机械设计节能原理分析

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1机械设计节能基本原理的分析

机械设备在工作的过程中，机械工作的损失功率以及有效功率之和就是能源消耗的功率。按照机械守恒原理，我们能够推导出以下公式:NM=NSF+NCF+NR+dT/dt其中，NSF指的是其他作用力消耗的功率;NCF指的是有势力所消耗的功率;NR表示的是无用功率;dT/dt指的是系统动能的变化率;NM指的是机械输入的总功率。通过对该公式进行分析，可以得出机械设计节能基本原理如下:1．1减小机械势能的变化范围。由上述公式可知，系统势能会对有势力所消耗的功率造成一定的影响，当机械设备在工作的过程中，系统势能一定会出现变化，在变化的过程中，会有一些势能没有得到有效应用的，这就会提高机械设备的有势力消耗，从而增加机械设备的能源消耗。因此，在进行机械设计时，需要减小机械势能的变化的范围，以此来降低有势力所消耗的功率，从而设计出节能的机械设备。1．2减少机械动能。动能是机械进行工作的最关键部分，一般来说，能源消耗就是在转变成有效动能时产生的，在进行和动能有关机械的设计中，有很多影响动能的因素，比如:零件的材质和制作的精确程度、机械设备的启动和停止频率等。因此，要想使机械设备具有更好的节能减排效果，就要减少机械设备生产和工作中的制动作用力以及摩擦力，增加机械设备有效动能的转化。比如，选用新型的材料进行机械设备的生产、降低机械设备启动和停止的频率等。1．3减少无用功。机械设备在工作的过程中，会产生非常多的无用功，这些无用功会造成大量的能源消耗。比如，机械设备的工作表面和物体之间以及零件之间，都会产生一定的摩擦力，摩擦力做功会产生非常多的热量，这些热量就是无用功。另外，有些机械设备的部件会出现塑性或者弹性变形，这些变形就是由无用功引起的。因此，在进行机械设计时，需要降低机械设备的产生的无用功，从而减少机械设备的能源消耗，达到节能减排的目的［1］。

2机械设计节能基本原理的应用

2．1在升降机械方面的应用。升降机械主要是应用链条或者大压力容器移动升降设备，进行高空维修或者高空作业。在实际的工作中，升降机械需要非常大的动力能量才能将升降设备送到需要的高度。观察升降机械工作的过程可以看出，升降机械需要消耗很大的功率，从而产生非常大的无用功，亟需采取相应的节能措施。因此，需要根据机械设计节能，再结合电梯的设计原理进行升降机械的设计和优化，以此来降低升降机械的能源浪费以及能源消耗。比如，当升降机械与曳引驱动机构保持一致的速度进行同等质量货物的提升时，曳引驱动机构可以有效维持升降机械的平衡，降低提升货物过程中造成的能源损耗，确保升降机械的系统势能维持常量或者在最小的范围内变化。2．2在机械加工设备方面的应用。机械加工设备在生活中的应用非常广泛，机械加工设备在工作时消耗的能源也非常多，因此，机械加工设备也要采取一定的节能措施。比如，牛头刨床，这种机械加工设备是依靠一个质量比较大的主轴来进行操作的，这个主轴可以确保设备的稳定运行，要想节约该设备的能耗，就要降低设备的输入功率，应用机械设计节能的基本原理，在该设备的基础上增加一个惯量比较大的飞轮，以此来降低设备主轴的速度变化，从而提升机械加工设备的功率，节约能耗。另外，在进行桌椅、衣橱或者电脑等生活设备的加工时，可以采用电脑机械化来进行加工生产，减少冲压以及焊接等设备的应用，以此来降低机械加工设备生产时造成的资源浪费。2．3在大型压路机上的应用。大型压路机是由三边弧形的前冲击轮以及后冲击轮所组成的，冲击轮的势能是按照周期函数来呈现的，具有很大的变化空间以及变化范围。因此，根据机械设计节能的基本原理可知，要想使大型压路机节能，就要缩小大型压路机系统势能的变化范围，当大型压路机前冲击轮以及后冲击轮的势能出相位达到一定的条件时，系统势能就会在最小的范围内变化。另外，还可以将重心最低时候的冲击轮势能变化减小到最小的区间内，这个区间越小，大型压路机的节能效果就越好［2］。

3结语

综上所述，机械设备的设计中亟需进行节能设计。分析可得，通过对机械设计节能基本原理的分析与应用可知，机械制造企业要将节能基本原理作为依据，通过改变机械势能、动能以及无用功的方式进行节能设计，降低机械生产和工作中的能耗，真正实现节能减排，提高机械制造企业的经济效益和社会效益，从而提高机械制造业的发展。希望本文的研究可以帮助机械制造企业意识到节能的重要性。

参考文献:

［1］王玉莲．机械设计中节能设计的基本原理与方法［J］．技术与市场，2016，23(07):206．

［2］范敬伟．机械设计节能基本原理及其应用的相关研究［J］．山东工业技术，2015(06):10．051

作者:张祖韬 单位:广西石埠乳业有限责任公司