本文關鍵詞：機械設計節(jié)能基本原理的分析與應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

機械設計節(jié)能基本原理的分析與應用

摘要：節(jié)能減排是實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的基本要求，機械設計節(jié)能作為其中的重要環(huán)節(jié)，也逐漸成為設計人員重要的研究方向。這就要求機械設計人員詳細了解機械設計節(jié)能的基本原理，再運用到設計工作的實踐中去，從企業(yè)的角度來說，對降低企業(yè)的生產成本，增強企業(yè)信譽和影響力，實現(xiàn)更大的效益都具有重要意義。因此，做好機械設計節(jié)能基本原理及其應用探索工作勢在必行。

關鍵詞：機械設計；節(jié)能基本原理；應用

機械設計節(jié)能基本原理是由質點系動能定理的微分形式求證得出的，涉及到較多領域，所以它適用于質點系組成的所有研究對象。由此可知，該原理適用于機械節(jié)能產品的設計以及其他學科的研究，具有一定的廣泛性。

一、機械設計節(jié)能的背景

機械設備是人民日常生產生活中所必不可少的，特別是在工業(yè)生產中，機械設備占據了重要地位，也是我國經濟發(fā)展的重要支柱。然而，大量機械設備的使用必然會造成巨大的能源浪費，除了用于正常的機械運轉之外還有很多能源是被浪費了，這與我國推行的“節(jié)能減排”政策嚴重的不符。為了積極響應國家“節(jié)能減排”的號召，我們必須從機械設備的制造、使用環(huán)節(jié)做好其節(jié)能工作，其中設計環(huán)節(jié)的節(jié)能工作是最根本也是最有效的方式。

目前，在需要使用大量機械設備的行業(yè)經常會發(fā)現(xiàn)能源浪費的問題，例如動能轉化率低、摩擦導致機械能損失、發(fā)動機與設備功率不匹配等都會造成能源的浪費。機械使用單位為了降低生產成本、提高機械的使用效率，更加傾向于購買節(jié)能的機械設備，這就導致了傳統(tǒng)的機械設計和制造方法即將被淘汰。隨著技術的進步以及制造理念的轉變，機械制造商逐漸認識到了機械節(jié)能設計的重要性，并且通過不斷的研究與創(chuàng)新已經取得了初步的進展。

二、機械設計節(jié)能原理及應用

機械設計節(jié)能原理又稱之為平衡節(jié)能原理，平衡理念是節(jié)能設計的主要指導思想。機械節(jié)能設計應當從改進動力源、減小摩擦、功率匹配節(jié)能這三個方面入手，充分考慮機械設備在實際應用中所存在的能耗問題，盡量在設計環(huán)節(jié)就加以改善，從源頭上減少能源的浪費。

1.動力源

動力源通常指的是機械設備的發(fā)動機，在節(jié)能設計的過程中要求盡量的減少發(fā)動機的輸入功率，同時盡可能增大其輸出功率，簡單的說就是提高機械設備電能與動能、勢能、熱能等的轉化率。在實際的應用中這一設計理念體現(xiàn)在機械設備的啟動、減速停止這兩個階段中。例如，在停止設備的動力輸入之后由于慣性的因素機械設備還會運行一小會兒，通過合理的設計將這一部分動能或者勢能儲存起來，在機械需要發(fā)動的時候提供一部分初始動力。

2.在設計過程中減小摩擦

發(fā)動機所產生的動力必須通過齒輪、動力傳送柱、動力傳動帶等傳遞給機械設備需要作用的部位，在這個過程中難以避免的會產生摩擦，損失一部分動能。因此，需要在設計的過程中盡量較小各個組件之間的摩擦。例如，在“機械手”的設計環(huán)節(jié)，對于其關節(jié)處都會采用光滑的圓柱、軸承和液壓柱進行連接，同時在使用的過程中還會定期的用油進行潤滑。目的就是為了減少機械設備活動處的摩擦，減少動力的損失。

3.功率匹配節(jié)能，合理運用節(jié)能

合理的分析不同應用環(huán)境下所需要的功率大小，有依據的設計機械設備的標準功率。例如，飲品加工傳動帶所需的功率就遠遠小于裝卸工廠所用的傳動帶的功率。為了節(jié)約機械的購買費用還可以利用汽車發(fā)動機的原理，設置不同的檔位，根據實際功率需求進行調節(jié)。

4.在加工設備設計中的應用

為了調節(jié)牛頭刨床在工作過程由于機構引起的機器主軸速度波動，通常在機器內在設計一個轉動慣量較大的飛輪，將機器運轉的不均勻系數(shù)限制在允許范圍內，以保證其穩(wěn)定運轉。若既要考慮不均勻系數(shù)，又要考慮輸入功率的降低，則應首先根據基本原理將刨刀所消耗的輸出和動能變化率2項疊加合成，就可找出為什么必須在機器內設計一個轉動慣量較大的飛輪的原因。按基本原理在原機器的基礎上再加一組牛頭刨床工作裝置，使其初相位與原工作裝置的初相位相差180°。將2種功率圖進行分析比較，按平衡理論設計新的牛頭刨床的功率最大值與原牛頭刨床的功率最大值相差較小，而新的牛頭刨床的功效則是原牛頭刨床的2倍。從提高功效的角度看，已達到降低維持刨床正常工作所需的輸入功率的目的。

三、機械設計能源浪費的原因

1.缺乏節(jié)能設計理念

傳統(tǒng)的機械設計理念是盡可能的提高機械設備的生產能力，設計人員在設計的過程中首先考慮到的就是如何提高機械設備的載重量、運轉速度等，其次便是機械設備的穩(wěn)定性和可靠性，完全忽略了節(jié)能設計，，甚至為了提高之前的兩方面性能而使得設計能耗更高。

2.設計人員專業(yè)水平低

機械設計工作都是由專門的設計人員完成的，部分設計人員的理論知識匱乏，固步自封、不愿意學習新的知識，導致與先進的新型設計方式脫節(jié)。同時，很多設計人員長期忙于設計工作，不愿意深入基層考察設備的使用情況，導致理論脫離實踐，設計出的機械設備不具有可實現(xiàn)性。

3.技術水平無法滿足設計需要

受到現(xiàn)有技術水平的限制很多設計思想很難得到實現(xiàn)，即使勉強得以實現(xiàn)也會大大增加機械設備的制造成本。所以，處于經濟效益的角度考慮，很多機械制造商并不愿意完全按照設計要求引入相應的節(jié)能技術。

四、如何做好機械設計節(jié)能

1.選用環(huán)保型材料和環(huán)保型發(fā)動機

從設計環(huán)節(jié)入手，在滿足設計要求時，優(yōu)先選取環(huán)保型的材料，材料盡量能夠做到可回收、易處理、無污染。發(fā)動機是機械設備的主要污染源之一，對減少污染物排放具有重要的意義，比如可以選用環(huán)保型水冷增壓柴油機作為發(fā)動機，此發(fā)動機具有油耗低、排放低、使用壽命長等優(yōu)勢，條件允許的話，電控高性能長壽命節(jié)能型發(fā)動機也是不錯的選擇。

2.電子控制系統(tǒng)的精確化控制

利用電子計算機和無線網組成的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對機械的精準控制是機械節(jié)能的又一項措施。智能化終端可以依據設定的程序對機械的運行情況實行實時監(jiān)控，做出智能化判斷，控制發(fā)動機的輸出功率等，以達到減少消耗的最佳標準，同時，其自我檢測還能及時發(fā)現(xiàn)、處理問題，延長機械的使用壽命。

3.做好液壓系統(tǒng)的清潔和防滲漏工作

液壓系統(tǒng)的污濁物加快機械設備的磨損和腐蝕，液壓系統(tǒng)滲漏直接浪費了寶貴的資源，因此，機械液壓系統(tǒng)也是機械節(jié)能設計時要重點考慮的問題之一。比如，加裝一個高效率、高精準度的過濾裝置就可以過濾掉大部分摻雜物，降低雜物與機械的物理磨損。采用防滲透的新材料或改變零部件結構，如密封的銷軸等防止?jié)B漏。

4.引入新的技術

機械設計節(jié)能的實現(xiàn)離不開技術的支持，在設計的過程中不能脫離實際的技術發(fā)展水平。但是，又不能完全禁錮設計思想，要大膽的進行創(chuàng)新與嘗試，積極的將各種先進的新型技術應用到設計中去。例如，利用太陽能發(fā)電技術為機械設備提供動力，再外加傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)以備不時之需，特別是對于小型機械設備，具有很強的可操作性。

結語

節(jié)能控制系統(tǒng)的應用，使動力系統(tǒng)與負載所需功率匹配更好，機械內部工作強度降低，系統(tǒng)發(fā)熱減少，可靠性提高，能耗降低，從而產生了可觀的經濟和社會效益。但是，面對這些先進高科技的節(jié)能產品，特別是對大功率的工程機械的分析，就會發(fā)現(xiàn)這些產品仍然存在不節(jié)能現(xiàn)象。機械設計節(jié)能基本原理是在機械設計基本原理的基礎上融入節(jié)能理念的新型機械設計原理，是對傳統(tǒng)設計原理的完善和發(fā)展，符合社會可持續(xù)發(fā)展的要求。應用機械設計節(jié)能基本原理進行生產可以降低成本、減少污染、節(jié)約能源，實踐意義重大，值得全面推廣。

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  本文關鍵詞：機械設計節(jié)能基本原理的分析與應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。