工程机械的绿色设计与制造分析

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年2月6期   作者:刘彦霞1 郑炜2 马利波3
[导读] 随着我国全民节能环保意识的逐步提高,近些年来绿色设计和绿色制造技术出现在工程机械设计和制造中

         摘要:随着我国全民节能环保意识的逐步提高,近些年来绿色设计和绿色制造技术出现在工程机械设计和制造中。它的一种新颖的设计和制造理念,符合当前我国可持续发展和环保节能的绿色发展要求。在工程机械的设计和制造中也广泛应用了这种思路,并且取得了良好的效果。
         关键词:工程机械;绿色设计;制造;技术
         1绿色制造技术的特点
         1.1绿色材料
         绿色材料指的是在应用绿色设计与制造技术进行工程机械生产的过程中,在材料选择方面要尽量选取能耗低、噪音小、无毒性、部对环境造成污染的材料进行生产。选择材料的过程中,通常会对材料的原材料先进性、生产过程的安全性、材料使用的合理性以及材料使用后的回收利用价值等进行考虑,若明确材料在使用过程中存在有毒或污染环境的情况,则要寻求满足工艺要求的替代品,同时要减量化、资源循环利用以满足现代工程学要求。        
         1.2绿色设计
         在绿色设计与制造技术中,将环境与生态效益作为前提,重视设计方案和工艺的优化。通过工程原理和能源转换来合理设计,从而实现节能降耗、降低污染的目的。协调环境、技术、经济、安全、使用寿命等多方面信息,设计出环境符合型、技术先进型、成本节约型的工程机械产品,从而实现节能降耗、降低污染的目的。
         1.3绿色工艺
         绿色设计与制造技术中绿色工艺是利用现代科学技术减少对生态环境和人类健康的影响,通过采取有效的节约资源措施来提高原材料利用率,达到用料少、耗能低、废物少的目标。减少机械制作对于环境和能源的压力,做到设计工艺满足于生态环境的协调发展。
         2.绿色制造技术在机械制造中的应用现状
         2.1对环境造成较大的污染
         我国的机械制造企业规模参差不齐,中小型规模企业占半数以上,由于规模较小,在日常生产中往往更加重视经济利益,而忽视生产对生态环境的影响。而且我国制造业的水平与发达国家相比还是有一定的差距,如果依靠数量取胜,未来中国的制造业必将面临严峻的考验。在传统机械加工中能耗高、污染重、资源浪费这些因素都制约着中国制造业的发展,也为生态环境带来不可逆转的破坏。并且绿色制造技术得不到很好的应用,传统制造业的转型势在必行。
         2.2产品回收使用率较低
         由于资金投入问题,目前我国部分企业还在延续使用粗放式的机械加工模式,导致产品回收二次利用率低下。并且我国绿色制造技术的研究依然处于发展阶段,绿色技术不足、有效的审批制度缺乏、产品回收方面局限性大等因素,导致机械产品的回收利用率依旧制约着制造业的发展。
         2.3企业缺乏环保意识
         我国经济正处于高速发展中,全国各地都在抓经济。难免部分外资企业以高经济回报、高就业率为由,趁机将高污染、高耗能的企业引入我国。而且部分中小企业领导阶层环保意识不足,造成高污染、高耗能形成恶性循环,同时导致绿色制造技术发展缓慢。


3工程机械绿色设计与制造技术的具体应用
         制造业作为国民经济的重要经济支柱产业,绿色、经济、环保、节能的空间无法估量。而有效应用绿色设计与制造技术,能够有效地将传统粗放式的加工模式向清洁生产的模式转变。积极推进绿色工艺技术的研发,充分体现了工程机械产业的可持续性发展战略,顺应了资源节约型现代化社会发展的趋势,也是中国制造业增强核心市场竞争力的有力武器。其具体应用分析如下:
3.1工程机械绿色设计
在设计时,考虑在产品整个使用周期内,综合能效、环境、资源、使用与回收方面,采用科学合理的的设计方案设计出原材料消耗最小化、环境影响最小化、资源浪费最小化、有害副产品最少化、回收利益最大化的机械设备。在机械设计动力机构消耗原料设计方面,首先要考虑要在动力机械内部着手,提高动力设备原料使用效率,增加废气、废油、废水的回收利用率;其次要减少煤炭等资源利用率低的能源,优先选择太阳能等清洁能源。例如,在机械加工过程中配备变频调速装置,保证在低功率运行时电能消耗降到最低。再比如,采用机夹式不重磨刀具替代传统的焊接刀具,有效节约刀柄的材料消耗。在生态环境保护方面要利用人机工程学理论的相关要求以及先进的污染物治理工艺,有效降低污染物的排放频次和数量。同时最主要的一点是要以机械对操作人员的人身伤害几率降低至最低为设计前提。
工程机械绿色设计的方法主要包括3种:一是生命周期设计法,全生命周期设计法主要指的是在机械概念设计开始就综合考虑产品生产调研、工艺设计、设备制造、产品销售和使用、回收再利用等各个环节对资源和对生态环境的影响,从而设计出符合国家经济发展需求和节能高效的工程机械产品;二是并行工程法,并行工程法主要是全面考虑工程机械产品在生产制造过程中产品质量、制造成本、进度计划、使用功能、用户需求等方面,并在全过程中及时进行信息交流和反馈,实现多目标、多因素的闭环设计,实现产品最优化;三是模块化设计法,模块化设计法是按照产品的功能、性质和规格进行分析,将工程机械产品设计过程划分为一系列的不同功能模块,再将不同模块进行组合,以满足不同用户的个性需求。同时要保证每个模块都遵循节约资源、保护环境、科学发展的原则。
3.2工程机械绿色制造
工程机械绿色制造根本上是要研发新能源、使用新能源,以源头降低对生态环境的影响。如电瓶叉车,环保效益明显由于普通的燃油叉车。但是,体积小、容量大、动力充足、行驶路程长的电瓶又成为我们研发的方向,以满足用户的需求。另外,通过研发天然气、液化气在工程机械上的应用,提高资源利用率,缓解目前燃油资源日益匮乏问题。对于生产后续“三废”的无害化处理、废气再循环、催化净化处理也是比不可少的。与此同时,不能忽视环境噪声对人体健康的影响。采用良好的减振材料、弹性支撑、隔音罩等措施,从噪声源及噪声传播途径有效控制噪声的影响。在就是要准确掌握加工过程中各环节的生产时间、人工的使用情况以及具体细节,避免不必要人工和时间等资源的浪费。
工程机械产品的绿色制造技术主要有:第一,资源节约型制造技术。资源节约型制造技术的主要是采用现代的科学技术手段,以节省原材料及辅料的消耗,提高资源的综合利用率。第二,节能环保型制造技术。节能环保型制造技术主要是控制机械生产过程中的能源消耗及有毒有害物质的排放。例如:利用采用非调质钢,降低调质工序中的能耗;采用减振、消音、封闭措施降低噪声污染;采取提前预处理的方式,以减少后续生产过程中污染物的排放;采用水蒸气、液氮、空气冷却等新型加工方式,充分利用余热等。
第三,可循环利用制造技术。可循环利用制造技术是将达到报废标准的工程机械,能够实现便于拆装、清洗,零部件易解体。部分零部件拆卸后可以再利用,或通过简单处理后,可利用于其他设备设施中,达到循环再利用的目的。例如:减少在塑料部件中加入金属骨架,避免报废时难以拆开,不利于回收利用及后续工艺处理。
         结束语
         由上可见,在工程机械制造过程中应用绿色设计与制造技术,可以有效提升资源的利用率和生产效率,同时也可以减少对环境和人体健康的影响的。绿色设计与制造的不断研发和推广,将是机械加工行业的发展趋势,也有利于提升我国在国际工业生产核心竞争力。
         参考文献:
         [1]谢萍,蒙秋红,谭明锋.绿色制造技术在工程机械的研究应用[J].建筑机械化,2015,36(1):59-64.
         [2]许明智.关于工程机械绿色设计与制造技术的研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2016(2):231.
        
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