冶金机械的绿色设计与制造


2015-12-09 09:20:29   出处:万方数据   作者:   评论:0 点击:
本文对冶金机械的绿色设计与制造进行了研究,在分析冶金机械绿色设计与制造的必要性的基础上,给出了绿色设计与制造的实质与内容,并提出了绿色设计的体系结构,指出了冶金机械绿色设计与制造是冶金机械制造行业的发展趋势。
  引言

  冶金机械设备是一种高能耗、高污染的设备。其在工作中,经常会伴随有噪声、废气排放、热辐射、泄漏等现象。绿色设计源于人们对于现代技术文化所引起的环境及生态破坏问题的反思,它体现了设计师的职业道德和社会责任心的回归。绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现,是人们日益重视环境保护的必然选择。降低资源消耗、减小环境污染是机械制造工业的战略任务。绿色设计理念的提出,是机械设计学科发展史上一个重要的里程碑,是机械设计理念的革命和飞跃。

  1 绿色设计与制造包括的内容

  1.1 绿色设计

  所谓绿色技术或西方所说的“环境友善技术”,是以减轻环境污染或减少原材料、自然资源使用的技术、工艺或产品的总称。绿色设计的目的是克服传统设计的不足,使所设计的产品满足绿色产品的要求。它包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的各个阶段,即涉及产品整个生命周期,是从摇篮到重生的整个过程。也就是说,要从根本上防止污染,节约资源和能源,关键在于设计与制造,不能等产品产生了不良的环境后果再采取防治措施,要预先设法防止产品及工艺对环境产生的负作用,然后再制造。这就是绿色设计的基本思想。概言之,绿色设计是这样一种设计,即在产品整个生命周期内,着重考虑产品环境属性(可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等),并将其作为设计目标,在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的基本功能、使用寿命、质量等。绿色设计要求在设计产品时必须按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺,在制造和使用过程中降低能耗、不产生毒副作用,其产品易于拆卸和回收,回收的材料可用于再生产。

  1.2 提高密封技术

  冶金机械经常出现泄漏现象,这会造成两个方面的问题,一是造成资源的浪费和环境的污染,其次,泄漏会使冶金机械润滑不良,造成冶金机械的磨损,降低冶金机械的使用寿命。因此,在冶金机械的设计生产之中,应该提高密封技术,降低冶金机械的泄漏率。同时,也应该做好设备的维护管理工作,通过日常的维护减少冶金机械润滑油的泄漏。

  1.3 液压系统

  针对传统液压系统的效率低,能耗大的缺点,我们在用绿色技术来对液压系统进行设计时,应该本着提高效率、节约能源的原则进行。由于传统的液压系统的生命周期指的是设备报废前的使用时间,然而在对液压系统进行绿色设计时,我们要延长液压设备的使用周期,合理回收再利用。在对冶金机械液压系统进行设计时,我们要充分考虑到简化技术、工作介质的绿色化和防噪污染等相关因素。

  1.4 原材料

  冶金机械设计首先要考虑的是生产冶金机械的原材料必须是可回收、易分解、能再生,而且是对环境无害的材料。目前,冶金机械上所使用的材料大部分是钢、铁以及其合金,这些是可回收利用的。但是,也有一些新兴的材料,如工程塑料、玻璃钢以及一些非金属材料等,是一些不易分解或者是对环境有害的物质。因此,我们在钢、铁以及其合金不能满足生产条件时,要从环保的角度出发研究新型材料,开发应用无毒害材料。

  1.5 动力装置

  动力装置作为冶金机械的一种能耗装置,非常容易造成对环境的污染。因此我们在对冶金机械的动力装置进行绿色设计时,要进行除噪、减振设计,通过采用一体化结构设计来减轻动力装置的重量,进而来减少对能源的需求。为实现冶金机械的减震作业,应该在设计中替换那些振动比较厉害的机械零部件,选择那些减震效果好的零部件。同时也应该通过优化结构设计及采用各种隔振性能好的各种弹性支承,以提高冶金机械产品的动态性能。同时为了降低冶金机械产品的运转和作业中产生的噪声对周围环境的影响,除了做好产品机械结构的设计之外,还应该采用高性能的消声器及采用隔振和吸音的措施。灰尘是冶金设备生产运营之中令人头疼的问题。因此,在冶金机械设计生产之中应该做好除尘工作,可以采用吸尘和密封处理的方法,减少粉尘的影响。

  2 绿色设计的基本方法

  2.1 生命周期的设计方法

  生命周期的设计是从产品概念设计阶段一开始就要考虑产品周期的各个环节(调研、设计、制造、销售、使用、回收和处理等)对环境及人的影响的设计方法。

  2.2 并行工程方法

  利用并行工程技术,在设计一开始就要考虑产品生命周期全过程的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户要求等,并在设计过程中随时在各环节间进行信息交流和反馈,实现多因素,多目标、闭环设计过程的产品最优化。

  2.3 模块化设计方法

  模块化设计就是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性质、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,以满足市场的不同需求。由此可实现功能和结构的集成,进而实现绿色产品的快速开发和易拆卸、易回收的功能。

  2.4 建立绿色设计的评价体系

  随着环保意识的加强,绿色设计必将会全面取代传统设计,但是,由于绿色设计涉及面非常广,它是一项极为复杂的系统工程,常常需要在做全面分析基础上进行检测和评估,建立一个完整、规范的绿色设计评价体系,以改善、指导设计方案与设计过程。因此,研究和建立这一评价体系,是对企业及其产品作检验、评价和鉴定的需要,也是绿色设计的重要组成部分,同时也是政府为推动、鼓励绿色设计制定相应法规和奖惩政策的依据。

  3 绿色制造工艺

  清洁生产和绿色制造是绿色技术中重要的一环,不仅产品寿命周期要绿色化,而且生产制造中的绿色程度也不可忽视,相当一部分对环境的污染破坏是制造中产生的,所以必须采用绿色制造、清洁生产,并实现综合利用。

  可持续发展是人类的共同选择,绿色制造是现代制造业可持续发展的必然模式。我们的宗旨是环境的有效保护和资源的充分利用,只有实施相应的绿色制造技术,应用绿色加工设备、刀具和原材料,才能通过绿色加工工艺去实现。在机械加工中,许多工艺的绿色程度可能有所差异。

  结语

  绿色产品及设计是考虑环境和资源既要满足经济发展的需要,又使其作为人类生存的要素之一而直接满足人类长远生存的需要,从而形成了一种综合性的发展战略。绿色制造是综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式,是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。未来的绿色设计和制造将趋于向全球化、社会化、集成化、并行化、智能化和产业化方向发展,这是一个复杂而庞大的话题,难以一一尽述,希望本期内容能对读者有所启发。

责任编辑:Q_Chen

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