綠色環保理念工業機械設計思路

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摘要：機械制造是我國經濟市場的重要行業之一，在國內外局勢逐漸嚴峻的背景下，企業對機械能耗降低的追求從未停止。在工業機械設計和制造期間，要重視生產效率、質量，以自動生產為主，有效開展節能降耗工作，滲透環保理念。對此，文章探討了綠色環保理念下的工業機械設計思路，通過分析機械設計與環保節能原理、價值及設計思路等內容，提出綠色環保理念下的工業機械設計具體實踐策略，為綠色環保理念下的工業機械設計提供優化方向。

關鍵詞：綠色環保理念；工業機械；設計思路

機械設計是生產環節中非常重要的步驟，設計是機械生產過程中的決定性因素，對產品的性能影響深遠。將綠色環保理念融入生產環節中，可以有效降低資源浪費的可能性。在生產期間，要將生產周期、成本、性能、環保等內容綜合起來，降低能源消耗，減少對環境污染帶來的影響，從而實現可持續發展。通過研究綠色環保理念下的工業機械設計思路，可以為我國工業機械設計提供優化的方向，促進工業機械發展進步。

1現代工業機械設計與環保節能原理

1.1現代工業機械設計簡析

工業機械設計是一項較為復雜的內容，綜合了產品的性能要求、標準以及多種因素，經過對必備因素的分析參考，結合結構、運動、能量、力學等眾多內容開展設計。在設計中還需要運用到多種科學原理，并結合設計人員的實際經驗將設計思想付諸現實，是一項既復雜又精細的內容。現代工業機械與傳統工業機械之間存在著很大的不同，主要體現在技術不同、產品性能不同、產品結構與功能不同、設計效率不同、材料的使用和需求不同、設計理念不同。現代機械設計包含如下步驟：分析產品的功能與工作原理、分析結構并組合，結合實際需求來改進機械尺寸，提升機械零部件或整機精度，最后將設計的方案綜合起來，選擇最優方案應用于生產[1]。現代化機械設計與傳統設計相比，設計的理念與流程更加科學，并且在設計過程中融入了綠色環保理念，在保證基礎性能的前提下衡量對資源的使用和環保，在原料使用、設備選擇等方面更加注重節能降耗，與傳統工業機械設計相比，經濟效益和社會效益更為顯著。

1.2機械設計環保原理

我國大部分機械制造業都以仿制為主，少有創新品牌，并且低能耗的綠色設計技術基礎薄弱，缺乏設計理念，相關監管力度不嚴。因此，依據投資與產能的擴張來滿足經濟發展的需求，轉變制造業的節能方式已經迫在眉睫。在機械系統設計期間，一般會將系統勢能與動能作為一種常量，并將這種常量作為能耗的要求范圍。在能耗設計中，要注重以下幾點：（1）按照規定能耗范圍控制無用功率與能耗量；（2）嚴格控制機械的動能、勢能等；（3）機械對于功率的需求大于規定范圍時，要結合實際情況配備相應的新裝置，有效降低能耗量，也可以配備具備能量儲存與轉換功能的新型系統，將系統功率控制在一定的范圍內，有效限制能量的使用，達到節能環保的要求[2]。

2綠色環保理念下的工業機械設計價值

2.1減少機械能耗

自然能源中很多能源都是不可再生的，在當前能源消耗巨大的背景下，世界儲備資源逐漸減少。因此，在企業的生產制造過程中，要提升能源使用的合理性，借助先進的技術與合理的管理等手段，提升能源的利用率。機械制造在我國是一項規模較大的行業，所以能耗量的需求是巨大的，通過先進工藝的應用不僅能夠減少機械制造業的能源消耗，還能為企業帶來一定經濟性，這主要體現在成本的節約及社會效益的提升，不僅能夠為企業帶來經濟效益，還能帶來社會效益，從而提高企業核心競爭力。同時，先進的公益還能在節能降耗的基礎上，保證產品的生產效率與質量，實現企業的持續發展。因此，企業在生產過程中，需要加強對能源的關注，合理制訂生產制造工作計劃，提升制造要求，避免出現能源浪費的問題，為企業未來的發展提供保障。

2.2滲透綠色理念

綠色制造也稱為環保意識制造，是一種面向環境的制造模式，綜合了對環境影響的思考以現代化制造模式等，目標是在產品的整個生命周期中加強綠色制造，盡最大能力減少對環境的影響，提升資源利用率，并且使企業經濟效益與社會效益協調提升，屬于持續發展戰略的重要體現。綠色制造理念最早在20世紀80年代提出，1996年美國的制造業首先編制了綠色制造藍皮書，提出了綠色制造理念；之后綠色制造理念逐漸傳至我國，經過我國結合自身情況的改良與實踐應用，將綠色制造模式變得更加符合我國制造需求[3]。綠色制造理念在機械設計制造中融合，可以有效減少行業對環境的污染，控制機械制造行業中廢水、廢氣的問題。想要擴大綠色制造的效果，就要充分進行制造工藝的創新，降低污染物的排放，從而達到保護環境的作用，創造人類社會發展與自然和諧相處的良好局面。

2.3符合發展需求

結合我國能源現狀來看，由于經濟市場需求的不斷擴大，能源的使用量正在急劇增高，但是面臨資源緊迫的局面，有限的能源不足以供應逐漸擴大的市場需求。同時，工業發展導致環境污染逐漸加重，由于我國環境治理策略出臺較晚，因此還需要不斷加大管理力度，才能在未來達到環境治理標準。目前環境治理效果不佳與能源緊缺，導致我國行業發展受限嚴重；而西方國家在機械制造發展、環境治理等方面起步較早。在內外局勢嚴峻的背景下，我國的機械工業面臨著巨大的壓力。通過滲透綠色環保理念，不僅能夠打破國際壟斷局勢，還能為我國機械行業贏得更多的競爭條件。綠色環保理念的滲透，能夠充分推動機械工業實現長久發展，應當充分進行創新發展，堅持綠色制造，從而緩解國內外的緊張局勢，推動機械制造業不斷優化。

3綠色環保理念下的工業機械設計思路

3.1選擇綠色原料

在機械設計制造過程中，需要充分滲透綠色制造理念，工作人員要全面了解綠色制造理念的具體內容，并將理念滲透在機械制造過程中；在產品制造期間，還要積極進行創新，在保證產品性能的基礎上實現突破，從而滿足機械綠色生產需求。同時，機械制造對于原料的需求是巨大的，所以對原料的選擇非常重要，要優先考慮其是否符合健康環保標準。傳統的設計制造過程中，原料的選擇一般側重于關注原料的性能、屬性等，而忽略了環保的性能。例如材料中會含有很多重金屬、化學物質等，如果使用此類原料，就會對環境造成嚴重的損害。在產品的后期使用中，還會加重環境污染的情況。在原料選擇中，可以遵循以下三點原則：（1）原料符合機械設計性能的需求，這屬于基礎性的原料選擇原則；（2）材料要具備一定的可塑性、工藝性，保證材料在成型后還能與其他工藝之間存在聯系；（3）選擇的材料要具備耐腐蝕、耐高溫性能，具備一定的抗沖擊性，保證在使用中的質量[4]。

3.2滲透環保理念

機械設計制造是一項較為特殊的工作內容，要想有效滲透環保理念，不僅需要在設計的過程中融合綠色環保思想，還要求設計人員充分認識并掌握綠色環保的具體內容。同時，產品的設計和制造要充分符合環保綠色要求，積極進行產品性能的研究，并堅持開展創新，從而提升企業的核心競爭力，深化產品制造的綠色環保理念[5]。

3.3提升循環利用

隨著產品周期的逐漸縮短與社會物質的不斷豐富，機械產品報廢之后如何處理，成為設計人員難以攻克的一大問題。傳統的機械設計制造、加工、使用、報廢都處于一種開放性較強的環境下。想要有效加強機械的循環利用，就要在機械處理的過程中從整體的角度出發，構成一種閉環式的處理模式。通過這種閉環式的處理，不僅能夠為機械設計制造提供更加節省能源的設計思路，還能幫助機械制造企業有效節約成本，提升經濟效益，從而提高企業的核心競爭力。

3.4加速創新研發

科學技術是帶動生產力的第一要素，只有不斷地創新才能帶來不竭的生產動力。綠色環保理念在機械設計制造中的滲透，可以有效促進生產資源應用更加合理，提升經濟效益。為了確保產品的生產工藝符合相關要求，應當充分提供理論化指導，并不斷進行創新，加快機械設計生產速度。在創新期間要注重綠色設計理念的融合，創造生產效益與經濟效益一同提升的良好局面，有效促進經濟效益結合，推動機械制造行業的技術研發。

4綠色環保理念下的工業機械設計具體實踐

4.1應用綠色機械材料實踐

傳統的設計制造過程中，原料的選擇一般側重于關注原料的性能、屬性等，而忽略了環保的性能。在現代化機械設計中，則要求充分滲透綠色環保理念，選擇無污染的原料，延長機械使用壽命，在實際應用中選擇綠色機械材料，具體如下：（1）原料選擇。在原料選擇中，要本著可再生、無污染、可回收、易分解等多種原則，在生產期間盡量避免污染材料，增強企業生產的綠色環保性。同時在設計中要加強對機械構件的綠色環保選擇，盡量保證構件可拆分、裝配，強度足夠，且對環境污染小或零污染。并且在原料選擇中，還要充分明確可循環利用的設計思路，根據再生率指標來權衡機械材料，選擇最佳材料，降低企業生產成本，提升經濟效益[6]。（2）延長機械壽命。在設計制造中，除了要了解機械的性能、作用、屬性，還要了解機械產品的使用壽命。如果機械的使用壽命能夠有效延長，則能充分降低機械報廢率，既能減少對環境的污染，還能提升產品的質量，并提高經濟效益。在原料的選擇中，要側重于輕型環保材料，提升節能性，避免對環境的污染。要充分站在主機性能的角度上進行設計，減小主機和其他配件的重量體積，提升機械的靈便性，提高零部件耐性與強度，從而提升機械的運轉效率，為企業帶來更大的經濟效益。（3）加大綠色環保型材料研發力度。很多機械設計制造中會應用到一些資源，而這些資源大部分屬于污染型原料。污染型原料的應用會帶來較大的污染風險，危及生態環境與人類的健康。因此在應用時，可以遵循少量多用的原則，保證在機械性能正常的基礎上，降低材料的使用率。并且在設計制造期間充分開展創新研究，用無污染型的材料替代污染型材料，從而提升機械設計制造的綠色環保性。（4）加強廢舊機械處理。廢棄的機械或原料有著很大的利用價值，在進行處理過程中以再生利用為主，銷毀處理為輔。針對不同的材料要進行分類處理，并使用不同方法處理，盡量提升資源的可利用率，減少廢棄現象。由此不僅能夠提升企業的經濟效益，還能降低對環境的污染。

4.2選擇污染性低的發動機

機械設計制造離不開發動機部位。在進行設計制造過程中，要充分考慮到發動機帶來的污染性與能源消耗性。對于普通發動機的處理，側重于減少振動方面。例如，在設計裝載機過程中，可以為動力裝置配備雙向減振懸掛系統，從而避免出現動力傳動系統和車架之間的振動，緩解噪聲問題，降低噪聲對系統的損害。在機械設計中的后橋設計階段，要始終圍繞中心的結構組合進行暴動，重疊后橋擺動的中心和動力輸入的中心，從而減少系統的振動噪聲。這樣一來，機械即使在顛簸崎嶇的環境下作業，也依舊能照常運行，并且可以降低零部件之間的磨損，減少噪聲的產生，延長機械的使用壽命。

4.3配備可靠優質液壓設備

液壓設備是大部分機械設計制造中不可缺少的環節。液壓設備的選擇，需要考慮整體運動運轉、壓強及零部件等綜合因素。在使用過程中，主要以保養與維護為重點，在設計中要明確潤滑、磨損、防塵等措施的必要性，可以使用機罩、密封配置等方式滿足需求。在使用相應的措施后，可以有效減少雜質的滲透，降低出現設備磨損的可能性，同時也可以降低零部件的能耗，延長設備使用壽命。此外，還要充分考慮機械設備的油耗，深入了解油溫、工作介質密封性等。在系統運轉過程中，要有效將油溫控制在合理的范圍內，提升密封性，減少液壓油滲透對整體系統的損害，在降低能源消耗的同時改善污染情況。在機械設計中，過于看重產品的性能，而忽略了產品的壽命。產品的壽命關乎產品使用周期，而周期決定了原料的使用量與能耗的多少[7]。因此，在設計期間要注重對產品周期的控制，延長機械使用壽命，降低能源與原料的消耗。機械制造期間，還要加強對智能化技術的應用，在機械出現故障時，可以及時報警，通知操作人員檢修，避免對系統產生更大的損害，或加大能源消耗。通過智能化技術的應用，可以實現對機械系統運行的監控，準確地判斷機械運行狀態，保證機械的使用壽命，降低能源消耗。

5結束語

環境惡化、能源緊缺是我國當前面臨的重大問題，機械設計制造作為我國經濟市場的重要力量，逐漸受到社會的關注。工業機械制造業要充分地滲透綠色環保理念，在推動社會進步發展的同時，重視人類與生態的和諧發展，將綠色環保制造理念滲透到機械設計制造環節中。通過應用綠色環保原料、選擇污染性低的發動機、配備可靠的優質液壓設備，以及借助合理的技術手段延長機械設備使用壽命等措施，能夠有效推動機械設計制造向著綠色生產發展方向邁進，為我國持續發展戰略創造必備條件。

參考文獻：

[1]薛婷,陸素梅.工業設計與機械設計制造技術發展探析[J].造紙裝備及材料,2021,50(1):100-101.

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[3]曹華軍,李洪丞,曾丹,等.綠色制造研究現狀及未來發展策略[J].中國機械工程,2020,31(2):135-144.

[4]王波.現代工業機械制造智能技術探究[J].工程技術研究,2019,4(7):25-26.

[5]“中國工程院綠色制造發展戰略研究”課題組.推進綠色制造建設生態文明:中國綠色制造戰略研究[J].中國工程科學,2017,19(3):53-60.

[6]王婷,廖斌,楊承誠.大數據驅動的綠色智能制造模式及實現技術[J].重慶大學學報,2020,43(1):64-73.

[7]張緒美,張華.生態文明下綠色制造評價與優化框架體系[J].現代制造工程,2016(10):153-158.

作者：黎靚 單位：江西省化學工業高級技工學校