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[摘 要]工程机械历来被使我高能耗、高污染行业，在节能环保发展理念下，工程机械行业需要以绿色节能为主导，实现行业的可持续发展。本文首先阐述了工程机械行业可持续发展中的节能意义，并通过机械制造材料的创新、发动机技术更新以及热管理系统优化对机械行业技能措施进行深入研究，旨在为工程机械行业的可持续发展提供一些有益的理论参考。
[关键词]工程机械；节能降耗；可持续发展
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）11-0280-01
随着工程建设项目的不断增加，工程机械的应用范围持续扩大。工程机械以其强大的性能创造了大量社会财富，同时也成为生态资源消耗污染的源头之一。在倡导节能减排、低碳发展的今天，机械行业的可持续发展被提上议事日程，而节能则是可持续发展的基础，节能环保首先需要从机械工程能耗和能量使用效率为切入点，通过多种有效节能措施的应用，最终实现节能减排的效果。
一、工程机械行业可持续发展中的节能意义
能源短缺、生态环境被破坏已经成为世界性问题，工业生产导致的高污染、高能耗问题已经引起了社会各界的广泛关注，倡导节能减排、低碳发展的社会可持续发展的核心要素，低碳经济理念的提出，为工程机械制造领域提出新的要求，同时也为企业的可持续发展创造了新的机遇。当前，国内在机械节能方面的管理和不够规范，其中还有不少漏洞存在，企业是倡导并实践节能减排的主体，但是在具体管理中则以定性要求为主，尚未制定出具体的量化标准。在工程机械节能减排的相关规定中，仅针对污染排放设定了两级标准，并提出污染排放的具体管理要求，但是对于CO2排放以及相关节能标准并未做出具体要求。
工程机械不但体积庞大，而且能耗較高，排放标准较差，以小松20t挖掘机为例，在同等工作时间内，该挖掘机所产生的废气等于三十辆家用轿车的排放量。通过对比可以看到，工程机械的节能减排设计迫在眉睫，需要工程机械企业提起高度重视。
二、工程机械制造材料的选择和应用
2.1 可回收材料的应用
在机械工程设计制造中，要尽可能的选用可回收、能够再生、具备降解能力的材质，在工艺方面要精准严密，避免机械生产过程中有毒有害物质释放，对环境造成污染。利用降解或可回收材料制造工程机械，有利于减少后续回收难度，提高节能环保能效。
2.2 工程机械设计科学合理
工程机械的设计需要遵循“低能耗、轻质化、长寿命”的设计理念。低能耗就是在工程机械制造中降低能源消耗量，尤其是降低对生态资源和生态环境的损耗。轻质化是在工程机械设计中突出轻便优质特点，控制机械体量。长寿命则是尽可能的延长机械使用寿命，使用周期的延长能够缩小生产总量，进而降低资源和能源消耗。
2.3 采用环保材料
在工程机械制造中，要最大限度的应用环保材料，因为在机械使用当中，一些零部件可能会通过分解作用形成污染物质，如工程机械中的蓄电池、胶体以及散热原件等，如果材料选择不当有可能会造成环境污染。
三、发动机的节能降耗技术
3.1 合理确定工作载荷
在传统发动机设计中，主要以层层加码形式为主，这就造成机械参数被人文放大，进而使发动机型号与尺寸均高于实际需求，大马力设计并未完全发挥其能效，反而会造成资源的严重浪费。因此，在工程机械设计中，要突出节能降耗特点，根据实际需求设定功率值，并以此确定发动机参数。在设计当中需要结合机械性能要求、系统运行特点做综合分析，预先设计模型，并对其做深度优化，从而使发动机参与和实际要求更加符合。
3.2 液压系统的合理设计
在工程机械节能设计中，液压系统是其主要构成部分，如果设计方式不当，很可能影响机械性能的发挥，不利于节能减排。如果在液压系统进油部分安装节流阀，虽然能够对油速进行调节，但是这一设计理念势必会对系统运行效率造成影响，同时，还有可能造成油温过高，增加系统故障风险。如果在设计中无需突出特定功能，则通常采用“定量泵-变量马达”或者“变量泵-定量马达”这样的设计形式，容积式调速回路有利于增加系统能效，从而起到维持温度平衡的作用。
3.3 建立能量回收系统
在工程机械运行中，由于生产环境和生产要求等因素的影响，会出现较为频繁地方减速或制动情况，这就会使大量动能变为热能。这些热能如果不能及时回收利用，那么就会造成能源的大量浪费，同时，减速装置也会在热能作用下温度升高，制动装置受热也会增加故障发生频率。基于此，为了控制能量消耗，增加部件应用年限，可以结合系统运行情况构建能量回收装置。通常可以将机械势能进行加工转化，使之成为电能，并通过蓄电装置进行存储应用。从当前系统运行情况来看，通过能量回收能够有效缩减25%的能耗。
四、工程机械热管理系统的改进
工程机械热管理系统一般包含冷却装置、散热器、风扇等。热管理能效直接影响工程机械制造中的能量消耗情况。
4.1 采用重量较轻的元件
在保证工程机械性能的基础上，要尽可能的采用重量较轻的装置，如风扇、能量泵等，轻量化设计能够有效减少燃油消耗。当前，美国工程机械制造领域开发出了新的石墨泡沫材质，其导热效率是普通泡沫铝的十倍左右。轻量化的元件能够实现体积和重量压缩，而且散热效果更佳。
4.2 采用高效冷却液
热管理系统的性能与运行质量与冷却液有直接关系。一般情况下冷却液涵盖了机油、冷凝水、二乙醇和其他形式的混合物，这些物质的传热效果不够理想，难以达到预期要求。基于此，可以将纳米颗粒加入冷却液当中，从而提高其导热效果。相关实践数据证明，在普通冷却液内添加1%的CuO纳米颗粒，则能够有效提升导热率达40%。性能良好的冷却液有利于保护发动机温度稳定，进而提升其运行效率。
4.3 采用智能化部件
一般情况下，热管理系统风扇运行速度始终保持不变，但是多数工程机械在作业当中，油温将达到30℃-60℃之间才会达到最佳性能，这就需要对风扇做智能优化，通过油温温度变化改变风扇风速，这样的设计能够有效降低能量消耗，同时还有利于提升机械设备的运行能效。
结语
在低碳经济高速发展的背景下，工程机械生产制造将以节能环保为核心。通过绿色化的设计理念和生产流程，能够实现低碳化生产，保证机械工程制造过程中的节能减排。通过对各类设备、元件、线路的优化，突出其节能特色，在降低能源消耗的同时，也有利于控制生态环境遭到破坏，从而使机械制造行业获得可持续发展。
参考文献
[1] 东晓红，马溪，王锋.静液叉车能量回收利用系统研究[J].筑路机械与施工机械化.2015（10）.
[2] 程晓融，杨明宇.变负载下的液压挖掘机大臂势能回收系统设计[J].筑路机械与施工机械化.2014（06）.
[3] 张树忠，江吉彬.液压挖掘机可回收能量分布研究[J].郑州大学学报（工学版）.2014（02）.
[关键词]工程机械；节能降耗；可持续发展
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）11-0280-01
随着工程建设项目的不断增加，工程机械的应用范围持续扩大。工程机械以其强大的性能创造了大量社会财富，同时也成为生态资源消耗污染的源头之一。在倡导节能减排、低碳发展的今天，机械行业的可持续发展被提上议事日程，而节能则是可持续发展的基础，节能环保首先需要从机械工程能耗和能量使用效率为切入点，通过多种有效节能措施的应用，最终实现节能减排的效果。
一、工程机械行业可持续发展中的节能意义
能源短缺、生态环境被破坏已经成为世界性问题，工业生产导致的高污染、高能耗问题已经引起了社会各界的广泛关注，倡导节能减排、低碳发展的社会可持续发展的核心要素，低碳经济理念的提出，为工程机械制造领域提出新的要求，同时也为企业的可持续发展创造了新的机遇。当前，国内在机械节能方面的管理和不够规范，其中还有不少漏洞存在，企业是倡导并实践节能减排的主体，但是在具体管理中则以定性要求为主，尚未制定出具体的量化标准。在工程机械节能减排的相关规定中，仅针对污染排放设定了两级标准，并提出污染排放的具体管理要求，但是对于CO2排放以及相关节能标准并未做出具体要求。
工程机械不但体积庞大，而且能耗較高，排放标准较差，以小松20t挖掘机为例，在同等工作时间内，该挖掘机所产生的废气等于三十辆家用轿车的排放量。通过对比可以看到，工程机械的节能减排设计迫在眉睫，需要工程机械企业提起高度重视。
二、工程机械制造材料的选择和应用
2.1 可回收材料的应用
在机械工程设计制造中，要尽可能的选用可回收、能够再生、具备降解能力的材质，在工艺方面要精准严密，避免机械生产过程中有毒有害物质释放，对环境造成污染。利用降解或可回收材料制造工程机械，有利于减少后续回收难度，提高节能环保能效。
2.2 工程机械设计科学合理
工程机械的设计需要遵循“低能耗、轻质化、长寿命”的设计理念。低能耗就是在工程机械制造中降低能源消耗量，尤其是降低对生态资源和生态环境的损耗。轻质化是在工程机械设计中突出轻便优质特点，控制机械体量。长寿命则是尽可能的延长机械使用寿命，使用周期的延长能够缩小生产总量，进而降低资源和能源消耗。
2.3 采用环保材料
在工程机械制造中，要最大限度的应用环保材料，因为在机械使用当中，一些零部件可能会通过分解作用形成污染物质，如工程机械中的蓄电池、胶体以及散热原件等，如果材料选择不当有可能会造成环境污染。
三、发动机的节能降耗技术
3.1 合理确定工作载荷
在传统发动机设计中，主要以层层加码形式为主，这就造成机械参数被人文放大，进而使发动机型号与尺寸均高于实际需求，大马力设计并未完全发挥其能效，反而会造成资源的严重浪费。因此，在工程机械设计中，要突出节能降耗特点，根据实际需求设定功率值，并以此确定发动机参数。在设计当中需要结合机械性能要求、系统运行特点做综合分析，预先设计模型，并对其做深度优化，从而使发动机参与和实际要求更加符合。
3.2 液压系统的合理设计
在工程机械节能设计中，液压系统是其主要构成部分，如果设计方式不当，很可能影响机械性能的发挥，不利于节能减排。如果在液压系统进油部分安装节流阀，虽然能够对油速进行调节，但是这一设计理念势必会对系统运行效率造成影响，同时，还有可能造成油温过高，增加系统故障风险。如果在设计中无需突出特定功能，则通常采用“定量泵-变量马达”或者“变量泵-定量马达”这样的设计形式，容积式调速回路有利于增加系统能效，从而起到维持温度平衡的作用。
3.3 建立能量回收系统
在工程机械运行中，由于生产环境和生产要求等因素的影响，会出现较为频繁地方减速或制动情况，这就会使大量动能变为热能。这些热能如果不能及时回收利用，那么就会造成能源的大量浪费，同时，减速装置也会在热能作用下温度升高，制动装置受热也会增加故障发生频率。基于此，为了控制能量消耗，增加部件应用年限，可以结合系统运行情况构建能量回收装置。通常可以将机械势能进行加工转化，使之成为电能，并通过蓄电装置进行存储应用。从当前系统运行情况来看，通过能量回收能够有效缩减25%的能耗。
四、工程机械热管理系统的改进
工程机械热管理系统一般包含冷却装置、散热器、风扇等。热管理能效直接影响工程机械制造中的能量消耗情况。
4.1 采用重量较轻的元件
在保证工程机械性能的基础上，要尽可能的采用重量较轻的装置，如风扇、能量泵等，轻量化设计能够有效减少燃油消耗。当前，美国工程机械制造领域开发出了新的石墨泡沫材质，其导热效率是普通泡沫铝的十倍左右。轻量化的元件能够实现体积和重量压缩，而且散热效果更佳。
4.2 采用高效冷却液
热管理系统的性能与运行质量与冷却液有直接关系。一般情况下冷却液涵盖了机油、冷凝水、二乙醇和其他形式的混合物，这些物质的传热效果不够理想，难以达到预期要求。基于此，可以将纳米颗粒加入冷却液当中，从而提高其导热效果。相关实践数据证明，在普通冷却液内添加1%的CuO纳米颗粒，则能够有效提升导热率达40%。性能良好的冷却液有利于保护发动机温度稳定，进而提升其运行效率。
4.3 采用智能化部件
一般情况下，热管理系统风扇运行速度始终保持不变，但是多数工程机械在作业当中，油温将达到30℃-60℃之间才会达到最佳性能，这就需要对风扇做智能优化，通过油温温度变化改变风扇风速，这样的设计能够有效降低能量消耗，同时还有利于提升机械设备的运行能效。
结语
在低碳经济高速发展的背景下，工程机械生产制造将以节能环保为核心。通过绿色化的设计理念和生产流程，能够实现低碳化生产，保证机械工程制造过程中的节能减排。通过对各类设备、元件、线路的优化，突出其节能特色，在降低能源消耗的同时，也有利于控制生态环境遭到破坏，从而使机械制造行业获得可持续发展。
参考文献
[1] 东晓红，马溪，王锋.静液叉车能量回收利用系统研究[J].筑路机械与施工机械化.2015（10）.
[2] 程晓融，杨明宇.变负载下的液压挖掘机大臂势能回收系统设计[J].筑路机械与施工机械化.2014（06）.
[3] 张树忠，江吉彬.液压挖掘机可回收能量分布研究[J].郑州大学学报（工学版）.2014（02）.