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1機械設計節能基本原理的分析

機械設備在工作的過程中，機械工作的損失功率以及有效功率之和就是能源消耗的功率。按照機械守恒原理，我們能夠推導出以下公式:NM=NSF+NCF+NR+dT/dt其中，NSF指的是其他作用力消耗的功率;NCF指的是有勢力所消耗的功率;NR表示的是無用功率;dT/dt指的是系統動能的變化率;NM指的是機械輸入的總功率。通過對該公式進行分析，可以得出機械設計節能基本原理如下:1．1減小機械勢能的變化范圍。由上述公式可知，系統勢能會對有勢力所消耗的功率造成一定的影響，當機械設備在工作的過程中，系統勢能一定會出現變化，在變化的過程中，會有一些勢能沒有得到有效應用的，這就會提高機械設備的有勢力消耗，從而增加機械設備的能源消耗。因此，在進行機械設計時，需要減小機械勢能的變化的范圍，以此來降低有勢力所消耗的功率，從而設計出節能的機械設備。1．2減少機械動能。動能是機械進行工作的最關鍵部分，一般來說，能源消耗就是在轉變成有效動能時產生的，在進行和動能有關機械的設計中，有很多影響動能的因素，比如:零件的材質和制作的精確程度、機械設備的啟動和停止頻率等。因此，要想使機械設備具有更好的節能減排效果，就要減少機械設備生產和工作中的制動作用力以及摩擦力，增加機械設備有效動能的轉化。比如，選用新型的材料進行機械設備的生產、降低機械設備啟動和停止的頻率等。1．3減少無用功。機械設備在工作的過程中，會產生非常多的無用功，這些無用功會造成大量的能源消耗。比如，機械設備的工作表面和物體之間以及零件之間，都會產生一定的摩擦力，摩擦力做功會產生非常多的熱量，這些熱量就是無用功。另外，有些機械設備的部件會出現塑性或者彈性變形，這些變形就是由無用功引起的。因此，在進行機械設計時，需要降低機械設備的產生的無用功，從而減少機械設備的能源消耗，達到節能減排的目的［1］。

2機械設計節能基本原理的應用

2．1在升降機械方面的應用。升降機械主要是應用鏈條或者大壓力容器移動升降設備，進行高空維修或者高空作業。在實際的工作中，升降機械需要非常大的動力能量才能將升降設備送到需要的高度。觀察升降機械工作的過程可以看出，升降機械需要消耗很大的功率，從而產生非常大的無用功，亟需采取相應的節能措施。因此，需要根據機械設計節能，再結合電梯的設計原理進行升降機械的設計和優化，以此來降低升降機械的能源浪費以及能源消耗。比如，當升降機械與曳引驅動機構保持一致的速度進行同等質量貨物的提升時，曳引驅動機構可以有效維持升降機械的平衡，降低提升貨物過程中造成的能源損耗，確保升降機械的系統勢能維持常量或者在最小的范圍內變化。2．2在機械加工設備方面的應用。機械加工設備在生活中的應用非常廣泛，機械加工設備在工作時消耗的能源也非常多，因此，機械加工設備也要采取一定的節能措施。比如，牛頭刨床，這種機械加工設備是依靠一個質量比較大的主軸來進行操作的，這個主軸可以確保設備的穩定運行，要想節約該設備的能耗，就要降低設備的輸入功率，應用機械設計節能的基本原理，在該設備的基礎上增加一個慣量比較大的飛輪，以此來降低設備主軸的速度變化，從而提升機械加工設備的功率，節約能耗。另外，在進行桌椅、衣櫥或者電腦等生活設備的加工時，可以采用電腦機械化來進行加工生產，減少沖壓以及焊接等設備的應用，以此來降低機械加工設備生產時造成的資源浪費。2．3在大型壓路機上的應用。大型壓路機是由三邊弧形的前沖擊輪以及后沖擊輪所組成的，沖擊輪的勢能是按照周期函數來呈現的，具有很大的變化空間以及變化范圍。因此，根據機械設計節能的基本原理可知，要想使大型壓路機節能，就要縮小大型壓路機系統勢能的變化范圍，當大型壓路機前沖擊輪以及后沖擊輪的勢能出相位達到一定的條件時，系統勢能就會在最小的范圍內變化。另外，還可以將重心最低時候的沖擊輪勢能變化減小到最小的區間內，這個區間越小，大型壓路機的節能效果就越好［2］。

3結語

綜上所述，機械設備的設計中亟需進行節能設計。分析可得，通過對機械設計節能基本原理的分析與應用可知，機械制造企業要將節能基本原理作為依據，通過改變機械勢能、動能以及無用功的方式進行節能設計，降低機械生產和工作中的能耗，真正實現節能減排，提高機械制造企業的經濟效益和社會效益，從而提高機械制造業的發展。希望本文的研究可以幫助機械制造企業意識到節能的重要性。

參考文獻:

［1］王玉蓮．機械設計中節能設計的基本原理與方法［J］．技術與市場，2016，23(07):206．

［2］范敬偉．機械設計節能基本原理及其應用的相關研究［J］．山東工業技術，2015(06):10．051

作者:張祖韜 單位:廣西石埠乳業有限責任公司