工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的節(jié)能與環(huán)保

1、<p>　　工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的節(jié)能與環(huán)保</p><p>　　[摘 要]隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)力度的不斷加大，工程機(jī)械種類(lèi)和數(shù)量不斷增加，工程機(jī)械所消耗的資源和排出的污染物對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越大，從源頭入手，高效地利用資源、能源，保護(hù)環(huán)境是我國(guó)社會(huì)發(fā)展對(duì)機(jī)械工業(yè)的必然要求。本文首先分析了我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，然后詳細(xì)闡述了工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的節(jié)能與環(huán)保要點(diǎn)。 </p><p&

2、gt;　　[關(guān)鍵詞]工程機(jī)械；節(jié)能；環(huán)保；環(huán)保型材料；發(fā)動(dòng)機(jī) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TD353.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）08-0236-01 </p><p>　　一、我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 </p><p>　　我國(guó)工程機(jī)械經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，已在世界工程機(jī)械市場(chǎng)占有一席之地，涌現(xiàn)出三一重工、徐工、柳工等

3、一些知名的企業(yè)。但是我國(guó)節(jié)能環(huán)保型工程機(jī)械起步較晚，還缺乏相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)環(huán)境、安全、人機(jī)等方面的指標(biāo)過(guò)低，阻礙了我國(guó)綠色工程機(jī)械的發(fā)展。例如國(guó)產(chǎn)機(jī)械噪聲大、尾氣排放不達(dá)標(biāo)的情況一直沒(méi)有得到較好地解決。隨著工程機(jī)械種類(lèi)和數(shù)量的不斷增加，大量工程機(jī)械所消耗的資源、排放的污染物以及施工中產(chǎn)生的噪聲、粉塵等對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了巨大的負(fù)荷。 </p><p>　　再者，國(guó)內(nèi)極少有企業(yè)能夠生產(chǎn)出各種具有節(jié)能效果的多路閥和

4、液壓泵，難以實(shí)現(xiàn)液壓泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的功率匹配。因此，我國(guó)的中高端工程機(jī)械產(chǎn)品的液壓元件基本選用進(jìn)口產(chǎn)品。此外，對(duì)于中型以上的工程機(jī)械產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)的柴油機(jī)的綜合性能指標(biāo)滿(mǎn)足不了要求，且要比國(guó)外的扭矩儲(chǔ)備低、可靠性差。由此可見(jiàn)，“兩低一高”―――低油耗、低排放和高可靠性已是當(dāng)今國(guó)內(nèi)工程機(jī)械發(fā)展的重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。 </p><p>　　二、工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的節(jié)能與環(huán)保 </p><p>　?。ㄒ唬┉h(huán)保

5、型材料的應(yīng)用 </p><p>　　1、盡量采用能再生利用的材料和資源 </p><p>　　在各系統(tǒng)及部件設(shè)計(jì)中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)害的材料，特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無(wú)毒材料，提高工程機(jī)械材料的再生率。 </p><p>　　2、長(zhǎng)壽命、低能耗及減輕重量的設(shè)計(jì)原則 </

6、p><p>　　通常來(lái)說(shuō)，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命就等于減少了機(jī)械的生產(chǎn)量和降低其報(bào)廢量，降低產(chǎn)品能耗可減少對(duì)環(huán)境的污染，而減輕產(chǎn)品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環(huán)境負(fù)荷的角度盡可以考慮各系列產(chǎn)品同類(lèi)零部件的互換性和通用性。為此應(yīng)在保持主機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)前提下，盡量減少主機(jī)和附屬作業(yè)裝置或機(jī)具的體積和重量，提高動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的強(qiáng)度和耐久性能，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輕量化和高效率。 </p><p>　　

7、3、盡量采用低環(huán)境負(fù)荷材料和廢棄零部件處理 </p><p>　　工程機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能不使用氟利昂（空調(diào)）、含氯橡膠、樹(shù)脂及石棉等有害材料。如裝載機(jī)駕駛室和內(nèi)飾上使用難以自然分解且對(duì)環(huán)境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購(gòu)生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機(jī)設(shè)計(jì)中一些附屬零部件選用新型環(huán)保型材料很重要。工程機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)初始階段就要考慮報(bào)

8、廢件處理簡(jiǎn)單、費(fèi)用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。 </p><p>　?。ǘ┻x用低公害發(fā)動(dòng)機(jī) </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械所有系統(tǒng)中對(duì)環(huán)境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型水冷增壓柴油機(jī)能大大降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。 </p><p>　　1、選用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型水冷增壓柴油機(jī)

9、，能大大降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。 </p><p>　　2、選擇具有高壓共軌噴油系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作中噴油系統(tǒng)響應(yīng)靈敏，噴油量精度較高，噴射壓力的提高（目前應(yīng)用160兆帕，可達(dá)180兆帕），改善了霧化效果，使燃油與空氣充分混合，使燃油得到充分燃燒。不僅節(jié)省燃油，還可大大降低有害氣體的排放，降低了噪音，節(jié)能減排效果較好。 </p><p>　　3、盡可能選擇具有廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）的發(fā)動(dòng)機(jī)

10、。在進(jìn)氣處理技術(shù)中，它是最有環(huán)保前景的技術(shù)，該技術(shù)是通過(guò)將部分冷卻后的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣，由電子EGR閥系統(tǒng)控制流量，再次送回燃燒室中燃燒，有效減少有害氣體的排放。 </p><p>　　（三）降低整機(jī)振動(dòng)與噪聲 </p><p>　　減振與降噪應(yīng)該是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最需關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。除選擇低噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)外，主機(jī)的結(jié)構(gòu)布置或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以進(jìn)行某些針對(duì)性的改進(jìn)。如冷卻風(fēng)扇可不再由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，而

11、可單獨(dú)由液壓馬達(dá)帶動(dòng)，這便于將風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)隔開(kāi)并將整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)密封起來(lái)，從而使噪聲不能通過(guò)風(fēng)扇出風(fēng)口傳到外部，降低噪聲對(duì)環(huán)境的影響；通過(guò)優(yōu)化液壓管路排列來(lái)降低液壓油泵振動(dòng)、閥節(jié)流和油管振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲；可在機(jī)罩等覆蓋件處設(shè)計(jì)粘貼吸音隔音材料；可設(shè)計(jì)全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)宗旨。 </p><p>　?。ㄋ模┮簤合到y(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　液壓系統(tǒng)

12、的清潔和防滲漏與系統(tǒng)高效節(jié)能的設(shè)計(jì)，保持傳動(dòng)液壓油的清潔度對(duì)工程機(jī)械的液壓傳動(dòng)非常重要，因此精心設(shè)計(jì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)（如采用高效高精度過(guò)濾裝置）十分必要，這樣就可去除油液中微塵垃圾、機(jī)械磨損物等雜質(zhì)，減少液壓元件故障與磨損、延長(zhǎng)常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率；同時(shí)可有效避免液壓油在工作中溫度升得過(guò)高過(guò)快，延長(zhǎng)換油間隔時(shí)間，減少對(duì)周邊作業(yè)環(huán)境的污染。 </p><p>　　另外通過(guò)采用增壓液壓油箱，可

13、改善泵的吸油效果從而延長(zhǎng)其使用壽命，并且能很好地防止外界灰塵和水分進(jìn)入油箱，提高整個(gè)液壓系統(tǒng)的清潔度。液壓系統(tǒng)的滲漏對(duì)周?chē)h(huán)境的污染是目前部分工程機(jī)械產(chǎn)品中普遍存在的，液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優(yōu)良密封性能的進(jìn)口優(yōu)質(zhì)膠管很有必要；為了減少損壞軟管的廢棄量，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在可能的條件下盡量使用硬管；對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中只能采用軟管并且容易破裂時(shí)油液流出而污染環(huán)境。 </p><p>　?。ㄎ澹┎捎眯滦蛡鲃?dòng)裝置 </p

14、><p>　　采用先進(jìn)的成套化、信息化技術(shù)，將其安裝在裝載機(jī)上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，在完成相同作業(yè)量時(shí)，可減少油耗20，提高生產(chǎn)率40，減少發(fā)動(dòng)機(jī)有害污染物的排放，而且操作舒適、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)。該系統(tǒng)節(jié)能降耗的關(guān)鍵技術(shù)之一是智能化控制模 塊，它能根據(jù)液力變矩器的工況控制變速箱，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于經(jīng)濟(jì)、節(jié)油的高效區(qū)內(nèi)，從而達(dá)到有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，在確保液力變矩器輸出功率的前提下節(jié)油。 <

15、/p><p>　　（六）改進(jìn)熱管理系統(tǒng) </p><p><b>　　1、減輕部件重量 </b></p><p>　　采用質(zhì)優(yōu)輕型的水箱、風(fēng)扇、水泵等部件代替?zhèn)鹘y(tǒng)部件以減輕部件重量，從而減輕整機(jī)重量，有利于節(jié)油。如美國(guó) R idge 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出一種熱導(dǎo)率達(dá) 40W/（m?K ）、比鋁泡沫高10 倍的石墨泡沫材料，用該材料制成的散熱器，傳熱性能

16、優(yōu)良。用該材料制成的尺寸為22.9 ×17.78 ×15.27cm 的散熱器，與傳統(tǒng)的 68.6×48.3 ×7.6cm 的散熱器散熱量相當(dāng)，從而減少了散熱器的體積和重量。 </p><p><b>　　2、精準(zhǔn)控制 </b></p><p>　　挖掘機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械工作油的油溫在30～60℃的范圍內(nèi)比較合適，傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)

17、的風(fēng)扇都是恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)溫，因此必須使用智能化控制元件調(diào)控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，減少能耗。卡特彼勒公司的H系列裝載機(jī)和D系列挖掘機(jī)配置了電子控制的液壓驅(qū)動(dòng)變速風(fēng)扇，能按照發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻需要自動(dòng)改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，節(jié)約輸入動(dòng)力。另外用電子式節(jié)溫器取代傳統(tǒng)節(jié)溫器可以精準(zhǔn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行水溫。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]