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“地球日”快乐!设计师和工程师如何发挥作用

通过丹尼尔•柯林斯|2015年4月22日

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根据能源信息管理局根据EIA的数据,2011年工业部门占全球能源消耗的51%(最新数据)。在工业部门的能源使用中,有25%是以损失的形式出现的。这是一个巨大的机会,不仅可以为制造商节省成本,还可以改善效率和环境影响。但是,工程师或设计师能做些什么来减少能源消耗、提高设备效率并帮助保护环境呢?

规模很重要

对于初学者来说,在选择组件时,确保它们的大小适合应用程序。对于线性运动部件和系统,没有其他设计方面对能源使用和效率的影响比它们的物理尺寸更大。适当的大小不仅可以确保应用程序的最佳性能,还可以避免废品、返工和生产过剩或不足造成的浪费。它还保证了驱动设备,无论是电动的、气动的还是液压的,都不会过大,从而导致更高的能耗。

汤姆森轨道指南

以直线轴承为例。较大的轴承通常重量更大,需要克服的摩擦力也更高,因此传动机构——滚珠丝杠、气缸、齿条和小齿轮等——必须能够比较小的轴承产生更多的力。除了增加的力要求,较大的轴承也有较高的惯性,这意味着可能需要一个较大的电机,以实现一个合适的惯性匹配.更大的电机意味着更大的联轴器和安装。现在,整个系统的重量显著增加,需要更多的扭矩和惯量来实现预期的性能。虽然安全系数在设备设计中很重要,但这些安全系数往往与每个组件相乘,导致系统非常庞大和相对低效。尺寸要合适,要有足够的安全系数,但要注意尺寸过大的缺点。

维护很重要

影响能源使用和设备效率的另一个重要因素是维护。当滚动或滑动表面磨损和润滑失效时,摩擦增加,效率降低。这导致电机、齿轮箱和气缸产生更多的力或扭矩,因此使用的能量比预期应用所需的更多。

虽然维护设备的任务在工程阶段之后才会发生,但为便于维护而设计和制造的机器更有可能得到正确的维护。许多线性元件和系统现在都有低维护的选择,例如球链用于异形直线轴承和线性导轨和滚珠丝杠的内置润滑装置。

减少润滑的数量和间隔也会对机器的环境足迹产生重大影响。典型的机床至少有三个直线运动轴,每个轴有四个轴承,每台机床总共有12个轴承。每年大约生产25万台机床,这意味着需要润滑的直线轴承超过300万个!由于润滑脂和油的潜在环境影响是相当大的。更不用说移动坐标轴所需要的能量了。这一估计仅适用于机床应用,不包括一般自动化、包装、电子或其他许多使用线性元件的行业。通过方便用户监控设备和执行必要的维护,工程师和设计师可以间接地减少几乎所有类型的工业设备的能源足迹和环境影响。

机床坐标轴

我们大多数人在家里都会做出环保的决定:选择经济尺寸的可再灌瓶,使用可编程恒温器,切换到节能灯或LED灯泡。我们这样做不仅是为了减少我们对环境的影响,也是为了经济利益,而且是正当的。在我们的日常工作中,同样有机会做出既有利于环境又有利于经济的选择,而且在许多情况下,会产生更深远的影响。

线性运动技巧


了下:线性运动技巧,滚珠螺钉•丝杠螺钉


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丹尼尔•柯林斯

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