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【摘要】機械節能不只可以節省生產成本，還可以有效的減少其產生的污染問題，在提倡環保的今天，機械設計節能是其必經的發展途徑。根據在生產中使用的機械特點可以看出其所造成的大氣、水、土地等污染是其在節能設計中首先需要解決的問題，降低其污染物排放量，提高機械性能，增強機械及能源的使用效率。本文對于機械設計可以在生產中起到的節能效果進行分析，并從設計原理的角度來研究如何可以降低機械生產成本，達到節能的目的。
【關鍵詞】機械設計;節能;原理;應用
在工業化的生產環境下，機械設計往往更注重其所產生的經濟效益及生產效率，因此在能源節約及環境保護上難免有所忽略。而在現階段我國能源短缺及環境問題愈發突出的形勢下節能減排的理念已經開始逐漸滲透到各個領域。而在機械設計階段進行節能研究可以為之后機械的生產使用提供可行保障，而對其基本原理的分析則是為設計工作的進行提供基本方向，增強節能設計實施的有效性。
1機械節能的背景
我國在發展時期大力推進工業進程，受當時技術水平的影響及經濟結構的特殊性，節能減排并不在機械設計的范圍內，并且當時機械在生產的過程中其對能源的使用率并不高，產生大量的“三廢”，所造成環境污染問題日趨嚴重。而目前可持續發展是我國長期堅持的理論政策之一，在生產中追求經濟效益的同時開始注重環境所帶來的利益。由于現今我國固有資源較為短缺，再加上能源使用效率較低致使成本增高，工業廢棄、廢物、廢水這“三廢”的產出帶來嚴峻的生態破壞問題。為此在節能設計的原理中探索機械的特點及設計要求是現今社會對機械使用的新要求。
2機械設計節能的原理
在節能設計基本原理中主要通過機械的力學特性應用周期函數對機械的功率、輸出、運行等進行分析，之后根據機械使用效能及能源消耗來進行改進，其具體的設計原理以下進行了基本介紹。
2．1動能
動能可以說是機械運行的基礎條件，在進行設計的過程中通常是將機械的加工及使用作為設計的重點，因此在動能的設計中主要是將其對機械生產所產生的影響進行設計及調整。而在設計中對動能轉化為輸出功率過程中所產生的能量損失有所忽略，因此致使機械設備的生產中會產生一定的動能浪費情況。而在機械設計節能中就需要將此部分作為重點之一，將機械生產中動能的損失作為改善重點，提高機械在運行過程中對動力能量的回收及使用，提高機械開發程度。
2．2輸出
機械的輸出力關系著其能源的耗費情況，其節能設計的要點就是在滿足機械生產的需求下將輸出力壓縮在最小的范圍內。首先，確定機械使用方向及使用類別，根據使用要求來進行輸出力的設計;其次，制定機械輸出力波動的周期函數變化曲線，根據其波動幅度來確定最小的輸出力數值。
2．3降低無用功
此部分的功率浪費主要是受摩擦力等阻力的阻礙產生作用力之間的抵消。首先，在設計中對機械各部分零件的精度有精確的控制，確保零件之間的咬合不存在明顯缺陷;其次，減少零件之間的摩擦，降低零件之間阻力的產生，提高機械使用中的功率;最后，根據周期函數的計算數值來將零件中各項運行阻力參數降到最小范圍內。
3機械設計節能浪費因素
3．1缺少節能理念
由于機械所產生的價值主要體現在其運行生產的能力上，因此為了使機械產生的經濟價值最大化，在設計中主要是增強機械載荷量、生產量及運行速度，并根據使用需求來進行設備生產安全性及穩定性的設計，從而保證產品質量，在此設計過程中并不具備節能設計的基本原理要求，可能為了提高生產效率使能源的消耗量更大，無法滿足機械節能降耗的要求。
3．2設計人員沒有節能意識
現今在設計行業中多數會將機械節能設計作為一項單獨的類別來進行研究，這也導致了許多設計師沒有相應的節能理念，并且對節能設計學習的興趣不高，因此不具備相應的節能設計理論。此種情況也決定了設計師對機械性能運行、使用了解不充足，無法從設計的層面實現節能的需求。
3．3設計水平不滿足工程需求
造成此種現象的主要因素我國在此領域的研究時間較短、投入較少，因此實際的設計水平無法將節能理論與機械運行進行很好的融合，再加上成本等因素的影響，造成節能設計的實際使用率不高。
4機械設計節能的應用
4．1使用環保發動機和環保材料
目前在材料市場中有很多環保材料可以應用于機械設計中，因此根據機械性能要求及質量標準來選擇無污染的高新材料，以便之后的回收處理。機械設備設計中發動機是主要污染源，能夠極大程度上促進污染排放的減少，發動機需要合理應用環保水冷增壓柴油機，上述設備具備使用時間長、排放低、耗油低的特點，在一定情況下，也可以選擇電控長、壽命高、性能好的發動機。
4．2精確化控制電子系統
人工進行電子系統的控制難免會出現人為誤差，因此可以應用信息技術及計算機程序來制定精確的控制參數，保證機械運行可以按照控制參數執行命令，這樣可以確保機械按照制定的最低參數標準準確的完成程序下達的生產要求，在能源消耗上起到有效控制的目的。
4．3液壓系統的防滲漏和清潔
液壓系統運行過程中污濁物會提高腐蝕和破損機械設備的程度，液壓系統滲漏會嚴重浪費資源，所以，機械設計節能中液壓系統是重點分析工程。例如，設計過程中安裝高精準度和高效率的設備，可以降低磨損機械的程度和過濾相應雜物，依據改變零件結構或者使用防滲透材料來處理泄漏位置。
4．4新技術的應用
根據設計需求引進先進的技術理論及技術成果，在設計中大膽嘗試，同時也要注意技術的合理性，不可以為了適應技術而不考慮機械的整體性能需求，同時在機械設計中需要不斷嘗試和創新，積極把新技術引入到機械設計中。如，機械設備中應用太陽能發電技術來為系統提供動力，并且也應該適當應用動力系統，尤其是在設計小型機械的時候，存在一定可操作性。
4．5應用在加工設備中
加工設備中應用機械設計節能理論，加工設備屬于必備日常生產用品，合理分析牛頭刨，具備比較大慣性主軸，可以確保順利運行機械設備，由于存在降低輸入功率，依據機械設計節能理論來處理上述設備，保證能夠提高二倍功率，以便于全面提高機械功率。
5結語
不少企業為了自身利益，往往會忽視機械設計的節能設計，不重視保護環境，導致環境污染變得十分嚴重，國內社會經濟不斷發展的時候，機械制造行業占據很大比例，對社會整體發展造成影響。本文主要分析了機械設計節能理論以及應用問題，就是把節能理念融入到機械設計過程中，發展和改進傳統機械設計方式，建立滿足時展需求的機械設計技術，機械設計中應用節能理念，能夠在一定程度上降低污染、減少成本、節約能源和資源。
參考文獻:
［1］于洋，范本正．機械設計節能基本原理的分析與應用［J］．中國機械，2014(7):272～273.
作者:吳文旭 單位:沈陽遠大鋁業工程有限公司
