環保節能工程機械產品設計與趨勢

論文類別:工學論文 > 材料工程學論文
論文標簽:產品設計論文 機械設計論文 環保節能論文
論文作者: 未知
上傳時間:2007/4/25 13:21:00

隨著工程機械品種和數量的不斷增加,大量工程機械所消耗的資源、排放的汙染物對環境產生了难以估計的負荷。為保護人類十分寶貴且有限的地球資源,實現全球可持續发展,提高操作人員的安全性及工作舒適性,努力達到人、機和環境的親和,很有必要按照汽車行业的環保標準來設計工程機械產品。盡管目前工程機械尚未歸並入限制排放的機動車行列,但隨著國內外各大中城市對城市環境保護的日益重視,對機動車輛尾气排放用煙度、噪聲等指標的限制愈來愈嚴格;特別是隨著装載機等數量大的工程机械產品在市政建設中的使用量不斷加大以及人們日益增強的環保意識,可以預見開發研制環保節能型產品是今后工程機械發展的趨勢。鑒於此,徐工科技在裝載機行業中率先推出了ZL40G環保型輪式裝載機。

  本文以ZL40G環保型輪式裝載機為例,就機械材料的選用與設計、所要遵循的要點和所需考慮問题,提出幾點建議和设想。

  1、環保型材料的利用

  1)盡量采用能再生利用的材料和資源 

  在各系統及部件設計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環境无害的材料,特別是結構件的設計應盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結構和無毒材料,提高工程機械材料的再生率。

  2)長壽命、低能耗及減輕重量的設計原则 

  通常來說,延長產品壽命就等於減少了机械的生產量和降低其報廢量,降低產品能耗可減少對環境的汙染,而減輕產品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環境負荷的角度盡可以考慮各系列產品同類零部件的互換性和通用性。为此應在保持主機各項性能參數前提下,盡量減少主機和附屬作業裝置或機具的體積和重量,提高動力傳動系統零部件的強度和耐久性能,實現液压系統的輕量化和高效率。

  3)盡量采用低環境負荷材料 

  工程機械零部件設計中應盡可能不使用氟利昂(空調)、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內飾上使用難以自然分解且對環境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環境汙染;在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產中,應盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設計中一些附屬零部件選用新型環保型材料很重要。

  4)廢棄零部件處理的汙染最小化及綜合成本最優化 

  工程機械產品在设計初始階段就要考慮報废件處理簡單、費用低和汙染小,零部件要解體方便、破碎容易,能焚燒處理或可作為燃料回收。

  2、環保型工程機械產品設計

  1)選用低公害發動機 

  發動机是工程機械所有系統中對環境影响最大的部件,采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的环保型水冷增壓柴油机能大大降低對環境的負荷。目前歐美發達國家正在通過采用一系列新的技术手段、措施或應用新型的環保燃料来進一步降低排放、噪聲等,努力適應第三次排放法规要求。

  2)降低整机振動與噪聲 

  減振與降噪應該是产品設計中最需關註的焦點問题。例如在裝載機設計中,動力装置采用雙向減振懸挂系統就能克服整機动力傳動系統與車架之間的共振、噪聲及對動力系统的疲勞破壞;後橋設計成中心擺動結構能使後橋擺動中心与動力輸入中心重合,很好地減少附加力矩對傳動系統不停冲擊所產生的振動與噪音,避免在崎嶇不平道路上整機各部件相互冲擊所產生的噪聲。除選擇低噪聲的發動機外,主機的結構布置或系統的結構設計也可以進行某些針對性的改進。如冷卻風扇可不再由發动機直接驅動,而可單獨由液壓馬達帶動,這便於將風扇與發動機隔開並將整個發動机密封起來,從而使噪聲不能通過風扇出風口传到外部,降低噪聲對环境的影響;通過優化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、阀節流和油管振動產生的噪聲;可在機罩等覆蓋件處設計粘貼吸音隔音材料;可設計全密封整體式駕駛室,密封減震,隔音降噪,真正體現“以人為本”的設計宗旨。

  3)液壓系統的清洁和防滲漏 

  保持傳動液壓油的清潔度對工程機械的液壓傳動非常重要,因此精心設計工程機械液壓系統(如采用高效高精度過濾裝置)十分必要,這樣就可去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質,減少液壓元件故障與磨損、延长常用液壓元件的使用寿命,降低液壓油的更換頻率;同時可有效避免液壓油在工作中溫度升得過高過快,延長換油間隔時間,減少對周邊作业環境的汙染。另外通過采用增壓液壓油箱,可改善泵的吸油效果從而延長其使用壽命,並且能很好地防止外界灰塵和水分进入油箱,提高整個液壓系統的清潔度。液壓系統的滲漏对周圍環境的汙染是目前部分工程機械產品中普遍存在的,液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優良密封性能的進口優質膠管很有必要;為了減少損坏軟管的廢棄量,設計時應在可能的條件下盡量使用硬管;對設計過程中只能采用軟管並且容易破裂時油液流出而汙染環境。

免費論文下載中心 http://www.hi138.com

  4)系统高效節能的設計 

  工程機械的高效節能也是環境保護的重要一環,減少能源消耗即意味着減少對環境的汙染。故选用電控高性能長壽命節能型發動機是研制環保型机械最基本的一環;另外在設計時采用雙泵分合流技術、液壓負荷傳感技術、靜液驅動技術等都可達到節能降耗的目的。

  3、工程機械产品人性化的設計

  1)環保安全關懷型駕駛室的設計 

  如采用防紫外線輻射玻璃的全密封整體式、經減震降噪處理的“安全環保型”驾駛室,室內配置無氟環保型冷暖空調,並設计FOPS及POPS駕駛室以確保駕驶員的安全;充分運用人機工程学設計原理,如司機座椅可全方位調節、功能集成的單操縱手柄、可調式轉向驅動器、全自動換擋裝置、電子監控与故障自診斷系統,再輔以合理美觀的顏色搭配,可大大改善司機的工作環境,緩解疲勞,提高作業效率。

  2)自動加脂裝置或集中潤滑系統的配置 

  傳統的手动加註潤滑脂費時費力,而且通常有多余的油液溢出來汙染周邊環境。因此研制环保型工程機械就能自动定時加註潤滑脂的設备,如集中潤滑系統就能自動定時給各鉸銷加註黃油,其加油量经過仔細計算後設定,可很好地保證各銷軸得到足夠的潤滑而又沒有多余的油溢出,既環保又方便。另外對於小型機械,鑒於降低設計成本,可采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設計二級防塵結構等防止外部異物的進入和內部油脂的排出,從而延長加註潤滑油的間隔,減少對環境的汙染。

  3)外觀美學設計 

  傳統的工程機械產品一直是外形粗放、笨重的形象,環保型產品更應註重外觀美學和车身的流線型設計,達到機器的環境的諧和,給人以視觉上的美感。如發動機機罩就可进行造型別致美觀的流線型設計,整机的標識標牌應精心布置、設計,良好地體現环保特色。

  4)人性化設計 

  工程機械控制技術的電子化代表了当今技術的發展趨勢,采用微機控制技術,實現了各種工況下自动判斷、挖掘機器發動機的功率輸出,達到發動機的最佳功率匹配,減少發動機的燃油消耗,並自動診斷機器狀態,使機器使始終能保持良好狀態,因此控制和操縱的人性化能大大提高作業的安全性和舒適性。

  5)系統可靠性設計 

  盡量運用高可靠性的成熟技術和借用經市場考驗后的成熟系列零部件可延長各关鍵系統或零件的使用壽命,减少更換次數。例如降低制動元件的更換頻率就相當于減輕了對周圍環境的破壞與污染。

免費論文下載中心 http://www.hi138.com
下载论文

論文《環保節能工程機械產品設計與趨勢》其它版本

材料工程學論文服務

網站聲明 | 聯系我們 | 網站地圖 | 論文下載地址 | 代寫論文 | 作者搜索 | 英文版 | 手機版 CopyRight@2008 - 2017 免費論文下載中心 京ICP备17062730号