冶金機械的綠色設計與制造


2015-12-09 09:20:29   出處:萬方數據   作者:   
本文對冶金機械的綠色設計與制造進行了研究,在分析冶金機械綠色設計與制造的必要性的基礎上,給出了綠色設計與制造的實質與內容,并提出了綠色設計的體系結構,指出了冶金機械綠色設計與制造是冶金機械制造行業的發展趨勢。
  引言

  冶金機械設備是一種高能耗、高污染的設備。其在工作中,經常會伴隨有噪聲、廢氣排放、熱輻射、泄漏等現象。綠色設計源于人們對于現代技術文化所引起的環境及生態破壞問題的反思,它體現了設計師的職業道德和社會責任心的回歸。綠色制造是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現,是人們日益重視環境保護的必然選擇。降低資源消耗、減小環境污染是機械制造工業的戰略任務。綠色設計理念的提出,是機械設計學科發展史上一個重要的里程碑,是機械設計理念的革命和飛躍。

  1 綠色設計與制造包括的內容

  1.1 綠色設計

  所謂綠色技術或西方所說的“環境友善技術”,是以減輕環境污染或減少原材料、自然資源使用的技術、工藝或產品的總稱。綠色設計的目的是克服傳統設計的不足,使所設計的產品滿足綠色產品的要求。它包含產品從概念形成到生產制造、使用乃至廢棄后的回收、重用及處理處置的各個階段,即涉及產品整個生命周期,是從搖籃到重生的整個過程。也就是說,要從根本上防止污染,節約資源和能源,關鍵在于設計與制造,不能等產品產生了不良的環境后果再采取防治措施,要預先設法防止產品及工藝對環境產生的負作用,然后再制造。這就是綠色設計的基本思想。概言之,綠色設計是這樣一種設計,即在產品整個生命周期內,著重考慮產品環境屬性(可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等),并將其作為設計目標,在滿足環境目標要求的同時,保證產品應有的基本功能、使用壽命、質量等。綠色設計要求在設計產品時必須按環境保護的指標選用合理的原材料、結構和工藝,在制造和使用過程中降低能耗、不產生毒副作用,其產品易于拆卸和回收,回收的材料可用于再生產。

  1.2 提高密封技術

  冶金機械經常出現泄漏現象,這會造成兩個方面的問題,一是造成資源的浪費和環境的污染,其次,泄漏會使冶金機械潤滑不良,造成冶金機械的磨損,降低冶金機械的使用壽命。因此,在冶金機械的設計生產之中,應該提高密封技術,降低冶金機械的泄漏率。同時,也應該做好設備的維護管理工作,通過日常的維護減少冶金機械潤滑油的泄漏。

  1.3 液壓系統

  針對傳統液壓系統的效率低,能耗大的缺點,我們在用綠色技術來對液壓系統進行設計時,應該本著提高效率、節約能源的原則進行。由于傳統的液壓系統的生命周期指的是設備報廢前的使用時間,然而在對液壓系統進行綠色設計時,我們要延長液壓設備的使用周期,合理回收再利用。在對冶金機械液壓系統進行設計時,我們要充分考慮到簡化技術、工作介質的綠色化和防噪污染等相關因素。

  1.4 原材料

  冶金機械設計首先要考慮的是生產冶金機械的原材料必須是可回收、易分解、能再生,而且是對環境無害的材料。目前,冶金機械上所使用的材料大部分是鋼、鐵以及其合金,這些是可回收利用的。但是,也有一些新興的材料,如工程塑料、玻璃鋼以及一些非金屬材料等,是一些不易分解或者是對環境有害的物質。因此,我們在鋼、鐵以及其合金不能滿足生產條件時,要從環保的角度出發研究新型材料,開發應用無毒害材料。

  1.5 動力裝置

  動力裝置作為冶金機械的一種能耗裝置,非常容易造成對環境的污染。因此我們在對冶金機械的動力裝置進行綠色設計時,要進行除噪、減振設計,通過采用一體化結構設計來減輕動力裝置的重量,進而來減少對能源的需求。為實現冶金機械的減震作業,應該在設計中替換那些振動比較厲害的機械零部件,選擇那些減震效果好的零部件。同時也應該通過優化結構設計及采用各種隔振性能好的各種彈性支承,以提高冶金機械產品的動態性能。同時為了降低冶金機械產品的運轉和作業中產生的噪聲對周圍環境的影響,除了做好產品機械結構的設計之外,還應該采用高性能的消聲器及采用隔振和吸音的措施。灰塵是冶金設備生產運營之中令人頭疼的問題。因此,在冶金機械設計生產之中應該做好除塵工作,可以采用吸塵和密封處理的方法,減少粉塵的影響。

  2 綠色設計的基本方法

  2.1 生命周期的設計方法

  生命周期的設計是從產品概念設計階段一開始就要考慮產品周期的各個環節(調研、設計、制造、銷售、使用、回收和處理等)對環境及人的影響的設計方法。

  2.2 并行工程方法

  利用并行工程技術,在設計一開始就要考慮產品生命周期全過程的所有因素,包括質量、成本、進度計劃和用戶要求等,并在設計過程中隨時在各環節間進行信息交流和反饋,實現多因素,多目標、閉環設計過程的產品最優化。

  2.3 模塊化設計方法

  模塊化設計就是在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性質、不同規格的產品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品,以滿足市場的不同需求。由此可實現功能和結構的集成,進而實現綠色產品的快速開發和易拆卸、易回收的功能。

  2.4 建立綠色設計的評價體系

  隨著環保意識的加強,綠色設計必將會全面取代傳統設計,但是,由于綠色設計涉及面非常廣,它是一項極為復雜的系統工程,常常需要在做全面分析基礎上進行檢測和評估,建立一個完整、規范的綠色設計評價體系,以改善、指導設計方案與設計過程。因此,研究和建立這一評價體系,是對企業及其產品作檢驗、評價和鑒定的需要,也是綠色設計的重要組成部分,同時也是政府為推動、鼓勵綠色設計制定相應法規和獎懲政策的依據。

  3 綠色制造工藝

  清潔生產和綠色制造是綠色技術中重要的一環,不僅產品壽命周期要綠色化,而且生產制造中的綠色程度也不可忽視,相當一部分對環境的污染破壞是制造中產生的,所以必須采用綠色制造、清潔生產,并實現綜合利用。

  可持續發展是人類的共同選擇,綠色制造是現代制造業可持續發展的必然模式。我們的宗旨是環境的有效保護和資源的充分利用,只有實施相應的綠色制造技術,應用綠色加工設備、刀具和原材料,才能通過綠色加工工藝去實現。在機械加工中,許多工藝的綠色程度可能有所差異。

  結語

  綠色產品及設計是考慮環境和資源既要滿足經濟發展的需要,又使其作為人類生存的要素之一而直接滿足人類長遠生存的需要,從而形成了一種綜合性的發展戰略。綠色制造是綜合考慮環境影響和資源利用效率的現代制造模式,是人類社會可持續發展戰略在現代制造業中的體現。未來的綠色設計和制造將趨于向全球化、社會化、集成化、并行化、智能化和產業化方向發展,這是一個復雜而龐大的話題,難以一一盡述,希望本期內容能對讀者有所啟發。

責任編輯:Q_Chen

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