机械设计节能基本原理的分析与应用

陈麒鸿

摘要：现阶段，人们具有了更强烈的节能意识，对机械设备节能水平提出了更高的要求，因此要想使机械设备可以在提高自身运行效率的基础上达到节能效果，设计人员就需要做好机械设计节能工作，对此，笔者重点分析了机械设计节能基本原理，并提出了几点在实际设计过程中应用该原理的策略，希望可以为机械设计人员提供参考。

关键词：机械设计；节能原理；应用

前言

一直以来，经济发展与环境保护之间的矛盾是影响国家发展的重要矛盾，只有在发展经济的基础上加大环境保护力度才可以创造出更美好的生活环境，而节能工作正是环境保护工作中一项十分重要的内容，只有提高节能效果，才能够促进我国生态环境实现可持续发展，基于此相关机械设计人员就需要借助合理的节能原理将其有效应用于实际设计工作中，促使机械可以达到最佳的节能减排效果。

1 机械设计节能基本原理

1.1 动力源的节能

众所周知，对于一个机械设备而言，其发动机是该机械设备的主要动力源，也只有合理安装动力源才能够保证机械设备整体的节能[1]。基于此，机械设计节能最基本的原理就是动力源的节能，在设计过程中，相关人员需要尽可能的减小动力源的输入功率，并通过合理利用机械设备势能、电能、动能以及热能之间的相互转化，使能源转化率能够得到有效提高，进而在减小动力源输入功率的基础上增加其输出功率，虽然现阶段在大部分机械设备启动以及减速过程中都能够有效体现出该节能设计原理，但是要想得到最佳机械设计节能效果，相关人员还需要加强对动力源节能原理的重视，将其应用于机械运行的每一个环节中。

1.2 减少各部件的摩擦

在物理学中我们学习到了机械能守恒定律，但是由于在实际运用中存在着一定的摩擦，因此会导致能量有所消耗，无法实现最终的守恒，基于此，要想提高能源利用效率，达到最佳的机械设计节能效果，人们提出了减少各部件之间摩擦的节能原理。通常情况下，机械设备会通过动力传送带、齿轮等设备将发动机产生的能量送至于机械设备中各个部件，使机械设备能够正常运转，若在此过程中，如果部件之间的摩擦力相对较大，在一定程度上会影响发动机的输出功率，进而损失掉发动机所产生的动力，最终造成资源浪费的现象，由此可见，在前期机械设计工作中，合理利用减少各部件摩擦的节能原理十分必要。

1.3 合理匹配机械设备功率

除上述原理外，在机械设计节能过程中还存在着合理匹配机械设备功率的原理，这一原理主要是指通常情况下机械设备所运行的环境不同，在不同环境中其需要的功率也是不同的，设计人员需要根据机械设备常用的使用环境，合理设置其需要拥有的功率，进而更有效地满足机械设备在不同环境下使用时对功率的需求[2]。通常情况下，将该原理合理运用于机械设计节能过程中时，主要会通过将机械设备设置成不同的档位，从而实现对功率的调节，在这种状态下，不仅可以使环境效益与经济效益更有效的结合起来，同时也可以满足不同环境的需求，起到更有效的节能效果。

2 机械设计节能的应用策略

基于上文分析我们可以全面了解到机械设计节能基本原理，下面笔者提出几点将上述原理实际应用于机械设计节能过程中的策略。

2.1 选择适合的机械材料

由于不同机械设备所应用的环境不同，因此开展机械设计时通常会对机械材料具有明确的说明，要想使上述原理能够更有效的应用于机械设计节能过程中，使机械设备在满足应用条件的基础上达到最佳的节能效果。相关人员在选择机械材料时就需要优选无污染、可回收、易处理的环保型材料，避免该机械设备材料本身对环境产生不利的影响。同时基于对机械设备的深入分析，我们可以发现在整个机械设备中产生污染最大的部位为机械发动机，由于现阶段为了提高经济效益，在选择发动机时，大部分设计人员所选择的发动机会产生较为严重的污染，基于此，笔者建议设计人员应该选择排放低、耗油低、污染小、寿命长的发动机，从而尽可能减少机械设备在运行过程中排放的污染物，提高机械设备整体节能效果。除此以外，在选择机械设备材料中的发动机时，在经济条件支持下，设计人员也可以选择电控高性能的节能型发动机，虽然该类发动机价格较昂贵，但是在使用过程中节能效果更加理想。

2.2 利用电子控制系统进行控制

利用电子控制系统合理控制机械设备时，能够有效降低机械设备在运行过程中所消耗的能量。一方面，在信息化水平不断提高的当前，电子控制系统更加完善，它主要是通过使用无线网与计算机有效结合，对机械设备运行情况进行全面监管，这样不仅可以及时发现机械设备在运行过程中存在的问题，保证问题解决速度与设备使用寿命，同时也可以掌握到更多机械设备在运行过程中能源消耗的数据，进而为该设备后期改善提供支持；另一方面利用电子控制系统能够合理控制机械设备的输出功率，基于上文分析我们也可以了解到在不同环境中机械设备所需的运行功率是不同的，在利用电子控制系统时，可以快速调节机械设备，使其处于最佳运行状态下，在满足使用需求的基础上，达到降低耗能的最终目的，进而起到节能作用。

2.3 保证机械设备液压系统清洁

笔者基于对机械设备运行状态的详细分析发现，如果机器设备在运行过程中气压系统中问题相对较多，不仅会影响到机械设备的使用寿命，同时也会增加设备损耗，消耗更大的能量[3]。基于此，在应用机械设备节能原理的基础上，相关人员需要保证机械设备液压系统整体的清洁性。现阶段设计人员可以在设计液压系统时合理使用过滤装置，在选择过滤装置时需要保证该装置的精准程度以及使用效率，同时也需要注意过滤装置的使用寿命，使液压系统中杂物能够得到快速有效的处理，减轻机械各部件之间产生的摩擦，从而减小摩擦产生的能源消耗。同时，设计人员也需要加强对机械设备各部件之间距离的重视，在降低渗透现象出现概率的基础上，保证机械设备内部结构能够达到最理想的运行状态。

2.4 引入新技术进行机械节能设计

随着现阶段我国技术水平的逐渐提高，要想提高机械设备节能效果，设计人员就需要积极引入先进技术。一方面，在前期进行机械节能设计时，设计人员可以有效利用先进技术分析该机械设备后期的使用要求、使用环境、不同材料节能效果，从而在此基础上选择出更有助于提高机械设备节能效果的设计方案；另一方面，当前太阳能发电技术得到了良好的发展，更有效的节约了我国不可再生能源，因此机械设备设计人员就可以合理利用太阳能发电技术，为机械设备提供可靠的动力支持，并利用传统能源做好动力保证设计，在充分节约能源的基础上使机械设备能够正常运行。由于部分新技术对操作水平要求相对较高，因此，在机械节能设计过程中引入新技术时，设计人员也需要考虑到后期开发的合理性，从而使该机械设备能够得到全面开发与合理利用。

总结

总而言之，在当前社会发展背景下，做好机械节能设计是非常有必要的，为此，设计人员就需要根据相关节能原理合理选择机械材料、利用电子控制系统精细化控制部件大小、提高对机械设备液压系统清洁程度的重视，除此以外，在我国技术更新速度越来越快的当前，还需要积极引入新技术进行机械节能设计，多角度提升机械设计节能效果。

参考文献：

[1]陈巧莲.机械设计节能基本原理的分析與应用研究[J]. 科技展望. 2016（13）

[2]秦楠，王琳.机械设计节能基本原理与应用研究[J]. 化工管理. 2016（30）

[3]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）endprint