造纸机械范文

导语：如何才能写好一篇造纸机械，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】现代造纸；机械故障；诊断维修

1、现代机械故障的典型特征

从故障诊断的角度来看，现代机械故障一般有着下列特征：

1.1因果关系的复杂性

随着现代机械系统自身功能和结构变得日益复杂，造成机械故障的原因也日益复杂化。机械系统的症状、故障和原因之间经常存在着各种各样的交叉重叠，通常情况下，一个往往是由于多种原因所致。比如说，液压执行元件速度过慢，其可能的原因包括不良、执行件本身磨损、负载过大、系统内存有泄漏口、调压系统故障、导轨误差过大及调速系统故障等等。另外，某个故障源也会引起多种症状，某个症状也可能是由于多个故障源共同作用造成的。

1.2故障点较隐蔽

机械系统的失灵和损坏通常是由于发生在深层内部的原因引起的，由于大多数机械系统拆装较复杂繁琐，通常故障现场也没有有效的检测条件，因此故障源判断起来较为困难。同时由于能被肉眼直接观察到的症状毕竟有效，再加上诸多不确定因素的影响致使机械故障分析比较困难。

1.3相关因素的不确定性

许多机械系统在日常运行过程中容易受到各种各样的不确定因素的影响而发生故障，例如机械周遭环境温度的变化，电网电压的变化、机械外部环境污染物的入侵等等。这种不确定性还表现在相关信号的非线性、不平稳性及非高斯分布等。由于这些不确定因素的影响，机械系统发生故障的部位和变化也往往难以确定，致使故障的特征信息不明显，难以准确判断分析机械故障源所在。

2、振动监测与造纸机械故障诊断及维修

2.1振动监测技术简介

根据相关数据资料统计，约有60%以上的机械设备故障是由于机械振动造成的，振动与机械系统的运行状况有密切关联。随着近年来我国造纸工业的迅速发展，大型、复杂、精细化的造纸机械也得到了快速发展，因此带来的造纸机械工程振动问题越来越突出，目前许多中高速造纸机械的日常监测和维护越来越依赖在线振动监测技术。

造纸机械振动监测和故障诊断技术将采集到的振动数据利用信号处理技术对其进行分析研究，之后进行模式识别，进而判断机械设备是否存在异常，找出故障发生的位置和原因或对故障进行预测。因为振动监测及其故障诊断方法在保障造纸机械正常运行的同时，其实时性好且易于与造纸机械设备配套使用，又降低了设备维修费用从而增加了企业的经济效益，所以对该技术进行分析研究具有非常重要的现实意义。

2.2对造纸机械进行振动监测部位的主要分布

对造纸机械进行状态振动监测和故障诊断主要分为对造纸机械运行性能和造纸机械运行状态等两方面的检测诊断。

①运行性能监测是通过测量振动、压力脉冲、转速及纸张质量来进行的，其监测的主要方面是机械不同转动设备部件对造纸机在运行过程中的影响。测量点与计算机监测站相连接并对测量信号进行同步时间平均法计算，被讨论的趋势数据、测量数据及应用计算的结果会被储存。趋势数据能对频谱及时域信号进行详细的计算分析，主要用来分析不同参数的变化幅度。压区振动、纸张质量及流浆箱的压力波动是被监测的目标。这些被监测参数的变化通过各个监视设备占有比例的形式反映显示给监测人员。主要的监测点位于筛后压力测量、晒脉冲发生器、泵脉冲发生器、管束压力测量、上浆泵压力测量、压区辊子振动、压区辊子脉冲发生器、刮刀加载压力振动、辊子振动、辊子脉冲发生器等处。

②运行状态监测通过以振动测量为基础来监测造纸机械设备的运行状态。经过状态监测，可以在造纸机械出现机械故障的早期及时发现并适时安排维护修理工作，从而保障了造纸机的正常运行，减少了计划外停机故障的发生。传感器及分析站是完成造纸机械运行状态监测的主要设备。通过对振动信号的系统测量，并把测量结果用于计算时域信号、包络线和频谱。

3、油液分析技术与造纸机械故障诊断及维修

3.1我国油液分析技术的应用概况

国内最早利用油液分析来进行设备状态监测的科学研究发生于上世纪70年代末。广州机械科学研究院于1982年引进美国的FOXBORO双联铁谱分析仪用于对机械运行状态的监测；于1983年再度从美国某公司引进了PC-320自动颗粒计数仪，应用于检测液压油和油的污染度；在1984年到1988年通过使用红外光谱技术、铁谱技术及颗粒计数技术并结合扫描电子显微镜对东风型内燃机车实施了机械运行状态监测。

3.2油液分析技术与监测设备运行状态的关系

机械所使用的油可以透露出诸多有关机械设备运行状态的信息，在机械设备正常运行的情况下对设备工作状况进行监测，通过分析被测设备在用油中的磨损颗粒及性能变化等情况能够获知机械设备的磨损颗粒状态及状态等信息，从而能够及时对机械设备的运行状况作出判断并对其故障进行预测，分析出机械故障的类型、发生原因及准备部位，为正确维修设备提供了有效的参考资料，同时也能在故障发生前进行适当修理，一方面降低了设备维修成本并减少了误工时间，另一方面提高了机械设备利用率、其使用寿命和安全性能。

3.3油液分析技术的内容

油自身性能的分析及油携带磨损颗粒分析是油液分析技术的两个主要方面。具体说来，首先收集机械设备的在用油，通过对油中的微粒进行定性定量分析及对油性质的分析来判断机械设备是否正常运行，并作出故障预报和诊断。油油品分析主要是对油品的理化指标或者说受污染的程度进行分析，主要表现在油的衰化、添加剂的污染和损耗等。磨损微粒的数量、微粒化学成分、微粒尺寸分布及几何形态是油磨损微粒分析的几个主要方面。通过该项分析能够较为准确的判断出机械设备的磨损类型、程度及位置，从而利于对机械零部件磨损机理做进一步的探究。

4、总结语

机械故障诊断及维修技术正随着科技的进步，社会的发展而不断发展，其发展方向呈现智能化和多样化。国内外众多的实践表明，振动监测技术和油液分析技术是对现代造纸机械进行故障诊断及维修的有效方法。当前的造纸机械正向着越来越大型、高速、复杂和连续发展，对造纸机械进行在线振动监测为主的状态监测和故障诊断是对机械进行预知性维护的发展必然。同时，由于我国造纸行业对油液技术在诊断和维修现代造纸机械的研究非常少，其应用远远不如振动监测技术普遍，但我们要看到油液分析技术的潜在价值和研究意义，更加注重对其的分析研究。

参考文献

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关键词：造纸机械旋转件；动平衡；发展与应用

前言

造纸机械旋转件动平衡技术是现今社会所关注的热点之一，由于这项技术的应用能够将生产效果大幅度提高，所以也得到了国家的足够重视。造纸机械旋转件动平衡技术的发展是工业社会发展过程中的重要组成部分，造纸机械旋转件动平衡技术对于工业社会的有着相当大的促进作用，我国的造纸机械旋转件动平衡技术虽然在很短的时间内取得了相当大的进步，但也不可避免的存在着一些不足，如果想要社会的工业得到大幅度的发展，就需要在造纸机械旋转件动平衡技术方面做出更大的努力。

1.造纸机械旋转件动平衡技术的简介

造纸机械旋转件动平衡技术与人们的日常生活是息息相关的，它渗透到我们生活中的各个方面，例如人们平时使用的书籍、报刊都是造纸机械旋转件动平衡技术支持生产的纸张构成的，并在生活中的具体表现出来，由于人们在纸张的需求量日益增加，所以造纸业的发展也越来越快，现今，造纸机械旋转件动平衡技术已经进入到国家重点研究项目之中，随着研究者们对造纸机械旋转件动平衡技术的不断革新，也会使得未来造纸业的发展有着源源不断的技术供应，从而促进我国国民经济的长久稳定发展[1]。

2.现今我国造纸机械旋转件动平衡存在的技术问题

造纸机械旋转件系统常见的故障问题包括：洪刚辊筒不平衡、油不足、滚筒胶面开裂、轴承或者齿轮失效、辊子没有对中以及轴承座松动等问题。如果不能实现造纸机械旋转件动平衡技术的合理应用，将会为造纸业的生产发展带来极大的隐患。

2.1造纸机械旋转件动平衡勘测人员的不专业

要实现造纸机械旋转件动平衡技术在实际生产中的应用，首先要拥有一批较为专业的技术人员。现今，由于一些造纸企业对造纸机械旋转件动平衡技术了解还不是很深刻，导致其对于这一技术没有给予相当的重视，致使在招收造纸机械旋转件动平衡勘测人员时缺少严格的考核制度，这就导致造纸机械旋转件动平衡勘测人员素质良莠不齐，进而使得造纸机械旋转件动平衡技术的实际应用受到了限制，不仅影响了生产效率，还直接的滞塞着企业的发展脚步[2]。

2.2造纸机械旋转件动平衡传统技术理念的影响

造纸机械旋转件动平衡传统技术理念严重影响着造纸机械旋转件动平衡技术的发展。目前的造纸企业在造纸机械旋转件动平衡技术方面仍旧采用的是老旧的动平衡技术理念，一些管理者认为，引入新的技术或者新的设备就意味着大批量的投入资金，因此，企业为了节省开支，宁可应用较为繁琐、老旧的传统造纸机械旋转件动平衡技术理念，也不去引进先进的造纸机械旋转件动平衡技术以及设备，这就使得技术难以得到创新与实践。只有不断地对技术进行革新，争取实践与理论相结合，才能保证造纸机械旋转件动平衡技术的长久发展。

3.针对我国造纸机械旋转件动平衡存在技术问题的对策

3.1建立完善的造纸机械旋转件动平衡技术人员审查机制

作为造纸生产工作的重要造纸机械旋转件动平衡技术人员，企业应该在上岗前期对其进行岗前培训，使其具备相关的专业知识，并且制定完善的奖惩制度以及造纸机械旋转件动平衡技术人员考核机制，严格监督检验工作人员的工作状态和工作质量，在根本上杜绝了因专业知识匮乏，进而不能对造纸机械旋转件动平衡科学合理检查的现象发生，而且还提高了工作质量，也保证了造纸任务的正常进行。

3.2加强国内外的造纸机械旋转件动平衡技术交流

由于传统造纸机械旋转件动平衡技术较为老旧，其大大影响了我国的造纸产业的生产进度，由此需要加强国内外的造纸机械旋转件动平衡技术交流，引进新的技术与设备，在实践与理论结合的前提下保证技术的不断创新，进而加快生产效率，才能大幅度的提高企业效益[3]。

4.我国的造纸机械旋转件动平衡技术的应用以及发展趋势

现今的造纸企业对于造纸机械旋转件动平衡技术的应用程度有大有小，但随着科学的不断进步以及人类对纸张需求量的增加，越来越多的造纸企业会逐渐全面的对造纸机械旋转件动平衡技术进行使用，因为只有如此，才能在确保质量的同时，加快生产效率。并且也正是随着社会各方面对纸张需求量的增加，使得我国造纸机械旋转件动平衡的技术改革问题不断突出，相关机构开始积极地制定相应制度，并且采取应对措施，令造纸业的造纸机械旋转件动平衡技术改革效果越来越明显，由此可以看出造纸机械旋转件动平衡技术在我国的重要地位。相信在未来几年甚至几十年后，我国造纸业中的造纸机械旋转件动平衡技术将会进入一个新的技术领域，来引导我国的国民经济以及国民产业发展，进而促使科学技术的不断进步，使得造纸领域与科学技术紧密相连[4]。由此，不得不说造纸机械旋转件动平衡的技术革新发展前景正积极地呈现出其勃然的活力。

5.结论

近些年来，我国在造纸领域取得了相当大的发展，并且伴随着科学技术的逐渐提升，造纸机械旋转件动平衡技术逐渐的与先进的科学技术所结合，在很大程度上促进了我国经济的增长，在造纸领域中科学合理的使用造纸机械旋转件动平衡技术，能够将生产效率大大提高。正是由于造纸机械旋转件动平衡技术的重要性，我国将这项技术编入了现今的实验研究重点项目之中，这就令在造纸业方面，新技术被源源不断注入，为造纸业的发展，打下了良好的基础，也为我国的经济建设起到了重大的推进作用。

参考文献：

[1]张辉.造纸机械状态监测与故障诊断技术的应用与进展[J].中国造纸，2011（11）：50-51.

[2]刘石，屈梁生.全息谱技术在现场动平衡前故障诊断中的应用[J].振动、测试与诊断，2012（4）：270-274.

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Abstract: In the application frequency conversion papermaking equipment, tension control is a problem in the paper industry. This paper structures model of the tension control system in papermaking equipment, and tension values are collected through the tension inspection device, and are received and determined by PLC， the direct tension control system is eventually formed, which effectively guarantees the constant tension. Meanwhile， by using the Simulink toolbox， the simulation of tension control system in Matlab software environment is simulated and analyzed, and the feasibility of tension control system in the application of papermaking equipment is eventually confirmed, offering a direction for thefollow-up research and development of the tension control system.

关键词： 张力控制系统；变频造纸设备；造纸机械；Matlab

Key words: tension control system；frequency conversion papermaking equipment；paper making machines；Matlab

中图分类号：TS736文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0078-02

0引言

造纸业是我国国民经济重要的基础性原材料产业，具有技术和资金密集以及规模效益显著的特点，其产业关联度较大，市场容量和发展潜力大，并逐步成为拉动农业、机械制造业、化工、印刷等产业的重要力量，为我国经济发展做出了突出贡献。传统的造纸业主要采用大功率的SCR直流调速控制系统，具有能耗量大、维修复杂、抗环境能力差、安全可靠度低等缺点，轻则无法保证生产出来纸张的质量，重则出现机器损坏。与原有的直流调速技术相比，交流变频调速技术不仅具有卓越的调速性能，还具有良好的节电性能，制造工艺简便,制造成本低,填补了以往的技术空白，因此被广泛应用于造纸行业。

交流变频调速技术目前被公认为最有前途的交流调速方式，它继承和发挥了交流电机本身固有的优势，如结构简单、可靠性高、动态响应度高、耐用性好等。对造纸业而言，在其制造过程中，对造纸机的主要控制要求包括线速度同步、负荷分配功能。速度链功能以及张力控制，另外还有一些其他控制要求如爬行、紧纸、急停等。而目前在对造纸机器控制系统的研究中，对张力控制系统的研究越来越成为研究的热点，张力控制系统可以有效地控制纸幅张力，保证其稳定性，从而保证了纸机生产线的稳定性，避免出现纸幅断裂情况。纸幅张力控制一般由直接控制和间接控制组成。其中，直接控制一般用于大型、高速纸机的张力控制。

1造纸机工艺流程概述

按照纸张的成形过程可将造纸机分成网部、压榨、前干燥、施胶机、后干燥、压光机、卷纸机几部分，具体结构见图1。在造纸过程中，流浆箱先在网部完成纸浆的脱水成型工作，再将纸浆运送至压榨部进一步脱水，并使纸层均匀展开，接着在前干燥中烘干纸张，之后通过施胶、后干燥以及压光、成卷，行车将纸卷吊至复卷机，对纸张切边并分割，以满足顾客需要。

[纸浆][网部][压榨][前干燥][施胶][后干燥][压光机][卷纸机]

图1造纸机的工艺流程

2张力控制理论分析

张力控制一般由直接张力控制和间接张力控制组成。直接张力控制通过张力传感器对张力数据进行检测，有效地调节了两个分部之间的速差值，使纸幅的张力最终达到了期望值。直接张力控制法具有精确度高、控制效果好、可操作性强等优点。但与此同时，这种方法的成本较高，不适合一些低速、小型造纸机的张力控制。而间接张力控制主要通过电气调节的方法有效地补偿了纸页间的张力，它实现了传动点机械特性的软化。因此，在日常生产中，人们多采用直接张力控制的方式控制纸幅张力。

2.1 张力检测原理

在进行检测时，一般将张力传感器安装在纸幅导纸辊的支撑轴下方，在检测时只检测水平方向的张力值。当纸幅通过导纸辊时，其张力就被分解为垂直和水平方向的力，具体情况见图2。

将纸张的总张力设置为F，设导纸辊和轴承的重力为G，纸幅的夹角为α、β，则有：

FH=F（cosβ-cosα）

FV=F（sinα-sinβ）+G（1）

α、β角可以测得，纸幅的张力值F根据张力传感器的值可以计算出来，为提高检测精度，通常在导纸辊两端各安放一个张力传感器，测量值经处理器处理后所得平均值送PLC。

2.2 直接张力控制的实现

基于PLC的张力控制原理如图3所示。

首先先按照（2）式公式计算出输出速度给定值，再比较张力给定值和张力检测值的大小，及时调整速度给定，进而调整矢量变频器的输出频率。要想进行直接张力控制，就必须保证变频器的调节性能良好以及计算精确，从而实现系统的安全稳定运行。

f= （2）

式中：D――辊子直径（m）；f――变频器频率给定（Hz）； V――纸机工作车速（m/min）； p――电机的磁极对数； i――传动点的总机械传动比。

3张力控制MATLAB仿真

整个张力控制过程如图4所示，当张力实测值不等于张力给定值时，应采用给速度链增加附加速度的方式，有效避免纸幅出现过紧或过松的情况，防止断纸的出现。

已知期望张力值为65N。PID参数kp=0.5，ki=0.3，kd=0.6。仿真结果如图5所示，由图可知，初始时纸张张力为64.3N，运行25s后到达稳定值65N。仿真实验表明，系统完全满足张力控制要求。

[65

64.9

64.8

64.7

64.6

64.5

64.4

64.3

64.2][020406080 100]

图5张力控制MATLAB仿真结果

4总结

综上所述，为进一步提高造纸机的安全性和稳定性，防止纸幅断裂情况的出现。本文就张力控制系统在变频造纸设备中的应用做了详细的分析和研究，并提出了张力控制系统张力控制的两种类型，同时还进行了仿真模拟。本文通过Matlab软件环境下，Simulink工具箱对张力控制的仿真模拟，有效地分析和验证了其最终运行结果，从而验证了张力控制系统应用于变频造纸设备的可行性。

参考文献：

[1]郝彩霞.金属压力加工张力控制系统关键技术分析[J].高科技与产业化,2010(06).

[2]肖中俊,孟彦京,刘玉.张力控制在纸机传动控制系统中的研究[J].微计算机信息，2005，21(4).

[3]陈景文,孟彦京,王红艳.张力控制在纸机传动中的应用[J].中国造纸,2007,26(4).

[4]姚水莲.新型自动络筒机张力控制系统的分析与研究[J].纺织机械,2012(04).

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至全球性家族企业传承与发展的故事，敬请关注。

第一代：创业比创富还宝贵（1825～1864）

1825年，22岁的约翰·马修斯·福伊特从父亲手中接管了锁匠铺。当时，该作坊雇佣了5名锁匠。3年后，锁匠铺从狭窄的Hintere Gasse搬到了布伦茨河畔的Schleifmühle，更为宽敞的这里也随之成为公司总部的所在地，并有5名工人协助技术高超的老师傅处理不同作坊，尤其是造纸作坊的订单，以及维护临近纺织厂的机器正常运转。

随着实践历练，到1855年，约翰的创造性思维在参观巴黎世界博览会时获得了巨大启发——作为符腾堡州的五名锁匠和机械师之一，约翰得到了旅费补助，使他能够参加巴黎世界博览会这样的技术创新论坛。在符腾堡州商贸中心所做的报告中，约翰表述了他从这次国际工业盛会中得出的结论：“对小工匠作坊而言，如果不使用最先进和最好的机器进行规模化生产，形势将会十分严峻。而要应对来自英格兰的强力竞争，当务之急是通过创新实现专业化，并在市场中占据一席之地，而开拓精神、创新能力和实用技术是提高竞争力的关键。”

不久后，他就为自己的这一分析做了最佳示范：凭借自主研发的碎木机，他成为现代造纸业的先驱，并由此从斯瓦比亚的一个小锁匠铺，发展成为拥有30名员工的知名机器制造商。

碎木机驱动造纸产业 “走出去”的精神鼓舞着约翰。他不再满足于维修损坏的水轮，而是将热情投入到整个系统的建设中，改良进口机器的设计和驱动，并生产造纸机的备件。同时，他开始自己开发制造各种机器：纺纱机、碎纸机甚至打印机。

当时，人们通常使用纺织面料，如破布和废料，作为造纸的原材料。但随着政府和商业活动需要越来越多的纸，用纸需求急速增加，这些原材料已不能满足生产需求。如果使用木材造纸，则可以形成规模化生产，因为木材的数量极为丰富。

几乎与约翰同时，发明家（也是经验丰富的纺织工）弗里德里希·格特罗普·凯勒发现，木材也可用来造纸。凯勒会见了海德海姆的纸业生产商海因里希·弗尔特（Heinrich Voelter），并将林木造纸这一专利卖给了他。遗憾的是，由于流程不够成熟，工业化生产一直未能实现。

直到与约翰合作后，弗尔特才在木材造纸方面取得了突破性进展。因为就在1859年，约翰研制出了第一台碎木机，这台机器能够将木材磨成纸浆，这使得以合理的成本生产优质纸张成为可能。

碎木机的发明就这样帮助约翰书写了一段科技史，并为工业化造纸铺平了道路，纸张基于此变成随处可见、能批量生产的商品。而随着对纸的需求增加，碎木机订单激增，促使约翰不断扩大作坊规模，海德海姆也由此逐渐被打造成现代造纸业的发源地。

迎来工业企业家时代 1864年，约翰让他的儿子弗里德里希·福伊特（Johann Matth.s Voith）进入企业锻炼，并于1867年将这一业务蒸蒸日上的企业交给了儿子管理。此时，公司已有员工30名，这标志着福伊特集团身为正式的公司组织初具规模，一个新时代开始。

1864年起，海德海姆也被纳入到了跨区域的交通网络中，并从一个乡村发展成为一个繁荣的工业城镇——这尤其要归功于福伊特。由于能够对经济和社会提出具有激励作用的解决方案，所以，作为一家企业的福伊特才能够不断发展——这种因果关系在今天仍然适用。

第二代：工业企业家时代（1864～1913）

1864年，在其他地方完成了学徒期和短工工作后，弗里德里希·福伊特加入了父亲的企业，并自行接受了8个“荷兰人”（纸浆精磨机）的订单。这是一个非常大胆的举措，因为当时既没有纸浆精磨机生产车间，也没有必要的机械设备。为此，弗里德里希扩建了Schleifmühle附近的厂房，并雇佣了新员工，保证了机器及时交付。

对于儿子的风险偏好，约翰持部分保留意见。他乐于接受技术方面的实验，但对创业决策持异常谨慎的态度。不过，接下来的若干年间，福伊特发展迅猛，并开始向海外扩张，从一间锁匠铺发展为一家全球公司，还获得无数荣誉称号，很显然与弗里德里希的商业魄力、开放的视野密不可分。简要概述弗里德里希的话：他拥有出色的组织才能、创新激情、冒险精神、开放的思想和家长式方法，他对公司进行彻底重组，开发新的业务领域，实现海外扩张，最终，使福伊特的名字响彻全球。

深耕造纸业 工业时代也是信息时代，这些汹涌的信息洪流主要是通过印刷品或手写纸张进行传播。如前所述，蓬勃发展的造纸业正是福伊特公司成功的奠基石。“通过发明实现专门化并占领市场”，这是约翰在1855年参观世界博览会后常说的话，而弗里德里希将这一想法付诸实践。当弗里德里希接手福伊特后，他首先进一步发展了碎木技术，并设计出了多个专用机器。1869年，福伊特凭借一种碎木机获得了第一项自己的专利。1873年，福伊特在维也纳的世博会上展出了碎木机，并因此获得了“进步奖”。

作为一个雄心勃勃的企业家，弗里德里希势必不愿局限于生产造纸机的单个部件。1881年，福伊特给位于德国内卡河沿岸Gemmrigheim的Raithelhuber Bezner&Cie.制造了第一台成套造纸机。在随后的几年里，通过不断扩展产品组合，福伊特生产出的产品可以满足各种市场需求——不同作业宽度和更高生产能力的造纸机，以及可以用来生产新闻纸、硬纸板和特殊纸的机器。弗里德里希巩固了福伊特在造纸机领域的市场主导地位。现在，福伊特生产的是能够将原材料加工成最终产品的造纸机。

把预料变成业务的真材实料 除了对纸的需求不断增长外，弗里德里希还意识到，德国还会对能源产生巨大需求。他清楚地认识到这一未来发展方向，并将福伊特的业务系统性地聚焦于此——造纸和能源正是当时的两大趋势。

这一远见大大加速了德国电气化的发展，并成为可持续的发电业务的支柱。19世纪70年代起，生产水轮机就成为了福伊特第二个主要生产项目——一个从核心业务中合理延伸出来的生产项目。造纸机本身就是由水轮驱动，而作为造纸机生产商，福伊特深谙这一技术的所有细节。水轮最终演变成为水轮机，并成为水力发电的一项关键技术。福伊特也因此摇身一变成为电气化的先驱。

1870年，第一台水轮机制造完成，福伊特也很快就赢得了“水力专家”的称号，因为福伊特水轮机总是能够完美地契合现有的水量和水头。1873年，福伊特将第一台混流式水轮机交付给海德海姆的纺织工C.F.Ploucquet，创造了一个新的里程碑。弗里德里希对最初由美国人发明的水轮机做出了革命性的改进，例如，增加活动导轮来控制水轮机的输出，不久混流式水轮机就占领了市场。

这也足以证明，在将创新理念转变为适销对路的产品方面，弗里德里希显示出了非凡远见。

第三代：兄弟三人渡难关（1913～1945）

在弗里德里希的支持下，加上创新的思维、缜密的规划和大胆的企业决策，这个昔日只有30名员工的车间，已经发展成为了拥有3000多名员工、以出口为主导的全球性企业。1913年，弗里德里希·福伊特去世，他为儿子们留下的是一家蒸蒸日上的工程公司。

新一代的福伊特掌门人履任时间是1913年至1945年间，时值科技成果百花齐放，也是一个社会、政治和经济动荡不安、危机四起的年代。电报网络将世界各国更加紧密地联系在一起，迈出了全球化的第一步；汽车、有轨电车、火车和轮船使人口的流动速度越来越快。准确地说，福伊特正是这种发展的重要推动力量之一。然而，两次世界大战、通货膨胀和全球经济萧条，都给福伊特公司带来了巨大挑战。

1913年接手弗里德里希管理福伊特的，正是他的3个儿子瓦尔特·福伊特（Walther Voith）、赫尔曼·福伊特（Hermann Voith）和汉斯·福伊特（Hanns Voith）。瓦尔特负责奥地利St.Poten工厂的扩建，为该工厂的壮大做出了重要贡献；赫尔曼负责处理海德海姆总部的商业事宜，在两次世界大战期间，扩展了公司的海外业务；汉斯则负责管理技术部。

这个时期的福伊特，三兄弟的治理同盟遭遇的最大挑战，来自两次世界大战。第一次世界大战的爆发使福伊特举步维艰——海外订单被迫终止，有200名福伊特员工在战争中丧生；通货膨胀使得生存非常艰难，福伊特用自己的应急货币向工人支付工资（这种货币曾短暂地在海德海姆充当法定货币）。

1918年，魏玛共和国成立，开始了更稳定的局面。由于三个兄弟的合理分工，福伊特逐步恢复壮大。就在1922年，福伊特见证了水力发电的另一个里程碑诞生：经过多年的准备，由维克多·卡普兰（Viktor Kaplan）教授发明的卡普兰式水轮机准备进入批量生产，而第一个卡普兰式水轮机模型已经交付。很快，卡普兰式水轮机就成为了该领域的标准化技术。卡普兰式水轮机主要用于河流发电站。这种水轮机的关键优势在于：借助可调导流叶片不仅能极大提高效率，还可用于低水头、大流量的电站。

好景持续的时间并不长。1939年第二次世界大战爆发，福伊特几乎丧失了其业务市场，整体产量急剧降低，造纸业近乎停顿。这次战争结束时，福伊特已面临全面崩溃：4000名福伊特员工中，有600名在战争中死亡或失踪，客户也已所剩无几。但是，当战争结束，福伊特很快再次迎难而上并征服了一切挑战。

第四代：重返市场领导者地位（1945～1982）

1945年后，德国迅速从战争创伤中恢复过来，福伊特亦是如此。在赫尔曼和瓦尔特分别于1942年和1947年去世后，汉斯成为了福伊特家族中唯一的男性继承者。作为一名深谋远虑的企业家，汉斯从未停止过对福伊特未来的思考。

他预见到福伊特家族的下一代——兄长赫尔曼的子女和他自己的六个女儿——不太可能参与对福伊特的管理。因此，1950年，他将Maschinenfabrik J.M.Voith公司（J.M.福伊特公司）转变为股份有限公司，即一家私人有限责任公司。而为了应对战后重建的沉重负担，汉斯聘用了首位“外部”高管来共同打理公司的管理工作：1932年，24岁的经济学毕业生雨果·鲁普夫（Hugo Rupf）加入了福伊特。这两位密友开始着手重建公司，人道主义企业家汉斯和商人雨果的能力优势实现了完美的互补。

不过，汉斯和雨果最初面对的是依旧严峻的现实——国家仍处于四分五裂的状态；由于没有原材料和客户，而留下的少数员工中又大多营养不良——福伊特最初不得不缩减规模，从事小型桥梁维修、美国军用卡车修理、火车翻新甚至于生产炖锅等业务。在汉斯和雨果的努力下，福伊特逐渐成功地恢复了J.M.福伊特公司以往的实力，此前极为密切的海外合作关系也得到迅速重建和扩展。战争结束仅一年后，福伊特便接到首批出口订单。尽管煤、原材料和人力持续短缺，所有订单仍顺利交付。

全球经济增长也重新激活了对纸的巨大需求。1966年，福伊特为瑞典的Holmens Bruk造纸厂建造了当时世界上最大的新闻纸制造设备，该造纸机幅宽9米。不仅如此，早在1960年，在当时保护环境和节约资源还未被社会关注的年代，福伊特就发明了浮选脱墨法。这一方法可将印刷纸张中的墨迹去除，福伊特也因此成为纸张回收过程中资源节约工艺的先驱。

战后经济的复苏最终帮助福伊特在全球范围内实现了大幅增长。短短几年间，福伊特的员工总数再次达到4000名。此外，福伊特还于1956年和1963年分别在克赖尔斯海姆和慕尼黑附近的加兴开办了分工厂。在蓬勃发展的过程中，福伊特不仅再次重拾核心业务，还基于市场需要开拓除了新的业务，甚至还收购了一些稳健且收益丰厚的金融控股公司——这也是通过股权和收购扩大发展的第一步。二人治理公司表现出深谋远虑的一面。

1971年汉斯·福伊特去世后，福伊特家族成员全体“撤出”公司的日常管理，将家族的角色定位为企业的“守护神”，管理与经营全部交由职业经理人打理。雨果·鲁普夫成为塑造公司未来的继任者。最初，他出任福伊特管理委员会主席一职，自1973年起开始担任监事委员会主席。正是在20世纪70年代这个时期，雨果·鲁普夫创立了“福伊特章程”（Voith Charter）。这一章程至今仍被许多其他企业奉为管理蓝图。在“福伊特章程”中，最重要的机构是监事委员会，即所谓的股东委员会，成员包括股东代表以及独立的杰出企业家。

第五代：职业经理人治理新纪元（1983年至今）

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【关键词】纸机；电气传动；故障；变频调速

目前在纸机电气传动方式已由传统的直流及可控式传动方式转变为了现代化的交流变频调速传动方案，显著提升了调速的精度，提高了响应的灵敏度，同时扩充了调控的范围。交流变频调速系统主要是采取过程现场总线控制调控方案，驱动性能较优，可控制度高。现今在造纸领域已有了相对广泛的应用。然而在电气传动系统运行过程中可能会受到纸机外部工艺参数变化的影响，同时会对车速的稳定性带来一定的负面影响，因此，时常可能会导致停机、硬件缺损等故障，影响了工艺制造的连续性。基于此，以下主要对纸机电气传动系统的一般故障及检修方法进行了分析与研究。

一、外部故障导致纸机车速不稳定检修分析

影响纸机车速稳定性的因素不仅包括设备的电源频率、电压、变频器设置，同样与纸机外部工艺参数的变化有一定的联系。一般可以将纸机车速不稳定故障细分为造纸工艺故障方面的外部故障与变频器内部故障等。以下则主要介绍纸机内外部故障的检修方法。

（一）造纸工艺参数不稳定检修

若纸机造纸工艺参数不稳定，不仅会给电气传动系统带来额外的传动负担，同时会对变频器的正常运行造成影响，直接提高了系统故障发生的可能性。可能引起纸机网部的真空度、压榨区域的压力、浆料上网部分的浓度出现变化，致使浆料不能完全脱水，系统烘缸内排水不通畅，在更换纸机辊筒后且可能导致辊筒直径参数发生变化，影响了纸机车速的稳定，进而导致纸机不能正常完成抄造作业。以长网多缸式高速纸机造纸工艺参数不稳定为例，在纸机的软压光与施胶更换辊筒后，由于其具体的直径参数与系统内部变频器所控制的速度参数有一定的误差，因而导致在纸机运行过程中辊筒速度不稳定，同时所流通的电流也有其差异，进而造成断纸现象出现较为频繁，影响了纸机操作运行的稳定性。分析故障原因，主要是由于纸机系统在更换辊筒后，造纸工艺的直径参数产生变化，导致辊筒压力失衡，致使纸幅既定压力发生变化，导致其强度降低，进而出现断裂。与此原理类似，当系统压榨部分上、下机辊筒的参数出现误差，同时会造成系统压力失衡，无法带动毛布的稳定运转，导致其强度降低，进而损坏，因而导致系统传动单元出现停机现象。

检修处理：如发现纸机辊筒失衡，且电流出现异常的摆动现象，首先需要实施空车调试，确定导致失衡的原因，并立即调节系统显示部分，观察变频器的速度参数能否即可稳定。若发现纸机更换辊筒部位存在负荷分配问题，则首先需对系统负荷分配控制端口进行检查，确认是否存在误差。若系统并无出现上述问题，则需迅速检查变频器的转矩补偿参数的设定，确认其是否与系统电机参数保持一致，并进一步合适辊筒直径与系统中高参数测量的准确性及其与变频器速度参数的符合性，及时调节变频器参数，直至车速稳定。由于此类故障发生的可能性较大，因此，在更换系统上、下机辊筒时，需详细测定其中高及直径参数，检查担任负荷分配的控制系统的稳定性，确保纸机外部工艺参数设置的准确性。

（二）机械故障检修

首先，检查纸机连接器与纸机速度传感器的机械连接是否完好。其次，拆开纸机设备的联轴器，仅保持电动机运转，判断故障的来源。再者，若设备在转动方面声音出现异常，且有其明显的周期性，同时能够观察到机械设备的周期，则可判定为机械故障。

二、内部故障导致纸机车速不稳定检修分析

内部故障的首要原因是由于系统变频器出现故障而导致的纸机车速问题，其次则是由于首都受到外部较为恶劣潮湿及高温等环境影响而导致的绝缘穿孔、击穿现象。由于变频器自身元件在长时间使用情况下会出现老化问题，进而导致电容失效，产生漏电。在纸机传动系统中变频器的一般故障多表现为变频器过热、过载、过流、电流波动幅度较大、输出不稳定等。通常会导致变频器电路中的部分模块损坏。因此，在纸机电气传动系统出现内部故障时，首先需要检查系统内部变频器各信号线、负荷分配点及反馈线之间的连接是否正常，变频控制器程序所设置的参数范围是否发生了变化，检查程序执行的正确性，核实变频器转矩补偿参数设定的合理性，确保变频器所设定的默认参数与电机参数的一致性，掌握变频器参数调节的合适度，观察其电源输出的平衡性与电压的波动幅度，查看变频器电容器是否出现老化现象等。

同样以高速文化纸机在其运转操作过程中的故障为例，其三烘分部在纸机运行过程中出现跳停现象，当时变频器电机功率为160KW，值班记录显示变频器曾出现电机温度、电流异常问题，电流波动幅度较大。经检查排除了纸机电机电缆与传感器故障问题，为维持纸机的正常生产操作，更换变频器后保持正常开机操作，此时变频器并未出现瞬时过载问题，因而分析故障极有可能是由于变频器自身的驱动问题，在检修时对变频器主回路电流进行检测，观察其驱动回路模块是否被击穿。由于该纸机电气传动系统中变频器已经运行超过5年时间，因此分析驱动元件可能存在老化的可能性，在检修过程中，同时发现驱动电路板电容有轻微的漏液痕迹，因而对系统中老化的光耦进行更换，在完成维修后，进行试机操作，设备恢复正常。因此将其归结为系统驱动电路老化所致。为确立系统驱动电路的问题，一般可在为通电时，对比系统线路的电阻与通电时的区别，确认电压是否出现失衡与失真现象，并采取针对性的解决措施，消除系统故障。

结束语

综上所述，在纸机电气传动系统的运行过程中，系统故障产生的原因除开内部变频器自身产生的故障外，通常与机械设备连接及外部造纸工艺参数的设定有显著的关联。因此，维修人员不仅需要掌握纸机电气传动系统的结构原理，具体的调试方法，还需了解整个系统的拖动机械与造纸工艺流程，并根据系统故障实际判定产生故障的原因，进而迅速采取措施解决运转问题，保持纸机在运行过程中的稳定性。

参考文献

[1]于衍星.高速纸机电气传动控制系统的设计与选型[J].中国造纸，2009，01：46-49.

[2]孟彦京，陈卓.几种现场总线协议在造纸机电气传动中的应用[J].化工自动化及仪表，2010，02：70-72.

[3]梁云斌，覃琪河.1760纸机电气控制系统改进简介[J].纸和造纸，2010，04：9-11.

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1.1制造业同机械制造工艺的关联

具相关调查显示，制造业涉及的内容很多，例如：电子、轻工、纺织、化工、机械、食品等。由实质来看，机械制造工艺不但作为制造业的基础，同时也是进行创新的过程，同时，机械制造工艺更是现今制造业的根本。主要包含以下两方面内容：其一，在制造业中大量应用机械制造工艺有助于促进工艺及制造业的发展；其二，机械制造工艺的发展与转变突出了制造业内先进的技术。因此，制造业同机械制造工艺之间是互相辅助、互相促进的关联，二者缺一不可。

1.2制造业同机械制造工艺的应用

对于制造业来讲，其规模较大，由其同机械制造工艺间的关联可以发现，在机械制造期间，不管是商品的研发还是设计，都需要基于现代设计的思想层面上。由本质上转变了以往设计方法、思想及模糊设计、计算机辅助设计等制造设计。在以往的设计内容中，其类别主要包含：技术设计、方案设计及工艺设计，内容较为狭窄。现今，设计范围不断扩张，由商品的制造、计划、检验、维护、营销、回收等各个流程都体现着全面设计。

2机械制造工艺的可靠性

2.1机械制造工艺可靠性的定义

对于机械制造工艺来讲，其对民众的生活有着十分巨大的影响，需要先经过实验检测，保证其可靠性及安全性。利用分析、控制等方法确保商品的质量，并且深入开发商品的价值。很多机械制造方法想要更加完善的对商品进行精确评价，保证生产的可靠性，就创建了很多机械制造工艺评估系统。例如：故障的出现几率、工艺的安全性、平均维修故障的时间、工艺的稳定性、自我修正性等。对其创建了有关处理措施及选取原则。

2.2机械制造工艺可靠性的建模

由于商品的可靠性与安全性是在进行孔位特性加工期间出现的，因此，应先明确掌握影响商品可靠性的因素，从而确保商品的质量。所以，可以采用建模的方法进行操作。例如：Bayes的方法，利用相关专业人士的判定，保证机械制造工艺的质量，掌握各个孔位的特性。最终明确特性后，依据对关键孔位进行加工的时间、才可以创建机械制造工艺的模型，保证可靠性能。

2.3对影响机械制造工艺可靠性的条件进行控制

一般来讲，决定商品可靠性程度的条件就是关键孔位特性的加工操作，其也是影响机械制造工艺的重要条件。加大对此类影响条件的分析及调控力度，才能够确保机械制造工艺的质量，全面发挥其真实功能。可以从模糊评估的方法入手，然后测量关键孔位的各自特性，获取参数，对其进行分析、观察，明确各个孔位特性所要进行的工序内容及流程，做好控制工作。最终通过多元统计的技术进行控制。假如想要降低机械制造期间出现故障、问题的几率，就需要全面考量工艺的事故发生原因，并以此为基础制定维护方法及预防措施，从而高效价降低在机械制造方面的成本投入，确保降低事故发生几率，提高企业经济收益，增强企业市场竞争能力。

2.4对机械制造工艺的可靠性进行评估

对于机械制造工艺来讲，评定其可靠性的方法主要包含以下内容：其一，指标级评估；其二，系统级评估。在系统级评估中，能够评价出商品的全部性能，利用实验的方法检测出商品的质量及可靠性标准，进行换算，从而得出结果，评估机械制造工艺的水平。然而，需要注意的是，在评估前需要精准的预测商品的可靠性。然而，在实际生产期间，因为受到经费、场地、时间等局限，经常不可避免的消耗大量商品进行实验，并且如果实验的时间较短，很容易出现错误信息，进而影响了商品的可靠性结果。因此，较为常用的评估方法就是威布尔分布法，依据相关商品关键孔位特性的实验，从而获取较为精准的信息，通过孔位的特性数据评估机械制造工艺的可靠性能。

3机械制造工艺的特性

3.1机械制造工艺的关联特性

由机械制造工艺的技术方面来看，较为科学的工艺制造技术不但可以在制造期间予以体现，同时还可以反映在商品的设计销售过程中，将这些环节密切联系在一起，形成框架结构。唯有利用周密的调控，才可以形成良好的技术效益。如果期间发生一点小疏漏，都很可能对整体制造工艺造成影响，所以，相关工作人员需要保证各个环节的密切联系性，从而确保工艺顺利实施，增加企业资金收益，提高企业的市场竞争能力。

3.2机械制造工艺的全球特性

在世界上，所有的物质都处于全球化环境中，伴随着经济的不断发展，机械制造工艺的重要性越来越突出，占有重要的地位。现今，机械制造工艺竞争越来越激烈，各类科学、先进的技术如雨后春笋般不断涌现。对于制造企业来讲，想要保证自身在激烈的市场竞争局面下得以生存，并进一步发展，就需要提高自身企业的机械制造工艺水平。

4总结

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关键词：机械制造；低碳；制造理论；技术

引言

由于社会快速发展，以往为了发展国家经济，大量开采资源和能源，导致严重破坏能源资源，出现生态环境破坏等问题，现阶段已经具备比较先进的低碳理论，为了健康持续发展国家经济，需要不断研究低碳理论和技术。

1低碳制造理论的基本概述

1.1低碳制造理论技术内涵

从本质上来说，低碳制造技术就是以最大化利用资源以及最小消耗能源为依据的现代制造方式，可以进行低碳生产，并且保证能够达到相互统一保护生态环境和机械生产的作用，实际生产过程中，为了满足以上目标需要在每个生产环节中都采取有效的措施，尤其是生产制造、物流运输、机械生产以及资源利用等阶段，以便于能够达到增加节能减排作用，提高资源利用率。在传统机械制造技术中逐渐发展形成低碳机械制造技术，此外还可以有机结合制造技术、环保观念、降耗技术、节能技术等，建立低碳制造技术，从机械制造方面来说，低碳制造技术具备一定作用，能够在一定程度上优化和改进机械制造技术。经过不断发展和进步，已经具备先进的低碳制造技术，存在更加丰富的内涵，现阶段，主要包括以下几方面低碳制造技术。

1）应用清洁能源技术。

目前，应用清洁能源技术主要有潮汐发电技术、生物质技术、水能技术、沼气能技术、太阳能技术、风能技术等，合理利用上述技术，不但可以降低消耗传统煤炭、石油能源的产量，还能够有效降低排放污染的含量，达到保护生态环境的目的[1]。

2）低碳设计制造技术。

低碳设计制造技术主要基础就是生产流程、制作设计方法、模型设计等，能够涉及很多领域。现阶段，主要包括以下几方面低碳制造技术，低碳制造设计数据库、低碳制造设计优化模型、低碳制造设计标准、低碳制造设计评价基础与流程、低碳制造设计方法和原则。

3）低碳制造技术。

对发展低碳战略方面来说，最关键的就是制造技术，低碳制造技术是面对实际机械生产的。在现阶段低碳制造技术主要有制造过程低碳技术、制造工艺低碳化、车间低碳技术优化等，实际应用低碳制造技术主要就是处理废弃物、循环利用废弃物，处理报废品、废弃以及油污[2]。

1.2低碳机械制造体系

低碳机械制造能够被当做在生产过程和系统资源，释放二氧化碳的浓度比较低。现阶段，使用产品、物流运输、资源利用、生产制造等方面应用低碳机械制造技术。实际生产过程中，依据相关方式来提高利用资源的效率，在生产制造、物流运输进行节能减排，从而达到机械制造目标。低碳机械制造体系包括原材料的开发、生产过程低碳能源和低碳化、低碳设计技术等三方面构成。其中由生态化设计、模块化设计以及轻量化设计构成低碳产品，低碳生产过程由生产管理、加工工艺、加工设备构成，原材料和低碳能源包括能源和原材料[3]。

2机械制造中低碳制造技术的应用

2.1轻量化设计

轻量化设计基本原则实际上就是在具备一定产品使用性能基础上，保证降低产品重量。轻量化设计是集性能、成本、配套设备、总量的一种综合设计优化方案，轻量化设计主要就是能够降低产品加工生产过程中材料的消耗，以便于整体增加利用能源的效率，达到有效控制产品碳排放量的目的。轻量化设计在物流运输工程中降低污染排放以及能源消耗，例如，运输车尾气。德国奥迪公司首先合理应用钢的强度和铝的轻质的特点进行设计，能够降低车身重量，达到降低设计制造的能源消耗，起到保护环境的目的[4]

2.2模块化设计

模块化设计基本原则实际上就是依据不同需求来优化组合功能模块。模块化设计机械产品属于实用的、前沿的一种设计机械产品方式，现阶段，由于不断发展绿色环保、可持续发展，已经在航空航天、机械、军事、电子等领域广泛应用低碳制造技术。模块化设计核心实际上就是依据不同系统功能把系统分为不同步模块，然后优化设计组合不同需求模块，形成不同的产品。机械产品设计的时候会出现一定非功能单元。实际应用生产的时候如果利用相同标准来衡量非功能单元，会在一定程度上浪费能源和资源，极大程度影响产品使用功能。以此衡量优化机械产品的时候应用模块化设计能够保证在正常产品功能前提下，尽可能降低资源浪费和能源浪费。模块化划分机械产品，利用功能模块来制造机械产品，达到降低成本的目的，以便于及时改变低碳制造技术问题[5]。

2.3生态化设计

生态化设计基本原则实际上就是设计生产产品时，应该充分分析资源循环再利用和环境影响的相关问题。现阶段，国内不断发展绿色生态文明，已经广泛应用生态化设计。在设计产品的时候，不可以仅仅考虑片面利益，也应该分析环境影响。在选择设计原材料的时候，应该充分了解、使用绿色环保、可降解、可再生的材料。此外，也要增加利用效率和降低环境污染。生态设计中应该包括废物利用和回收，尽可能重新制造能够被翻新、降解的产品。生态化设计可以降低产品报废、生产以后环境污染问题，具备一定应用价值。

参考文献

[1]刘献礼,陈涛.机械制造中的低碳制造理论与技术[J].哈尔滨理工大学学报,2011,16(1):1-8.

[2]陆明.机械制造中的低碳制造理论与技术应用[J].才智,2011(29):38.

[3]李大涌.机械制造中的低碳制造理论与技术应用[J].黑龙江科技信息,2014(17):41.

[4]王琴,王天宇.机械制造中的低碳制造理论与技术[J].农家科技（下旬刊）,2014(11):228.

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1.1绿色制造技术的内容

绿色处理。绿色处理，即对机械制造过程中产生的废气、废液等废弃物运用一定的设备进行处理或回收利用，从而实现污染物质向无污染物质的转化。

1.2绿色制造工艺的技术基本类型

1.2.1降低能耗工艺技术。降低能耗工艺技术是机械制造过程所采用的绿色制造工艺技术之一。它主要是通过减磨和采取低能耗的施工手段等技术手段，来实现能量损耗降低和加工水平提升的目的。机械制造的过程需要消耗大量的能量，而通过原材料或能源所产生的能力，只有一部分被转化为有用能量，另一部分则被直接消耗或浪费掉能量。例如，在摩擦过程中，会损失一定的能量，这些能量很可能会对机械制造工艺造成一定的影响，降低加工工艺的可靠性。

1.2.2节约型工艺技术。节约强调的是对原料及能源的节约。其主要是通过适度简化生产工艺来实现的。一方面，从设计角度，在设计产品时，通过精密的计算合理确定零件的重量和数量，从而提升对原材料的利用率。在工艺上能通过采用新的刀具，增强刀具的使用寿命以及降低刀具使用的能耗。采用干式加工技术，实现资源的节约使用，降低对环境的污染；通过运用先进的制造技术实现对毛坯的预先优化处理，尽可能减少制造过程对原材料的消耗。

1.2.3环境保护型工艺技术。环境保护型工艺技术是利用工艺技术，减少或消除制备过程中产生的对环境有污染的物质。该工艺技术是保护生态环境最直接、最有效的方法。在加工过程中将所需的要素输入系统时，系统默认将和产品生产无关的物料进行输出。通过该技术可以实现对机械生产末端无关物料的处理，从而减少废液、废气对环境造成的污染。

1.3绿色机械制造工艺技术的重要意义

随着资源节约型社会的提出以及全国各地节能环保、循环经济工作的大力开展，绿色理念、低碳理念已经深入人心，这为我国建设资源节约型社会、友好社会创造了良好的发展环境。作为国民经济的重要支柱产业，制造业也顺应这一趋势，积极推进工艺技术的研发和创新。在传统制造业中，由于长期未考虑环境和资源浪费的问题，使得生产过程产生了许多废气、废水，不仅资源没有得到充分的利用，更对环境造成了严重的污染。随着绿色机械制造工艺的提出和应用，传统的加工模式正逐渐向清洁生产以及废弃物循环利用的发展模式转变。如今，社会需要的产品是高质量、低能耗的产品。因此，只有运用绿色机械制造工艺技术，充分考虑资源的利用和环境保护等相关因素，才能使资源得到优化配置和合理利用，实现环境效益与经济效益的双丰收。

2绿色制造技术在机械制造过程中的应用

2.1在产品设计中采用绿色设计结构

机械产品的绿色设计结构是在设计机械产品的时候就充分考虑机械对环境的影响以及对社会的作用，然后对机械产品的质量、寿命进行控制，设计出质量优等、使用寿命长、环境影响小的机械结构。最好的设计是机械能够循环使用，且生产产品时能够尽可能地减少产品的生产时间。

2.2选用低毒、无污染绿色原材料

绿色机械的首要条件是其制造机械的材料必须是绿色的。如今，材料科学经过几十年的飞速发展，现在已经到了一个新的高度。很多以前使用的严重污染环境的材料，现在大多都有了环境污染小甚至无污染的材料替代，这就为绿色机械提供了新的发展基础。企业在发展过程中，不能一味地注重经济效益，而不注重环境的保护。应该在生产过程中使用低毒无污染的材料，走可持续发展的道路。

2.3采用绿色机械制造技术和工艺

在使用绿色材料制造机械的同时，我们应该改进原有的生产工艺，将过去高耗能、高污染的工艺进行改良和替换，提高生产效率，降低生产成本。对于那些已经有新的工艺替代的产品，应该坚决采用新工艺，淘汰旧的低效率、高污染的工艺。这样在产品制造过程中最大限度地减少环境污染，降低能耗和原材料损耗。现在广泛使用的大量的绿色制造的新工艺，从其实现绿色的途径不同可以分为如下三类：

（1）降低能耗型绿色工艺。在机械制造过程中通过降级能源的消耗实现绿色制造的工艺；

（2）降低原材料消耗的工艺。将生产工艺进行改良，缩短工艺流程，改用新型的原材料等方式来降低原料消耗；

（3）降低污染的工艺。生产过程中产生的废弃物进行回收再利用，减少对环境的污染。

2.4采用绿色的机械产品包装技术

最终产品的包装应该摒弃华而不实的包装，采用能够回收再利用的包装或者对环境污染的绿色包装技术。除了包装采用绿色包装外，还应该考虑包装的生产成本，将包装的成本降至最低。现今使用较多的包装材料有木板、纸箱、泡沫塑料、气泡垫等。这些包装材料都属于不可再生资源，且有些材料降解缓慢，会对环境产生很大的污染。因此，应该开发出一种无污染的能循环使用的包装材料。

2.5采用绿色的机械产品回收技术

绿色结构设计中，设计环节就考虑废弃的产品的回收利用，避免报废的产品对环境造成的污染。这就要求采用绿色技术对报废的产品进行最大程度的回收利用。这样不但减少了污染，还能节约原料，进而节约了生产成本，产生非常良好的社会效益和经济效益。在这其中，企业应该重视回收那些有毒有害的零部件，使之再利用，做到无污染处理。

3推进绿色制造技术路径的思考

由于发达国家不断加大对环境的保护力度，使得众多的高污染企业转入发展中国家。这些发展中国家为了得到一些经济效益，提高本地就业率，不得不接受这些高污染的企业进入。这就导致一些地方成了高污染企业的天堂。我国由于机械制造也仍处在发展阶段，因此在大量外资企业进入的同时夹杂着为数不少的高污染企业。我国应该抛弃这种先污染后治理的发展方式，拒绝高污染外资企业对我国的污染转嫁，应该采用绿色制造的理念进行可持续发展。

3.1加强绿色制造技术研发进行技术创新

要将绿色制造的理念落实到机械制造的生产过程中，必须不断发展新的技术，即实现技术创新。要在综合考量社会发展需求、当前经济状况、现今行业生态状况等因素后，结合影响绿色机械制造工艺的机械产品性能、寿命、环保等几个重要因素，进行技术创新。具体要求要做到如下五个方面：

（1）废弃物回收利用的技术创新。将废弃物无公害化处理，最好是回收再利用；

（2）干式生产技术的创新。在旧的生产工艺中，由于使用冷却液，产生了大量的废液排放。新的工艺不适用冷却液，且简化了生产工艺，从而降低了生产成本；

（3）虚拟制造技术的创新。在实际生产中，大批量生产前生产一些工艺样品，以发现其中的缺陷。若用虚拟制造技术，不用实际进行生产，这样降低了原料损耗，降低了生产成本；

（4）工艺模拟技术的创新。通过该技术能够调节工艺参数，优化工艺条件，提高产品质量；

（5）净成形技术的创新。这种技术能够降低毛坯制造时的能耗和原材料损耗，降低产品的生产周期，从而降低了成本。

3.2建立绿色生产监督体系，完善绿色监督机制

良好的机械绿色生产，离不开强有力的监督。这些监督包括企业内部自我监督、企业之间互相监督、政府职能部门监督、公众监督等。通过这些监督方式对企业生产前、生产中、生产后进行监督。在对绿色生产进行监督时，应该尽可能地让公众参与进来，实现全民广泛监督，这样能对由政府部门主导的法律强制性的监督起到很好的补充作用。

3.3创新绿色制造技术激励机制，提升企业绿色制造的动力

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关键词：机械制造；绿色制造技术；应用

1概述

我国机械制造业在近年来得到了较快的发展，也取得了一定的成就，已经成为了我国支柱性产业之一，但机械制造业也是用水用电大户，会排出大量的工业废水、废气、废物，一直以来都存在着低效率、高消耗的问题。据统计，我国机械制造业每年都会产生数以亿吨计的工业废水、废气、废物，造成了严重的污染，也消耗掉了大量的宝贵资源。在这种情况下，社会各界都亟盼在机械制造过程广泛应用绿色制造技术，为节能减排、营造和谐社会做出贡献。文章就机械制造过程绿色制造技术应用进行探讨。

2绿色制造技术概述

绿色制造技术是在传统制造技术的基础之上发展起来的，采用新型节能材料和先进制造技术来进行制造生产，使得制造出来的产品对环境污染小、成本低、质量高。

2.1绿色工艺

绿色制造的重要一环就是绿色工艺，清洁生产与绿色工艺紧密相关、密不可分；绿色工艺是指那些既能够降低环境影响，又能够保障产品质量的机械制造工艺技术；通常而言，绿色工艺有以下一些实现途径：（1）基于环境负荷的相对尺度来确定其影响自然资源、人体健康、生物多样性程度的评价；（2）对废物排放、自然资源利用，以及水体、土壤、空气可能造成影响的环境评价；（3）通过对原有设备和原有工艺机械改善来达到改变产品制造技术或者生产工艺的效果，将生态损坏、原材料消耗量、健康与安全风险、能源消耗、废物生量降低到最低程度。（4）将原材料、过渡产品在工艺过程中实现循环利用。

2.2绿色材料

绿色材料也被称为生态材料，是指在机械制造产品生产过程中选用那些对环境无害、无毒、噪声小、能耗低的材料，或者有一定的危害性，但是在应用一些相应措施之后就可消除或者减少的材料，具有较佳的环境兼容性。

2.3绿色包装

绿色包装指机械制造产品所采用的包装工艺、包装材料都务必要满足节能减排的要求。既要考虑到包装材料的可回收性、可降解性、成本，又要考虑到机械制造产品的质量优良、包装精美。在机械制造产品的包装阶段，要尽量选择节能环保、循环利用率高、耐用性强的高科技绿色材料，例如可以选择符合“3R1D”原则、可以自行降解、并且可多次循环利用的绿色包装材料。

3绿色制造技术在机械制造过程中的应用

3.1铸锻焊工艺绿色化

美国作为消失模铸造技术的发源，率先并领跑消失模铸造应用于工业生产，其产量己占世界产量的50%以上。随着工业技术的不断发展和创新，铝合金和黑色合金铸件的技术被美国、日本等发达国家发展的非常成熟了，并且己进入大批量生阶段。中国有26000多家铸造企业，消失模铸造企业仅100多家，中国铸件年产量己达2400多万t，消失模铸造产量仅仅20多万t。我国一汽轻型发动机用消失模铸造法生产的铝合金进气管，毛坯重由原来金属的3.39kg减少到2.84kg，机加工量减少30%，而且模具寿命提高了10倍。传统的铅锡焊料由于污染、抗蠕变性能差，已经完全不能满足电子工业对其可靠性、环境性能的要求。

3.2切削加工工艺绿色化

德国制造的加工中心中将有5%用气冷与性涂层刀具相结合来取代浇注式冷却。但采用油基磨削液有一个缺点，那就是在加工过程中会产生烟雾，使工作环境发生变化而不利于生产，而且过多的使用磨削液会造成成本的增加。在各种加工方式中，其资源的使用量及污染量居于前列，要改善这种情况，可以采用干冻磨削方式来加工。针对单件小批量零件需求，德国开发出数控干切削加工铸型，用于零件制造。同时，在机床切削加工过程，切削液的使用、存贮、采购都需要专门的物流系统和技术，会消耗掉10％-15％的加工成本，而若不能正确处理和使用切削液，那么必将会污染环境，危害到操作人员的身心健康，针对这种情况，可以将原来那种有害健康、高污染、高成本的湿切削过程用微量（MQL）技术、干切削技术来代替，进一步促进机械制造业的“绿色”。

3.3深孔钻削工艺绿色化

亚干式加工是控制环境污染源头的一项绿色制造工艺，它的优点是在切削的过程中没有污染，省去使用切削液造成的一切费用开支，大大的控制住了生产的成本。相对传统（湿式）深孔钻削中大量使用切削液进行冷却、、排屑，造成环境污染和成本增加的问题，在整个制造过程中做到对环境的污染最小和对资源的利用率最高。湿式深孔钻削中的切削力比亚干式深孔钻削中的切削力略小，湿式深孔钻削的刀具磨损和加工表面粗糙度值与亚干式深孔钻削的差不多，能够获得比较好的刀具耐用度和内孔表面质量。亚干式深孔钻削中切削液颗粒容易进入刀具与已加工面的接触区，及冷却效果良好，切削区温度较低，后刀面与已加工表面不易枯接，使两者之间的摩擦减小从而使已加工表面的粗糙度减小。

3.4绿色生态机床的应用

绿色生态机床是绿色机械制造技术的最新应用，它提出了一种全新的节能减排理念：降低使用机床时的能源消耗，并且减少机床的量，节省材料。据统计，为了确保机床的刚度，不得不占用80％的机床重量，而只有不到20%的机床重量用于对机床运动学进行满足。针对这种情况，应该从新材料、新结构两个方面来优化机床结构，降低机床的质量。新材料是指在机床制造材料中采用复合材料、陶瓷、人造花岗石（树脂混凝土）、碳素纤维等新材料，而新结构是指可以采用箱中箱结构机床、联机床等新型结构机床，能够让其具有热稳定性好、抗振性强、阻尼系数大等显著的优点。此外，要以产业化生产和先进技术为手段，以环保、优质、节能、高效为目标，以机械制造产品的全寿命周期设计管理为指导来开展废旧机床的再制造项目，充分回收利用废旧机床，这样一来，能够节约70％以上的材料，能够节约60％的能源消耗，生产成本仅为新品的50％左右。

作者:田炜 单位:呼伦贝尔学院

参考文献:

[1]李聪波，王秋莲，刘飞，等.基于可拓理论的绿色制造实施方案设计[J].中国机械工程，2010，21（01）：120-124.

篇10

关键词：机械制造过程；绿色制造技术；概念和特点；应用

近些年中，我国的生态环境严重恶化，各种资源和能源被大量消耗。因此，国家提出了科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会，希望从各个方面入手，提高我国生态环境的质量和水平，保障好生态安全。其中，在机械制造行业中，绿色制造技术就是一个有效的新型应用方式，对于促进我国机械制造行业的可持续发展，充分的保障生态环境的质量和水平发挥出了重要的作用。因此，我们需要对于绿色制造技术的概念和特点、绿色制造技术在机械制造过程中的应用问题进行全面的研究和分析，一方面使得应用这些新型技术的企业提高生产的质量和水平，实现应有的经济效益和社会价值；另一方面可以提升机械制造行业的质量，使其具有巨大的市场发展潜力。

1绿色制造技术的概念和特点

1.1绿色制造技术的概念

绿色制造技术，又称环境意识制造或者面向环境制造。这项技术在保障产品质量、功能、成本的前提下，对于制造的产品从设计阶段、制造阶段、使用阶段到最终的报废阶段进行优化处理，没有对于周边的环境造成严重的污染，保障了生态环境的质量和安全，充分的提高了资源和能源应用的质量和效率，使得机械制造的企业实现良好的经济效益和社会价值。

1.2绿色制造技术的特点

绿色制造技术主要有四个方面的特点。第一，应用绿色环保的材料。机械制造行业企业通过在生产中大量的应用绿色无污染的材料进行产品的制造，提高了产品的质量和安全程度。这些材料往往还具有可以进行循环应用或者是回收应用的特点，可以有效的降低企业的生产成本，提高产品的效率和在市场中的经济效益，最终完成企业的价值。第二，进行科学绿色的设计。绿色制造技术综合性的考虑到产品生产的质量、安全、产品的使用寿命、对于环境可能造成的污染等等因素来进行产品的设计工作，使得产品的结构和功能得到完善，产品的价值得到提升。第三，应用有效的绿色工艺。绿色制造技术充分的考虑到产品生产中资源应用效率的提高，对于周边环境具有较小的污染，充分保障机械产品生产的质量和水平，因此应用了众多新型科学的绿色工艺。第四，进行有效的绿色处理。绿色处理主要从两个方面进行体现。一方面应用科学方式提高了绿色产品报废的质量和水平，使其对周边环境的污染程度降到最低，另一方面对于报废产品中有效的资源可以进行回收应用，使得产品的结构和功能得到全面提高，充分使得绿色处理工艺的作用得到有效应用。

2绿色制造技术在机械制造过程中的应用

2.1合理的应用绿色材料

机械制造过程随着科学技术水平的提高呈现出来融合性的特点。因此，绿色材料需要有效的与众多的技术方式进行融合应用，一方面提高生产的质量和水平，另一方面使得生产过程对于环境污染程度达到最低，提高了生产的水平。比如：在自动化技术方式的应用下，一些绿化、环保类型的材料被有效的加工应用，通过自动化技术的各个单元，最终完成产品的生产，降低其对于环境的污染，同时提高了生产的质量和可控制性。如：自动化技术中的控制单元，其主要的作用是对于机械制造的整个流程、尤其是应用的绿色材料进行自动化的监督与控制。其主要的部件有：管理与控制机械，对于整个机械运行系统进行有效监督、管理、协调、检测。机械制造系统的作用单元主要是对于系统和应用的绿色材料进行有效的定位、对于能量进行有效的施加；而传感单元，其主要的作用是对于系统中的数据、尤其是应用绿色材料的信息进行有效检测与实时监控，最终保障系统达到最佳的运行状态；定制单元主要应用的意义在于对传感数据信息进行有效的研究与分析，并且最终制定出一系列的动作信号，对于其它方面的运行进行指导。因此，定制单元是机械自动化技术应用的核心单元。而程序单元应用的意义在于对机械自动化系统中的绿色材料进行有效性的工作判断，并且将判断的结果传递给定制单元，最终使得绿色材料应用的质量和水平获得较大提高。

2.2进行绿色设计工作的实施

虚拟化技术方式进行有效的应用，可以提升绿色设计工作的质量和水平。具体来讲，科学化的模型，有效仿真技术应用可以进行绿色制造技术应用方式的模拟。比如：建模系统、仿真技术、人工智能等进行有效的融合形成了新型的综合技术，我们在通过对于综合技术与系统仿真的应用，就可以对于绿色制造技术设计中的问题或者是可能存在的问题进行解决，使得产品的研发周期得到缩短，机械制造业的市场竞争力得到提高，使得生产出的绿色产品降低了对于周边环境污染的程度，同时还可以进行产品资源的有效回收应用，使得其有关的企业在市场中的影响力得到扩大，取得了良好的经济效益和社会价值。

2.3生产工艺的绿色化

机械制造系统的集成化方式可以使得绿色制造技术生产工艺得到充分发挥，使得产品具有绿色结构和绿色工艺特点。比如：将微电子技术、柔性制造系统技术、计算机辅助设计技术和绿色制造技术在机械制造系统中进行有效的集成，并且对于网络信息技术中的数据库进行应用，使得系统自动化结构得到优化重组，使得自动化系统的流程得到重新整合，对于其系统各个元素进行集中性统一，使得具有自动化和绿色环保特点的机械制造行业获得性能上的全面提高，使得新型的绿色环保材料被有效应用。从最终应用的效果来讲，集成化的机械制造自动化系统有利于降低产品的生产成本，提高产品的品质与质量，可以对生产中的废弃物进行有效的回收应用，最终使得机械制造行业的整体能力得到提升，对于生产中造成的环境污染问题进行了有效控制。

2.4绿色化处理方式的应用

绿色化处理方式的应用，使得绿色制造技术的质量和能力获得提高，最终使得机械制造过程提高了效率和经济效益，使得生产的产品具有良好的市场价值。具体来讲，绿色化处理方式主要通过两种方式来完成。第一，进行包装的绿色化。包装的绿色化指的是将生产出的机械产品进行安全包装，在自然的环境中不会出现任何污染问题。同时，包装所应用的材料可以在自然环境下进行有效的降解、回收进行反复的应用，极大降低了产品的成本，保护了周边的环境。第二，进行产品的有效回收应用。具体来讲，在进行产品设计和进行生产中需要有效的应用好绿色制造技术对于产品零部件和产品材料回收应用价值的大小进行评估。在产品报废阶段进行处理时需要混合性考虑到产品对于环境污染的大小，需要用合理化方式进行处理，对于有应用价值的原料进行回收，有效的提高企业的经济效益和社会价值，节省了一些原材料的成本，保护了周边环境的安全和质量，有利于人们的身体健康。

3结语

对于机械制造过程中绿色制造技术应用问题进行研究和分析，有利于机械制造企业有效的将绿色制造技术和其它先进的技术方式进行融合应用，一方面全面提高了生产的质量和效率，保障了生产的安全；另一方面可以对于绿色环保类型的材料进行充分应用，降低了对于周边环境污染的程度，实现了企业的经济效益和社会价值。

作者:任辉 鲁鸿强 单位:贵州大学机械工程学院