浅析现代机械环保产品设计方法

浅析现代机械环保产品设计方法

发表时间：2018-05-22T10:39:33.660Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：赵贺杰1 刘春丽2

[导读] 摘要：随科技的不断发展，机械工程产品数量的不断增加，其所造成的资源消耗、环境污染问题越发引起人们的重视，在机械产品的制造行业逐渐兴起一股以绿色环保设计为代表理念的改革浪潮。

1.浙江卓锦环保科技股份有限公司浙江杭州 310014

2.杭州易能控制工程有限公司浙江杭州 310030

摘要：随科技的不断发展，机械工程产品数量的不断增加，其所造成的资源消耗、环境污染问题越发引起人们的重视，在机械产品的制造行业逐渐兴起一股以绿色环保设计为代表理念的改革浪潮。利用设计中的关键技术和使用该技术的方法，研发出绿色环保节能机械产品，对促进人机和谐，实现可持续发展，都有着重要的意义。本文分析环保产品设计的概念及作用，阐述现代机械环保产品设计方法。

关键词：现代机械；环保产品；设计方法

机械设计是指从产品的使用需求出发，对机械产品的工作原理、结构特征、运动形式以及力的传递方式、元件尺寸大小等问题进行综合考虑、分析和决策的创造性过程。在当前工业化进程不断加快的背景下，现代机械设计理念的发展使得各种各样的设计方法得以涌现，在产品设计中不仅关注产品的合理性、可靠性、安全性和经济性，也开始关注其环保性，注重产品在设计、制造和使用过程中的节能减排效果。

一、环保产品设计的概念及作用

环保产品设计即在对某个产品进行设计的过程中加入与节能环保相关的设计理念，使所生产的产品具有一定的可回收、可循环利用的特性，且选择最佳的环保设计方式。该设计理念早在上世纪九十年代就被环保人士所提出，并在近几年逐渐受到人们的重视。其核心思想是改变目前多数产品会对环境造成污染的现状，将节能减排、低碳环保的绿色生活理念运用到工业生产之中，以达到减少工业污染，促进生态文明建设的目的。而在机械的生产过程中采用环保设计的方式对其进行改良，也可以从多方面、多角度改善机械对生态环境造成的影响，减少机械运作过程中对附近环境造成的破坏。目前我国所生产的机械中，仍有大量机械在加工制作的过程中采用有害的原材料，并且其在使用过程中是通过柴油机来提供动力，不仅会排放大量污染物而且会产生较大的噪音，对工作人员及附近居民也会产生不良影响。在机械的设计中运用环保设计原理可以很好的改善上述情况，减少机械对环境的破坏。

二、现代机械环保产品设计方法

现代机械环保产品设计方法在产品设计中，环保设计也称生态设计，是指从产品的生命周期考虑，关注产品的一些环境属性，如可拆卸性、可回收性、可重复利用性等，并将其作为产品设计中的一个目标，在满足产品质量、性能和寿命等需求的同时，满足其环保需求，减少对于能源和原材料的消耗、减少对于环境的污染和影响。

1、选择绿色环保材料。绿色环保材料是指材料本身的性能优越，对于资源和能源的损耗小，对于环境的污染小，能够重复利用或者循环再生的材料，对于环保产品的设计是非常重要的。在对绿色环保材料进行选择时，应该从材料的工艺性能、机械性能、经济性以及环保性等方面进行综合考虑，有限选择可再生材料，同时提升资源的回收利用效率，实现可持续发展。在对机械产品的结构构件进行设计时，应该尽可能采用大模块化结构，选择无毒无害材料，以提升工程材料的再生率为目的。在材料选择过程中，应该尽量避免采用有毒有害材料以及存在严重辐射的材料，在资金条件允许的情况下，选择具备较高科技含量的新型环保材料。

2、回收性设计。所谓回收性设计，是指在产品设计阶段，充分考虑产品零部件及材料回收利用的可能性和回收价值，明确回收处理工艺，从而实现对材料以及零部件的高效利用。在回收性设计中，应该将环境污染最小化作为设计的关键和重点，对机械产品中可回收的零部件进行标记，研制对回收零部件进行加工处理和重复利用的工艺方法，明确零部件回收的经济价值。在机械产品回收设计中，需要关注几个方面的问题，一是结构的可拆卸性和可维修性，二是可重复使用零部件的识别，三是对回收零部件的清洁处理，四是确保结构设计的系列化图模块化。

3、寿命性设计。在产品设计中，应该在控制成本的基础上，延长其使用寿命，从而减少生产消耗，降低报废率，减少对于环境的污染和破坏。因此，在机械设计中，应该在保持产品各项性能参数的前提下，尽量削减产品体积和重量，提升零部件的强度和耐久性，选择低环境负荷材料，如果没有必要，应该避免对含氯橡胶、树脂以及石棉等有害材料的使用，在蓄电池、散热器等的设计中，减少铅的使用。

4、注重发动机与零部件的环保性。以发动机为例，作为机械设备运行中噪声、振动以及废气的主要生产者，发动机的环保设计是非常必要的，选择环保型较高的发动机，是改善机械产品环保型的关键所在。与内燃机相比，同等功率的电动机无论是噪声还是振动，都比较小，而且不存在排气污染，因此，在能够满足机械产品动力性和行走性需求的情况下，产品的动力设备应该优先选择电动机，而如果必须选择内燃机，则应该关注设备的噪声、振动、排气烟度等因素，选择环保型较好的内燃机产品。对于环保型零部件的选择，主要是针对运行过程中存在噪声和振动的零部件。例如，在桩工机械中，应该选择噪声和振动较小的电磁锤、液压锤代替传统的柴油锤，以减少设备运行过程中产生的噪声和振动，减少对于周边环境的影响。

5、减振与降噪设计。在机械环保产品设计中，减振与降噪是最需要关注的问题，直接影响了产品的运行效果。例如，在对装载机进行设计时，动力装置可以采用双向减振悬挂系统，从而有效克服设备传动系统与车架的共振噪声，减少动力系统的疲劳损坏；在后桥设计中，可以利用中心摆动结构，将后桥摆动中心与动力输入中心重合，减少液压传动系统冲击所产生的振动和噪声。在产品中，除了需要选择低噪声发动机及零部件以外，还应该对主机的结构布置或者系统的结构设计进行一些针对性的改进和调整，例如，可以使用单独的液压马达带动冷却风扇，不再由发动机直接驱动，将风扇与发动机隔离开来，对发动机进行整体密封，消除噪声传递的途径，进而降低其对于周边环境的影响；可以对液压管路的排列情况进行优化，降低液压油泵在运行过程中产生的振动；可以在设备覆盖件位置，设置相应的隔音和吸音材料，对噪音进行消除；可以采用全密封整体式驾驶室结构，通过密封的方式实现隔音降噪的效果。

6、环保设备的节能控制设计。科学合理的选用变压器，应当综合的对变压器的运行合理性及损耗的大小进行考虑，为了减少空载损耗，在选择变压器时应当把新材料、新工艺的节能变压器作为首选，除此之外，绕组阻值较小的变压器，如选择铜芯变压器。尽可能适当预留变压器的使用期间余量，通常情况下最节能、最经济的变压器负载率介于75 ％一85 ％之间。

结束语

总之，在经济发展的带动下，社会生产逐步实现了自动化和机械化，对于机械产品的需求也在不断增加。现代机械设计理念的不断发