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人性化下的绿色环保机械设计

2019/09/20 阅读:

摘要:近年来,工业发展速度不断加快,使环境受到了严重影响,特别是人们的居住环境破坏严重。加上新型机械设备的研发与制造,运行期间的能量消耗极大,使人们日常生产与生活受到了影响。为此,在设计机械设备过程中,需将人性化设计思想引入其中,突出绿色环保性能,尽量减少能源消耗量,缓解生态环境污染程度,以不断提高人们的生活质量。基于此,文章将人性化理念作为主要研究内容,重点阐述其在绿色环保机械设计中的具体应用,希望有所帮助。

关键词:人性化;绿色环保;机械设计;研究

随着科技水平的提升,现代工业发展速度呈现出较快的发展趋势,机械生产设备被成功研发。较之于传统设备,新型设备结构的复杂性与精密性特征更明显且操作简单,实际生产精简性与高效性优势逐渐突显出来。但生产设备运行期间,所消耗的能源量也却随之提高,废水与废气等均使环境受到严重影响,而最主要的原因就是设计、生产设备期间的考虑不到位所致。此外,现代企业的环保思想也不及其对于企业经济效益的关注,一定程度上制约了设备科学与人性化开发。为此,在后期机械设计与研发过程中,作为企业的经营者以及设计工作人员,仍需与时俱进,以环保为切入点,在设备科技和资金方面加大投入力度,不断增强设备自身的节能环保性与人性化特征。由此可见,深入研究并分析基于人性化的绿色环保机械设计具有一定的现实意义。

1机械设计人性化设计理念概述

机械设备设计的人性化逐渐成为现代机械设计工作的发展趋势,由于机械产品均由人负责设计,并为人们提供服务,所以其优劣的评定也需根据机械和人的协调程度进行判定。长期以来,伴随机械化的发展,人们始终未发现机械“物”形态中所含有和人生理、心理存在关联的因素,所以很多机械产品的设计均存在影响人类使用的缺陷,被淘汰的概率逐渐提高。在这种情况下,为进一步改善这一状况,人性化设计理念应运而生。基于人机工程学以及设计美学的进步,人性化设计也成为现代最关键的设计理念,促进了现代机械历史的发展,一定程度上实现了人适应机械、产品向机器、产品适应人的转变。在人性化设计过程中,将人为设计当作核心,并在使用、可靠性、安全性、心理感受、环境与操作等多个方面,综合考虑并构思工业机械设备与产品,为人与机械设备、产品协调发展的设计提供了有价值的参考。众所周知,美学与人机工程学属于独立学科,而在设计产品的过程中,两者却存在不可分割的联系。所以说,美学与人机工程学的发展目的均为创造方便使用且舒适的产品。其中,方便使用指的是功能,而舒适则蕴含了审美因素,不管是舒适亦或是方便,均属于主观感受,也是人们对于产品以及机械设备感性方面的要求。虽然感性要求具有表层性,但会直接影响人的生理与心理。除此以外,任何机械产品均属于实用品,在使用期间要求方便且舒适,能够将机械功能充分发挥出来,具备安全性、可靠性且性能要稳定,这也正是人们对于产品以及机械设备理性方面的要求。所谓的人性化设计理念,具体指的就是在机械设计中有效融合感性与理性需求,以保证机械设备功能、外观、结构以及材料工艺等多方面因素与人的需求相适应,确保机械和人的协调发展。

2基于人性化的绿色环保机械特征与原料节能环保性基本要求阐释

2.1基于人性化的绿色环保机械特征

在机械设备设计、制造、封装、运输直到淘汰的整个过程中,尽可能地降低其对于环境的不良影响,充分提高资源的利用率,能够更好地达到现代企业经济效益和社会效益的协调发展。而在机械运行的过程中,需始终践行并行工程原则,具体指的就是在基本功能得到保障且数量与成本合理的基础上,充分利用生命周期各环节的资源与能源。

2.2机械设备制造原料节能环保性基本要求

在选择机械设备制造原料的过程中,原材料要尽量无毒无害,且在设计方面要确保质量,有效地发挥材料性质的作用,更好地满足节能与环保等方面的要求。为此,在实际选择原材料时,应尽量遵循以下标准要求:

(1)无毒安全。通常情况下,机械设备制造选用原材料均通过化工产品合成获得,而原料中所含石棉与甲醛等物质的毒性较强,会直接危害人体健康。所以,选择原材料时,一定要尽量规避上述物质材料,若无法避免,也要尽可能选择毒物含量偏小的材料。

(2)耐用节能低重量。选择机械设备制造原材料的过程中,也要强调其本身的质量与耐用性,以确保降低原材料生产的成本,尽量减少机械设备返厂重修几率,全面优化机械设备生产的性能,进一步提高其工作质量及效率。对于低重量而言,就是尽量减少材料与资源实际消耗量。所以,在设计期间,要在满足主机各项性能参数达标的同时,尽量减轻主机、附属作业装置重量以及体积,并全面增强动力传动系统内部零部件强度以及耐久性,致力于机械系统效率的提升与重量的减轻。

(3)可回收。为了更好地践行绿色环保思想,需充分利用既有资源。为此,选择机械设备加工原材料的时候,要尽量选用能够回收再次利用的材料,以免浪费。同时,在选择期间,还要强调材料性质以及特点,尤其是在分解大块材料时,一定要具备再造性。对于零散材料而言,其再造性并不高,因而要选用大块的材料,不仅可以使材料回收利用率不断提高,同样也规避了对生态环境的影响,减少资源浪费问题的出现。

(4)低污染。若设备出现损坏且有必要回收利用,一定要确保设备拆卸便捷,可以二次或者是多次利用且尽量保留。而在焚烧废弃设备零件时,要全面控制燃烧所排放的气体,降低大气污染程度。另外,应科学规划废弃物处理工作,进而达到规避废弃物污染环境的目的。

(5)低环境负荷。机械设备各个部件材料的选择应尽可能不含有石棉、含氯橡胶、树脂等危害性较强的材料。而在生产仪表、蓄能电池与散热器时,要尽量降低对铅的使用。使用主机附属零部件的过程中,要选择使用全新且科技环保性能较强的材料。

3绿色环保机械设计具体内容

设计绿色环保机械的过程中,主要涉及的设计工作就是选择发送机、有效降低机械产品振动与噪音、清洁液压系统并强调防渗漏作用、节能设计四方面。为不断增强机械设备的设计效果,优化设计自身性能,就应从上述4个方面进行设计,以下将展开重点研究与分析。

(1)发动机选择要点。机械设备处于运行状态下,噪声污染是最常见的污染形式,而最主要的渠道即发动机运行声音。所以,为更好地满足节能环保设计需求,就应当在发电机安装环节,对其节能性与绿色环保性要求给予高度重视,并且尽量选用低耗油量且运行状态下噪声不大的发动机。除此以外,所选用的发动机应为环保产品,污染排放量要尽量小。

(2)机械产品振动与噪音的降低。在机械设计过程中,整机噪音的降低十分关键,不仅能够真实地彰显环保思想,同时也蕴含着极为深刻的人性化内涵。在设计装载机方面,动力装置选择使用的是双向减振悬挂系统,这样一来,即可以使整机动力传动系统和车架间存在的噪声与共振被有效克服,同样也避免了动力系统因疲劳所造成的破坏。在设计后桥方面,将其设计成为中心摆动结构,可以确保后桥的摆动中心和动力输入中心有效重合,规避了附加力矩相对于传动系统所带来的连续冲击而形成的噪音以及振动,与此同时,在崎岖不平的道路行驶中,也可以避免整机内各个部件冲击而引起的噪声。在此基础上,在设计主机结构与系统方面,同样能够使减震降噪的效果不断增强,尤其是使用液压马达驱动手段,即可对发动机的驱动冷却风扇进行替代,更好地达到噪声降低的目标,并且在液压管路排列得以优化的同时,使液压泵、油管与阀节流振动生成的噪声有效降低,甚至可以将吸音与隔音材料等粘贴在覆盖件的位置。要想将人性化的核心理念充分地彰显出来,也可以在驾驶室设计中采用全密封整体式形式,进而达到降音降噪与密封减振的目标。

(3)清洁液压系统并强调防渗漏作用。在机械工程中,液压系统的重要性逐渐突显出来,所以要注重液压系统清洁的作用。设计机械设备的过程中,有必要对工程机械的液压系统进行精细化的设计,以充分发挥油液微尘垃圾与机械磨损物等诸多杂质的作用,降低部件发生磨损和故障的概率,使得部分部件使用时间得以延长,规避液压油的频繁更换。通过全面清洁液压系统,也可以规避液压油工作状态下的温度过速提高,降低污染程度,使得换油的时间得以缩短。在此基础上,对增压液压油箱加以利用,能够使泵吸油的效果明显改善,保证设备使用寿命的延长,以免油箱内进入外部的灰尘或者是水分,确保液压系统的清洁性。另外,液压系统防渗透工作的作用不容小觑,如果发生渗漏的情况,将对生态环境造成不可估量的影响,污染程度加重。所以,液压管道的材料应选择使用优质胶管,通过其密封性良好、防老化与耐腐蚀性能的发挥,即可有效降低软管废气量。而且,在设计过程中,应尽量选择硬管,如果有必要使用软管,则需事先优化处理,以免发生渗漏污染的问题。

(4)节能设计。在机械设计过程中,最关键的就是减少能源消耗。所以,在整体设计方面,需高度重视高效节能设计的重要性。通常来讲,选择设备型号的过程中,要尽量选择使用效率高且节能的发送机,将双泵合流技术、静液驱动技术以及液压负荷传感技术合理地引入其中,更好地实现高效节能发展目标。

4基于人性化的节能环保机械设计路径与未来发展趋势

在节能环保机械设计工作开展过程中,人性化的重要性逐渐突显出来。所以,在实际设计期间,有必要高度重视人性化设计方法的应用,并正确认知人性化设计的未来发展趋势,为机械领域的全面可持续发展提供有价值的参考依据。

(1)设计路径。在设计机械设备与产品的过程中,环保理念应始终贯穿其中,并践行以人为本的理念,科学合理地采用人性化设计措施。其中,人性化设计的核心就是不断地优化操作工作人员的舒适度以及安全性,可以在设计中引入体验理念,进一步增强绿色机械设计个人化特征。通常来讲,人性化节能环保机械设计主要体现在以下几个方面:一方面,对驾驶室进行设计的过程中,要对人机工程学的设计原理进行利用,将其设计成能够有效预防紫外线照射且封闭式的驾驶室,安全且环保。这样一来,不仅可以确保驾驶工作人员的安全,而且装置的加装操作更方便,一定程度上优化了驾驶室舒适程度,使得一线工作环境得以改善,为工作质量与效率的提高奠定了坚实的基础。另一方面,科学配置集中润滑系统。为了对传统手动加注润滑脂方式进行转变,需要对自动定时加注润滑脂设备进行深入研究与探索。在实践中,集中润滑系统的应用可以通过精确计算,实现自动且定量加油的目的,不仅环保性明显且便利。如果是小型的机械设备,则要选用密封销轴亦或是全新材料特殊的轴套,也可以对二级防尘结构进行设计,以保证成本投入得以减少,以免有异物进入内部,也规避油脂的排出。

(2)未来发展趋势。在个性化设计未来发展中,机械行业的外观设计将与IT产业相同,生产更多个性化产品并占据更大市场比重。为此,在后期设计工作中,应强调产品外观设计的重要作用,特别是标识牌、造型以及颜色等方面,能够给人一种亲切感以及美感,更好地实现人机和谐发展的目标。另外,人性化设计也将实现自动化控制,通过对计算机智能控制技术的合理运用,能够确保判断的自动化,在配置方面也更具自动化。在自动控制与操纵方面,进一步优化机械设备的舒适程度。绿色环保机械人性化设计更加可靠,为不断优化整机可靠程度,需选择使用成熟技术元件,尽量减少元件的更换频率,以免使污染程度增加,也避免与人性化设计原则相背离。机械设备设计的目的就是为人类提供服务,而科学技术的发展重点同样以人为中心。所以,在绿色环保机械设计中合理地融入人性化设计理念,能够不断地增强工作人员的积极性。但仍需注意的是,不管是机械设备的操作安全性设计抑或是舒适性设计,均需将安全因素放在首位。只有这样,才能够在发挥机械设备作用的同时,为人们提供所需服务。

5结语

综上所述,基于人性化的绿色环保机械设计先进性特征明显,通过对现代化机械设备的合理运用,能够加快企业的进步与发展速度。而在设计机械方面,设计工作人员需在设计过程中合理地融入节能环保思想,尽量规避机械运转期间对于周边环境的负面影响。而在机械制造方面,则要严格审核原材料,保证材料选择符合标准要求,充分利用既有资源,减少生产与制造成本的投入,不断创造可观的经济效益。在未来发展中,人性化绿色环保机械也将实现跨越式发展,更好地实现人机和谐相处。

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作者:魏香林 单位:广东创新科技职业学院

人性化下的绿色环保机械设计

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