗透节能环保理念，以此缓解资源浪费现象，减小对环境的破坏等。

4.5 合理安排工序

在工程机械自动化中，为有效利用节能设计理念，应当合理设置制造工序。当合理设置制造工序时，相关设计人员需要明确，若工序缺乏合理性势必延长等待时间甚至导致能源浪费更加严重。所以在实际开展工作时一定要将统筹规划工作落到实处，而且基于此合理设计工序。另外，在工序设置环节相关设计人员需要加强节能设计理念向工程机械自动化中的渗透，而这也是今后工程机械行业的一大发展方向，势必可以在此条件下不断提高工程机械自动化设计效率。

4.6 在能源利用结构性分配中的应用

为了在工程机械自动化设计中贯彻落实节能环保理念，设计人员还需要考虑优先选用节能环保能源，尽量避免由于工厂污染而破坏外界环境。实际开展工程机械自动化设计工作时，为有效利用节能环保理念，应当注意相关问题和内容：首先，企业需要科学合理构建节能型能源系统，在开展每一项与工程机械自动化相关的工作时，可以提供适合使用的可再生绿色环保能源，从而实现节能目标；然后，相关设计人员还需要综合考虑工厂附近环境，最大限度提高对当地自然资源的利用率，避免造成不必要的浪费。除此之外，在发动机与材料选择过程中，相关设计人员同样需要以节能环保理念为标准，进一步凸显绿色环保理念。

4.7 液压系统的防渗漏处理

在工程机械自动化中，为确保系统稳定性需要科学合理利用液压系统。结合工程实际情况来看，液压系统漏油问题出现概率较大，一旦发生渗漏既会造成资源浪费，也会导致系统稳定性降低。根据该系统的特征，通过实施相应防渗漏处理可以在一定程度上改善液压系统漏油的情况，确保其处于高效运转状态。除了合理采取防渗漏措施，还应该适当隔离灰尘等容易堆积的物质，避免不同组件之间产生较大冲击力，进一步减小运转负载，优化液压系统运行状态，延长液压设备的使用寿命。

4.8 提高工程机械自动化的加工精度，避免资源浪费

因为存在许多不可抗力因素，比如机械设备、车间环境等，所以在实际开展工程机械自动化设计工作的过程中，相关工作人员难免出现误差。若要最大限度减小误差并节约资源，相关设计单位与设计人员需要制定更高的工程机械自动化设计标准，一旦发现误差便及时深入思考分析，明确工程机械自动化设计中出现的漏洞，防止该误差反复出现。通过从各个方面分析探索这一类型的误差问题，相关设计人员方可在归纳整合数据之后，大大增强加工精确性，从而提高工程机械产品的质量。此外，在实际开展工程机械自动化设计工作时，设计人员还需要做好零件精加工。众所周知，机械设备内部应力、系统应力、工具磨损情况等都会导致零件制造出现相应误差，所以在工程机械自动化设计过程中，相关设计人员需要选择应用多种针对性显著的误差补偿法，比如分化误差法、均化误差法，通过使用这些方法提高工程机械零件精确度。那么，设计人员方可结合工程机械产品具体状况，针对即将投入应用的每种类型的工具做好细化改良，最大程度确保测量数据的准确性，大幅减小误差出现的可能性，防止造成资源浪费。

4.9 升级现有老化的机械设备，保证工程机械自动化的充分利用

在充分发挥工程机械制造设备作用和优势的条件下，设计人员除了要考虑企业是否适用，也要考虑由于运用工程机械自动化系统而造成的污染与能耗问题。通过大量实际调研可以发现，当前节能减排问题不断加剧，特别是企业中应用的机械制造设备，在工程机械制造设备设计环节，往往为了降低短期支出，忽视节能减排问题，导致这些设备的能源消耗越来越大，持续加重污染，针对该情况企业将会在此方面加大投入用于维修整改，并且国家也只能承担此类人为污染后果。因此，在工程机械制造设备设计过程中，尤其是大型工程机械自动化工程，相关设计人员需要科学合理编制设计方案，做好节能处理环节的设计。通过运用高科技技术，在最大程度上降低工程机械自动化设计中机械设备系统对能源的消耗，同时最大限度提高工程机械制造设备系统的经济效益。除此之外，在原材料挑选环节，工程机械自动化设计人员需要加大绿色环保理念渗透应用力度。通过使用绿色环保材料能够尽可能避免造成原材料浪费，减少接下来回收处理环节所需投入的资金，进一步提高企业经济效益。

图1 绿色理念下的机械设计指标体系

5 结语

综上所述，在工程机械自动化中通过渗透应用节能设计理念，可以有效促进其发展，基于当下工程机械领域不断发展的背景下，仍有十分严重的能源消耗问题，针对该情况，工程机械企业应当高度重视节能问题，全面深入应用探究节能设计理念，从而在工程机械自动化中取得更大节能设计效果，减少能源消耗，降低污染物排放量，最终实现节能环保目标，进一步促进工程机械制领域可持续发展，保障社会稳定发展。