绿色环保理念工业机械设计思路

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摘要：机械制造是我国经济市场的重要行业之一，在国内外局势逐渐严峻的背景下，企业对机械能耗降低的追求从未停止。在工业机械设计和制造期间，要重视生产效率、质量，以自动生产为主，有效开展节能降耗工作，渗透环保理念。对此，文章探讨了绿色环保理念下的工业机械设计思路，通过分析机械设计与环保节能原理、价值及设计思路等内容，提出绿色环保理念下的工业机械设计具体实践策略，为绿色环保理念下的工业机械设计提供优化方向。

关键词：绿色环保理念；工业机械；设计思路

机械设计是生产环节中非常重要的步骤，设计是机械生产过程中的决定性因素，对产品的性能影响深远。将绿色环保理念融入生产环节中，可以有效降低资源浪费的可能性。在生产期间，要将生产周期、成本、性能、环保等内容综合起来，降低能源消耗，减少对环境污染带来的影响，从而实现可持续发展。通过研究绿色环保理念下的工业机械设计思路，可以为我国工业机械设计提供优化的方向，促进工业机械发展进步。

1现代工业机械设计与环保节能原理

1.1现代工业机械设计简析

工业机械设计是一项较为复杂的内容，综合了产品的性能要求、标准以及多种因素，经过对必备因素的分析参考，结合结构、运动、能量、力学等众多内容开展设计。在设计中还需要运用到多种科学原理，并结合设计人员的实际经验将设计思想付诸现实，是一项既复杂又精细的内容。现代工业机械与传统工业机械之间存在着很大的不同，主要体现在技术不同、产品性能不同、产品结构与功能不同、设计效率不同、材料的使用和需求不同、设计理念不同。现代机械设计包含如下步骤：分析产品的功能与工作原理、分析结构并组合，结合实际需求来改进机械尺寸，提升机械零部件或整机精度，最后将设计的方案综合起来，选择最优方案应用于生产[1]。现代化机械设计与传统设计相比，设计的理念与流程更加科学，并且在设计过程中融入了绿色环保理念，在保证基础性能的前提下衡量对资源的使用和环保，在原料使用、设备选择等方面更加注重节能降耗，与传统工业机械设计相比，经济效益和社会效益更为显著。

1.2机械设计环保原理

我国大部分机械制造业都以仿制为主，少有创新品牌，并且低能耗的绿色设计技术基础薄弱，缺乏设计理念，相关监管力度不严。因此，依据投资与产能的扩张来满足经济发展的需求，转变制造业的节能方式已经迫在眉睫。在机械系统设计期间，一般会将系统势能与动能作为一种常量，并将这种常量作为能耗的要求范围。在能耗设计中，要注重以下几点：（1）按照规定能耗范围控制无用功率与能耗量；（2）严格控制机械的动能、势能等；（3）机械对于功率的需求大于规定范围时，要结合实际情况配备相应的新装置，有效降低能耗量，也可以配备具备能量储存与转换功能的新型系统，将系统功率控制在一定的范围内，有效限制能量的使用，达到节能环保的要求[2]。

2绿色环保理念下的工业机械设计价值

2.1减少机械能耗

自然能源中很多能源都是不可再生的，在当前能源消耗巨大的背景下，世界储备资源逐渐减少。因此，在企业的生产制造过程中，要提升能源使用的合理性，借助先进的技术与合理的管理等手段，提升能源的利用率。机械制造在我国是一项规模较大的行业，所以能耗量的需求是巨大的，通过先进工艺的应用不仅能够减少机械制造业的能源消耗，还能为企业带来一定经济性，这主要体现在成本的节约及社会效益的提升，不仅能够为企业带来经济效益，还能带来社会效益，从而提高企业核心竞争力。同时，先进的公益还能在节能降耗的基础上，保证产品的生产效率与质量，实现企业的持续发展。因此，企业在生产过程中，需要加强对能源的关注，合理制订生产制造工作计划，提升制造要求，避免出现能源浪费的问题，为企业未来的发展提供保障。

2.2渗透绿色理念

绿色制造也称为环保意识制造，是一种面向环境的制造模式，综合了对环境影响的思考以现代化制造模式等，目标是在产品的整个生命周期中加强绿色制造，尽最大能力减少对环境的影响，提升资源利用率，并且使企业经济效益与社会效益协调提升，属于持续发展战略的重要体现。绿色制造理念最早在20世纪80年代提出，1996年美国的制造业首先编制了绿色制造蓝皮书，提出了绿色制造理念；之后绿色制造理念逐渐传至我国，经过我国结合自身情况的改良与实践应用，将绿色制造模式变得更加符合我国制造需求[3]。绿色制造理念在机械设计制造中融合，可以有效减少行业对环境的污染，控制机械制造行业中废水、废气的问题。想要扩大绿色制造的效果，就要充分进行制造工艺的创新，降低污染物的排放，从而达到保护环境的作用，创造人类社会发展与自然和谐相处的良好局面。

2.3符合发展需求

结合我国能源现状来看，由于经济市场需求的不断扩大，能源的使用量正在急剧增高，但是面临资源紧迫的局面，有限的能源不足以供应逐渐扩大的市场需求。同时，工业发展导致环境污染逐渐加重，由于我国环境治理策略出台较晚，因此还需要不断加大管理力度，才能在未来达到环境治理标准。目前环境治理效果不佳与能源紧缺，导致我国行业发展受限严重；而西方国家在机械制造发展、环境治理等方面起步较早。在内外局势严峻的背景下，我国的机械工业面临着巨大的压力。通过渗透绿色环保理念，不仅能够打破国际垄断局势，还能为我国机械行业赢得更多的竞争条件。绿色环保理念的渗透，能够充分推动机械工业实现长久发展，应当充分进行创新发展，坚持绿色制造，从而缓解国内外的紧张局势，推动机械制造业不断优化。

3绿色环保理念下的工业机械设计思路

3.1选择绿色原料

在机械设计制造过程中，需要充分渗透绿色制造理念，工作人员要全面了解绿色制造理念的具体内容，并将理念渗透在机械制造过程中；在产品制造期间，还要积极进行创新，在保证产品性能的基础上实现突破，从而满足机械绿色生产需求。同时，机械制造对于原料的需求是巨大的，所以对原料的选择非常重要，要优先考虑其是否符合健康环保标准。传统的设计制造过程中，原料的选择一般侧重于关注原料的性能、属性等，而忽略了环保的性能。例如材料中会含有很多重金属、化学物质等，如果使用此类原料，就会对环境造成严重的损害。在产品的后期使用中，还会加重环境污染的情况。在原料选择中，可以遵循以下三点原则：（1）原料符合机械设计性能的需求，这属于基础性的原料选择原则；（2）材料要具备一定的可塑性、工艺性，保证材料在成型后还能与其他工艺之间存在联系；（3）选择的材料要具备耐腐蚀、耐高温性能，具备一定的抗冲击性，保证在使用中的质量[4]。

3.2渗透环保理念

机械设计制造是一项较为特殊的工作内容，要想有效渗透环保理念，不仅需要在设计的过程中融合绿色环保思想，还要求设计人员充分认识并掌握绿色环保的具体内容。同时，产品的设计和制造要充分符合环保绿色要求，积极进行产品性能的研究，并坚持开展创新，从而提升企业的核心竞争力，深化产品制造的绿色环保理念[5]。

3.3提升循环利用

随着产品周期的逐渐缩短与社会物质的不断丰富，机械产品报废之后如何处理，成为设计人员难以攻克的一大问题。传统的机械设计制造、加工、使用、报废都处于一种开放性较强的环境下。想要有效加强机械的循环利用，就要在机械处理的过程中从整体的角度出发，构成一种闭环式的处理模式。通过这种闭环式的处理，不仅能够为机械设计制造提供更加节省能源的设计思路，还能帮助机械制造企业有效节约成本，提升经济效益，从而提高企业的核心竞争力。

3.4加速创新研发

科学技术是带动生产力的第一要素，只有不断地创新才能带来不竭的生产动力。绿色环保理念在机械设计制造中的渗透，可以有效促进生产资源应用更加合理，提升经济效益。为了确保产品的生产工艺符合相关要求，应当充分提供理论化指导，并不断进行创新，加快机械设计生产速度。在创新期间要注重绿色设计理念的融合，创造生产效益与经济效益一同提升的良好局面，有效促进经济效益结合，推动机械制造行业的技术研发。

4绿色环保理念下的工业机械设计具体实践

4.1应用绿色机械材料实践

传统的设计制造过程中，原料的选择一般侧重于关注原料的性能、属性等，而忽略了环保的性能。在现代化机械设计中，则要求充分渗透绿色环保理念，选择无污染的原料，延长机械使用寿命，在实际应用中选择绿色机械材料，具体如下：（1）原料选择。在原料选择中，要本着可再生、无污染、可回收、易分解等多种原则，在生产期间尽量避免污染材料，增强企业生产的绿色环保性。同时在设计中要加强对机械构件的绿色环保选择，尽量保证构件可拆分、装配，强度足够，且对环境污染小或零污染。并且在原料选择中，还要充分明确可循环利用的设计思路，根据再生率指标来权衡机械材料，选择最佳材料，降低企业生产成本，提升经济效益[6]。（2）延长机械寿命。在设计制造中，除了要了解机械的性能、作用、属性，还要了解机械产品的使用寿命。如果机械的使用寿命能够有效延长，则能充分降低机械报废率，既能减少对环境的污染，还能提升产品的质量，并提高经济效益。在原料的选择中，要侧重于轻型环保材料，提升节能性，避免对环境的污染。要充分站在主机性能的角度上进行设计，减小主机和其他配件的重量体积，提升机械的灵便性，提高零部件耐性与强度，从而提升机械的运转效率，为企业带来更大的经济效益。（3）加大绿色环保型材料研发力度。很多机械设计制造中会应用到一些资源，而这些资源大部分属于污染型原料。污染型原料的应用会带来较大的污染风险，危及生态环境与人类的健康。因此在应用时，可以遵循少量多用的原则，保证在机械性能正常的基础上，降低材料的使用率。并且在设计制造期间充分开展创新研究，用无污染型的材料替代污染型材料，从而提升机械设计制造的绿色环保性。（4）加强废旧机械处理。废弃的机械或原料有着很大的利用价值，在进行处理过程中以再生利用为主，销毁处理为辅。针对不同的材料要进行分类处理，并使用不同方法处理，尽量提升资源的可利用率，减少废弃现象。由此不仅能够提升企业的经济效益，还能降低对环境的污染。

4.2选择污染性低的发动机

机械设计制造离不开发动机部位。在进行设计制造过程中，要充分考虑到发动机带来的污染性与能源消耗性。对于普通发动机的处理，侧重于减少振动方面。例如，在设计装载机过程中，可以为动力装置配备双向减振悬挂系统，从而避免出现动力传动系统和车架之间的振动，缓解噪声问题，降低噪声对系统的损害。在机械设计中的后桥设计阶段，要始终围绕中心的结构组合进行暴动，重叠后桥摆动的中心和动力输入的中心，从而减少系统的振动噪声。这样一来，机械即使在颠簸崎岖的环境下作业，也依旧能照常运行，并且可以降低零部件之间的磨损，减少噪声的产生，延长机械的使用寿命。

4.3配备可靠优质液压设备

液压设备是大部分机械设计制造中不可缺少的环节。液压设备的选择，需要考虑整体运动运转、压强及零部件等综合因素。在使用过程中，主要以保养与维护为重点，在设计中要明确润滑、磨损、防尘等措施的必要性，可以使用机罩、密封配置等方式满足需求。在使用相应的措施后，可以有效减少杂质的渗透，降低出现设备磨损的可能性，同时也可以降低零部件的能耗，延长设备使用寿命。此外，还要充分考虑机械设备的油耗，深入了解油温、工作介质密封性等。在系统运转过程中，要有效将油温控制在合理的范围内，提升密封性，减少液压油渗透对整体系统的损害，在降低能源消耗的同时改善污染情况。在机械设计中，过于看重产品的性能，而忽略了产品的寿命。产品的寿命关乎产品使用周期，而周期决定了原料的使用量与能耗的多少[7]。因此，在设计期间要注重对产品周期的控制，延长机械使用寿命，降低能源与原料的消耗。机械制造期间，还要加强对智能化技术的应用，在机械出现故障时，可以及时报警，通知操作人员检修，避免对系统产生更大的损害，或加大能源消耗。通过智能化技术的应用，可以实现对机械系统运行的监控，准确地判断机械运行状态，保证机械的使用寿命，降低能源消耗。

5结束语

环境恶化、能源紧缺是我国当前面临的重大问题，机械设计制造作为我国经济市场的重要力量，逐渐受到社会的关注。工业机械制造业要充分地渗透绿色环保理念，在推动社会进步发展的同时，重视人类与生态的和谐发展，将绿色环保制造理念渗透到机械设计制造环节中。通过应用绿色环保原料、选择污染性低的发动机、配备可靠的优质液压设备，以及借助合理的技术手段延长机械设备使用寿命等措施，能够有效推动机械设计制造向着绿色生产发展方向迈进，为我国持续发展战略创造必备条件。

参考文献：

[1]薛婷,陆素梅.工业设计与机械设计制造技术发展探析[J].造纸装备及材料,2021,50(1):100-101.

[2]余凡,杨丰铭.绿色环保理念在机械设计中的应用:评《环保机械设备设计》[J].机械设计,2020,37(4):148.

[3]曹华军,李洪丞,曾丹,等.绿色制造研究现状及未来发展策略[J].中国机械工程,2020,31(2):135-144.

[4]王波.现代工业机械制造智能技术探究[J].工程技术研究,2019,4(7):25-26.

[5]“中国工程院绿色制造发展战略研究”课题组.推进绿色制造建设生态文明:中国绿色制造战略研究[J].中国工程科学,2017,19(3):53-60.

[6]王婷,廖斌,杨承诚.大数据驱动的绿色智能制造模式及实现技术[J].重庆大学学报,2020,43(1):64-73.

[7]张绪美,张华.生态文明下绿色制造评价与优化框架体系[J].现代制造工程,2016(10):153-158.

作者：黎靓 单位：江西省化学工业高级技工学校