Файл: Вопросы снижения экологической опасности промышленной деятельности человека, и в частности автомобильного транспорта, сегодня становятся в мире одними из приоритетных в общегосударственных стратегиях..docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.03.2024

Просмотров: 15

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Фамилия автора: Бекбосынов С., Алибаева М.

Теги: Автомобильный рынок Безопасность Транспорт Экология Экология Казахстана

Журнал: Ізденістер, нәтижелер. Исследования, результаты

Год: 2015

Город: Алматы

Категория: Сельское хозяйство

Повышение экологической безопасности автомобиля при проектировании

Комплексный экологический анализ при проектировании


При развитии отечественной автомобильной промышленности неизменным многие годы оставалось одно требование — повышение эффективности при выполнении машинами определенных технологических операций. Однако в последнее время приоритет требований сместился в сторону уменьшения воздействия автотранспортных средств на окружающую среду за счет улучшения их экологических качеств. Основные экологические подходы к проектированию технических систем сводятся к следующему (HCO/TR 14062, 2002):

  • • повышение эффективности использования материалов (возможность уменьшить воздействие на окружающую среду за счет минимального использования материалов, использование материалов с низким воздействием на окружающую среду, использование восстановленных материалов, оценка совокупного воздействия на окружающую среду от всех материалов, входящих в конструкцию на стадии проектирования);

  • • повышение энергетического КПД (определение затрат энергии на протяжении жизненного цикла; возможность уменьшения использования энергии, использование энергии более низкого воздействия на окружающую среду, использование энергии из восстановленных источников);

  • • проектирование с целью повышения чистоты производства и эксплуатации (выбор чистых производственных технологий, исключение опасных материалов, разработка перспективных систем, исключающих решения, основанные на единичных экологических критериях, и др.);

  • • проектирование для обеспечения долговечности (обеспечение длительного срока службы; возможности технического обслуживания и ремонта; экологических улучшений, обусловленных новыми технологиями, и др.);

  • • проектирование с целью оптимальной функциональности (возможности исполнения множественных функций, унификации, автоматизированного управления и оптимизации; сравнение с экологическими показателями аналоговой продукции и др.);

  • • проектирование для повторного использования, восстановления и рециклирования (рассмотрение возможностей для облегчения демонтажа, уменьшения видов применяемых материалов, использование материалов после рециклирования, деталей, узлов и материалов в последующей продукции);

  • • исключение потенциально опасных веществ и материалов в продукции.

Экологические требования должны учитываться разработчиками машин как можно более полно уже на стадии проектирования с выполнением соответствующих конструкторско-технологических мероприятий по следующим направлениям:

  • • повышение экологичности конструкции машины и ее агрегатов в части приспособленности к утилизации и рекуперации на последней стадии жизненного цикла;

  • • повышение экономичности ДВС;

  • • снижение массы конструкции;

  • • уменьшение сопротивления движению;

  • • снижение токсичности отработавших газов (в том числе за счет установки нейтрализаторов);

  • • возможность использования экологически более чистых видов топлива;

  • • применение комбинированных источников энергии;

  • • улучшение акустических показателей;

  • • снижение воздействия движителей на почву.

Повышение экологичности конструкции машины и ее агрегатов в части приспособленности к утилизации и рекуперации наиболее эффективно реализуется, если при конструировании применить принцип агрегатирования, который заключается в создании техники из унифицированных агрегатов, узлов, приборов и деталей.

Этот принцип в определенной мере принят при создании современных автотранспортных средств, и при утилизации машины ее изделия — модули должны использоваться в дальнейшем при создании новых объектов. Однако задачи по организации быстрой разборки автомобиля, сортировке и использованию изделий и материалов, совместимых с точки зрения их рециклирования, могут быть решены только при обязательной четкой идентификации, производимой с помощью стандартизированной маркировки изделий. В соответствии с Директивой 2000/53/ЕС разработчики и производители автотранспортных средств совместно с изготовителями материалов и оборудования должны использовать стандарты кодового обозначения узлов и материалов, пригодных для восстановления и утилизации.

Рассмотрим возможности использования экологического управления на этапе проектирования агрегатов автомобиля. Повышение экологической безопасности узлов, агрегатов и самого автомобиля при их разработке связано с совершенствованием системы проектирования за счет расширения круга задач, решаемых на разных стадиях проектирования. При системном исследовании, анализе и оценке проектируемых объектов и условий их функционирования определяются импликативные взаимосвязи (которые строятся по принципу «если..., то...») между показателями назначения (прежде всего функциональными, структурными и конструктивными) и показателями входа и выхода на основных уровнях продукционной системы — производства, эксплуатации и переработки.

Под продукционной системой понимаем совокупность материально или энергетически связанных единичных процессов, которые выполняют одну или более конкретных функций; под структурированной системой — совокупность технических элементов (подсистем), имеющих общее параметрическое множество.

Для определения экологических показателей проектируемых систем исследованы возможные экологические последствия функционирования их в полном жизненном цикле, т. е. исследованы материальные и энергетические потоки на входе и выходе продукционной системы.

Используя подходы, раскрытые в работах В. А. Звонова и др. [4] и М. В. Графкиной [2], можно представить общую экологическую характеристику и безопасность проектируемых объектов to0 [X(Aj)] как совокупность негативных воздействий на входе и выходе в продукционную систему:



где j, i — соответствующие индексы номенклатурной принадлежности объекта природы (j=l...m) и технических показателей объекта (/= 1

ювх [АХД)] — негативное воздействие на входе в продукционную систему или стадию жизненного цикла объекта X, характеризуемого техническими показателями Д;

соВых [Х(А,)] — негативное воздействие на выходе из продукционной системы или стадии жизненного цикла.

Далее в общем случае рассматривается экологическая безопасность объекта с учетом декомпозиции по жизненному циклу и функциональной декомпозиции.

На стадии производства материалов экологическая безопасность узлов, агрегатов и самого автомобиля на входе в продукционную систему зависит от потребления абиотических ресурсов и энергии:



где А/“м — масса к-то конструкционного материала, используемого в конструкции объекта, кг;

тк'м — удельный расход сырья на получение 1 кг к-то конструкционного материала, кг/кг конструкционного материала;

Е?м — удельный расход энергии на получение 1 кг к-то конструкционного материала, МДж/кг конструкционного материала.

Выходной поток негативного воздействия зависит от экологических показателей, связанных с производством материалов:



где /Ювых* — удельная масса, характеризующая образующиеся отходы (выбросы, сбросы, твердые отходы) при производстве 1 кг к-го конструкционного материала, кг/кг конструкционного материала;

Е™к — энергетическое негативное воздействие при производстве 1 кг к-то конструкционного материала, МДж/кг конструкционного материала.

Анализ полученных регрессионных зависимостей показывает, что снижение негативного воздействия на этой стадии зависит от снижения потребления массы каждого к-то конструкционного материала, входящего в конструкцию, что широко применяется в настоящее время и выражается в том числе и в снижении общей массы конструкции объекта. Также при проектировании следует на этапе структурного синтеза стремиться к выбору материалов с лучшими экологическими показателями при производстве, а при параметрической оптимизации следует учитывать, что общее негативное воздействие на окружающую среду зависит от оптимального соотношения различных конструкционных материалов (их массы). Это может быть промежуточным критерием оценки геоэкологической безопасности альтернативных вариантов проектируемых объектов.

На стадии производства узлов, агрегатов и самого автомобиля негативное воздействие определяется в основном в зависимости от уровня инженерной защиты:



где сотв — уровень техногенного воздействия технологического комплекса, производящего эти объекты;

сои з — уровень инженерной защиты окружающей среды:



где соИ З( — вклад в снижение негативного воздействия от применения методов, средств и аппаратов очистки вентиляционных выбросов, сточных вод, рециклинга отходов производства технических систем. При этом должно соблюдаться требование:



где о)у — установленные для предприятия предельно допустимые выбросы в атмосферу, нормы образования отходов и нормативы сточных вод.

В общем случае снижение негативного воздействия от деятельности промышленных предприятий достигается внедрением «более чистых технологий» и компенсационными возможностями инженерной защиты окружающей среды путем реализации природоохранных защитных мероприятий [8] (Мазур И. И., Молдо- ванов О. И., Шишов В. Н., 1996).

На стадии эксплуатации узлов, агрегатов и самого автомобиля целесообразно рассматривать два варианта их функционирования: как самостоятельных объектов и как элементов систем более высокого иерархического уровня.

В первом случае на стадии эксплуатации рассмотрим негативное воздействие от объекта X (например, электростартер или генератор автомобиля), характеризуемого показателями Д, связанное, прежде всего, с переносом энергии, которое напрямую зависит от функциональных показателей объекта. На входе это зависимость



где Евх — энергия, потребляемая объектом, МДж.

Эффективность использования Евх зависит от основных показателей проектируемых систем (коэффициента полезного действия г), коэффициента мощности cos <р, удельной массы на единицу полезной мощности и др.). Но при эксплуатации неизбежны потери энергии, которые выражаются на выходе как



где К,, е, — параметрические показатели экологического воздействия.

При проектировании на промежуточных этапах следует проверять функциональные и конструктивные характеристики объектов, влияющие на основные энергетические потоки: тепловые потери, электромагнитные излучения, уровни шума, вибрации и др. Для снижения негативного воздействия материальных потоков следует предусмотреть сокращение и безотходное использование расходных материалов.

Во втором случае, когда объекты являются одним из элементов систем более высокого иерархического уровня (автомобиля в целом), определяются материальные и энергетические входные и выходные потоки, приходящиеся на долю объекта, которые особо значимы на этапах производства и выведения из эксплуатации всей системы, а также уровень физических воздействий проектируемых объектов, оказывающих влияние на абиотическую среду и биоту.

Для повышения экологической безопасности на стадии эксплуатации объектов необходимо следовать общеизвестным принципам: повышение надежности и долговечности, удобство обслуживания и ремонта, использование модульных конструкций, уменьшение расходных материалов и др. Уровень негативных воздействий на входе и выходе будет зависеть от материальных потоков и потоков энергии, необходимых для поддержания эксплуатации объекта.

На стадии утилизации объекта следует рассматривать возможность рециклинга отдельных подсистем, агрегатов, узлов, деталей, материалов. Для материалов негативное воздействие будет определяться на входе как



где Мрк — масса к-то конструкционного материала объекта, ожидаемого к рециклингу, кг;

Е1 — расход энергии на рециклинг 1 кг к-то конструкционного материала, МДж/кг конструкционного материала.

Следует выбирать технологии рециклинга с минимальным потреблением энергии и минимальным техногенным воздействием на окружающую среду. На выходе негативное воздействие определяется как



где mlPiiB — приведенная масса выбросов от рециклинга 1 кг к-то конструкционного материала, кг/кг конструкционного материала;

2>вРых*) — негативное энергетическое воздействие на окру-

к

жающую среду от процесса рециклинга (энергетические потери), МДж.

Для снижения этого воздействия при структурном синтезе следует предусмотреть возможность выбора материалов, пригодных к рециклингу, использование рециклированных материалов, возможность разборки конструкций объектов после завершения эксплуатации и использования ее элементов для реконструкции аналогичных или других технических объектов. Также актуально при параметрической оптимизации учитывать, что общее негативное воздействие на этой стадии зависит от оптимального соотношения масс конструкционных материалов.

Из любых двух конкурентоспособных вариантов Х{ и Х2 при проектировании объекта при условии, что Хх, Х2 е (где — совокупность продукционных систем), Хх будет предпочтительней Х2 относительно цели ? при характеристической функции со0 только при условии



где цель исследования ? — минимизация негативного воздействия на окружающую среду в жизненном цикле;

со01, со02 — уровни негативного воздействия для первого и второго вариантов.

Процесс разработки (проектирования) узлов, агрегатов и самого автомобиля — это трансформация различных требований в научно-техническую документацию для производства. Задачей проектирования на современном этапе является создание объектов, выполняющих заданные функции наилучшим образом (с наибольшей эффективностью) при минимальном использовании материальных и энергетических ресурсов, при минимальных затратах на производство и эксплуатацию объектов, при минимальном воздействии на окружающую среду на всех этапах жизненного цикла. Поэтому вопросы поиска и оптимизации проектных решений по совокупности технических, технологических, экономических и экологических критериев занимают важное место в научных исследованиях. В основном развитие в области проектирования технических объектов получили работы по выбору сочетаний параметров, дающих лучшие значения рабочих показателей при выполнении ряда ограничений, т. е. работы по параметрической оптимизации.

Автоматизированные оптимизационные расчеты строятся на алгоритмах получения конструктивного решения без поэтапного анализа и оценки альтернативных вариантов на соответствие экологическим требованиям.

Примером практического использования такого подхода является анализ экологических показателей электрооборудования автомобилей[1].

Используя описанные выше методы и результаты расчета приведенной массы негативных выбросов в атмосферу при производстве и рециклинге материалов проектируемой системы (рис. 4.8), а также анализируя экологические показатели и функциональные ограничения (частота прокручивания вала двигателя при -20 °С), представленные на рис. 4.9, можно сделать выводы о преимуществах различных конкурентоспособных вариантов.

В общем случае системы автоматизированного проектирования развиваются на основе существующих принятых и отрабо-



Рис. 4.8. Результаты расчета приведенной массы негативных выбросов в атмосферу при производстве и рециклинге материалов проектируемого стартера



Рис. 4.9. Экологические показатели и частота прокручивания вала стартера

при -20 °С танных методов ведения проектных работ. Поэтому для оценки новой конструкции с учетом не только технических, но и экологических критериев целесообразно усовершенствовать процесс принятия решения по выбору конкурентоспособных вариантов проектируемых систем. На каждом этапе проектирования должен применяться системный подход и экологический анализ с соблюдением следующих принципов:

  • • процесс принятия решения надо начинать с выявления и формирования технических, экономических и экологических целей;

  • • цели отдельных подсистем не должны противоречить цели всей системы;

  • • жизненный цикл технической системы нужно рассматривать как целостную систему, где результаты процессов одного этапа должны быть параметрами входа следующего;

  • • для достижения цели необходимо проанализировать альтернативные варианты решений и при выборе следовать принципам сбалансированности технических, экономических и экологических критериев;

  • • система должна быть структурной, а все ее элементы иерархичны.

Общая модель интегрирования экологических аспектов в процесс проектирования, адаптированная с учетом рекомендаций, может быть представлена следующим образом (табл. 4.8).

Первый этап (планирование) представляет собой анализ и уточнение технического задания на разработку. Производится выявление основной и дополнительных целей разработки, уточнение особенностей применения проектируемого объекта. На данном этапе определяется относительная важность исходных требований к объекту, а при необходимости эти требования уточняются или изменяются.

Основные результаты этапа состоят в повышении объективности, обоснованности и упорядоченности требований технического задания, а также в доказательстве выполнения этих требований. С позиции геоэкологии здесь важно помнить, что объект должен иметь наилучшие характеристики, но не иметь избыточных характеристик. Новая конструкция должна способствовать снижению потребления материальных и энергетических ресурсов на всех стадиях жизненного цикла, учитывать результаты экологического анализа аналоговой продукции, экологические требования всех стадий жизненного цикла. Возможным результатом на этом этапе может быть и вывод о невыполнимости или

Таблица 4.8. Общая модель интегрирования экологических аспектов в процесс проектирования

Стадии процесса проектирования
Действия, связанные с интегрированием экологических аспектов

Планирование
Рассмотрение экологических аспектов в полном жизненном цикле, формулирование экологических требований, анализ внешних факторов, выбор соответствующих подходов к экологическому проектированию, уточнение выбранных подходов с точки зрения основных проблем, экологический анализ эталонной продукции и др.

Концептуальное проектирование
Проведение ориентированного анализа жизненного цикла, формирование измеримых задач, разработка концепции проектирования, удовлетворение экологических требований, объединение требований с техническими условиями, использование результатов анализа эталонной продукции

Детальное проектирование
Применение экологического подхода к проектированию, увязка с техническими условиями, включая жизненный цикл объекта

Испытание/прототип
Верификация технических условий путем испытания прототипа и анализ рассмотренных данных по жизненному циклу прототипа

Производство
Сокращение технологических операций, выбор материалов и заготовок, не требующих дополнительной обработки. Использование лучших на данном этапе технологических процессов, способствующих сокращению материале- и энергоемкости и сокращению выбросов вредных веществ в окружающую среду

нецелесообразности первоначально спланированной разработки, что предполагает полную переработку задания.

Второй этап (концептуальное проектирование) направлен на структурный синтез, он включает в себя выбор концептуальной конструктивной схемы объекта и его элементов, типа устройства. Здесь решаются такие задачи, как определение основных размеров элементов конструкции, выбор конструкционных материалов, подшипниковых узлов, выполняются механико-прочностные расчеты. Вопросы, которые приходится решать разработчику на данном этапе, в наименьшей степени поддаются формализации. Базой для выполнения этих работ является множество патентных технических решений, а также опыт предшествующих разработок. Основной результат этапа состоит в выборе прототипа объекта.

Основные экологические требования на этом этапе следующие: материалы новой конструкции должны быть экологически «дружественными»; следует избегать использования опасных и токсичных материалов (свинец, ртуть, кадмий, асбест и т. п.), а также композиционных материалов, которые плохо поддаются последующему рециклингу. Если возможно, необходимо использовать материалы, производство и обработка которых наносят наименьший вред окружающей среде и требуют наименьшего расходования энергии, а также рециклируемые и рециклирован- ные материалы. Предусмотреть возможности удобного демонтажа и использования продукции, ее отдельных узлов, деталей и материалов после окончания срока службы.

Третий этап (детальное проектирование) заключается в определении параметров объекта. При этом, как правило, решается задача нахождения такого сочетания значений параметров, которое дает лучшие значения одного или нескольких показателей (пока — функциональных) объекта, например КПД, массы активных материалов, стоимости и пр., при выполнении заданных ограничений. Здесь снижение веса и объема продукции приведет к повышению экологической эффективности как на стадиях транспортировки и перемещения, так и при эксплуатации. Оптимальный выбор характеристик различных деталей и узлов, а также соотношения массы различных конструктивных материалов в структуре объекта позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду при производстве и рециклинге этих материалов. При критериальной параметрической оптимизации возможна оптимизация по ряду критериев, среди которых должен присутствовать и экологический критерий, обеспечивающий минимизацию техногенного воздействия с учетом жизненного цикла.

Четвертый этап (испытание/прототип) — детальное исследование показателей качества и функционирования проектируемого объекта в различных условиях. Проводятся различные поверочные расчеты объекта — электромагнитный, тепловой, деформационный и др. На этом этапе целесообразно проводить исследование и определение вибрационных, акустических, тепловых, электромагнитных и других показателей воздействия на человека и окружающую среду, а также вычисление комплексного экологического показателя проектируемой системы для более обоснованного выбора окончательного варианта.

На этапе производства определяют допуски на параметры. Решение этой задачи связано с результатами вероятностного анализа, а также зависит от возможностей технологического оборудования, с помощью которого будет производиться проектируемый объект. Здесь следует стремиться к сокращению технологических операций, выбирать материалы и заготовки, не требующие дополнительной обработки. Использовать лучшие на данном этапе технологические процессы, способствующие сокращению мате- риало- и энергоемкости и сокращению выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Результаты проектирования, полученные на предыдущих этапах, фиксируются в комплекте проектной документации, содержащей набор текстовых и графических документов. В сопровождающих документах актуально указывать полученные результаты экологического анализа с учетом жизненного цикла, полученные экологические показатели, схемы последующего рециклинга системы в целом, отдельных узлов, деталей, материалов.

Можно сформулировать следующие особенности экологического проектирования технических объектов:

  • • имеется не только иерархическая подчиненность этапов и их структурированных систем сверху вниз, но и зависимость экологических показателей последующих этапов от результатов, полученных на предыдущих этапах, что приводит к появлению обратных связей между этапами и определяет итеративный характер проектирования;

  • • этапы синтеза (с учетом экологических требований) чередуются с этапами экологического анализа тех последствий, к которым приводит этот выбор;

  • • проектные задачи отличаются большим многообразием, объемом и трудоемкостью, что определяет целесообразность применения экологических критериев различной сложности.

Задачи комплексного проектирования приведены в табл. 4.9.

При проектировании (конструировании) автомобилей для повышения экологической безопасности необходимо следовать следующим рекомендациям [4] (Звонов В. А. и др., 2001):

  • 1. Разработка новой концепции:

    • • снижение потребления материалов и топлив (а соответственно, и энергии) на всех стадиях жизненного цикла;

    • • расширение функций продукции (повышение универсальности);

Таблица 4.9. Задачи комплексного проектирования

Стадии

проектирования
Задачи технического проектирования
Задачи экологического проектирования

1. Техническое задание
Определение основного назначения, технических характеристик, показателей качества и технико-экономических требований
Анализ условий функционирования объекта с учетом жизненного цикла, объект должен иметь наилучшие, но не избыточные характеристики, определение технико-экологических требований

2. Техническое предложение
Техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки объекта на основе анализа различных вариантов возможных решений задачи проектирования
Технико-экологическое обоснование целесообразности разработки объекта на основе комплексного экологического анализа различных вариантов возможных решений задачи проектирования

3. Эскизный проект, структурный синтез
Разработка принципиальных решений, дающих общее представление об устройстве и принципе работы объекта, определение основных размеров элементов конструкции,конструкционных материалов, механико-прочностные расчеты
Анализ и выбор экологически «дружественных» материалов, в т.ч. рециклируемых и рециклиро- ванных, по возможности избегать использования композиционных материалов, предусмотреть использование объекта, его узлов, деталей, материалов по окончании срока службы

4. Технический проект, параметрический синтез
Разработка окончательных технических решений,определение параметров объекта, оптимизация по технико-экономическим критериям
Снижение веса и объема продукции. Определение экологических критериев оптимизации, снижающих техногенное воздействие на всех стадиях жизненного цикла

5. Разработка документации
Разработка конструкторских документов для изготовления и испытания объектов
Методические указания по изготовлению и испытанию объекта в соответствии с технико-экологическими требованиями. Результаты экологического анализа, экологические показатели с учетом жизненного цикла

6. Опытный образец
Проверка качества функционирования объекта
Проверка экологических показателей

  • • продукция должна иметь наилучшие характеристики, но не иметь избыточных.

  • 2. Выбор экологически «дружественных» материалов:

    • • необходимо избегать использования опасных и токсичных материалов (свинец, ртуть, кадмий, хром, асбест и т. п.);

    • • необходимо выбирать материалы, производство и обработка которых требуют меньшего расходования энергии;

    • • необходимо использовать рециклируемые и рециклиро- ванные материалы.

  • 3. Снижение веса и габаритов продукции:

    • • снижение веса способствует снижению затрат энергии на перемещение;

    • • снижение объема способствует уменьшению места, необходимого при транспортировке к потребителям и при хранении.

  • 4. Оптимизация технологии производства:

    • • использование технологических процессов, способствующих меньшей энергоемкости и меньшим выбросам вредных веществ;

    • • уменьшение количества технологических операций;

    • • использование материалов, которые не требуют дополнительной обработки (доводки) поверхности деталей;

    • • технологический процесс должен проектироваться так, чтобы до минимума снизить образование отходов;

    • • повторное использование отходов переработки в том же производственном процессе.

  • 5. Повышение эффективности системы распределения (доставки) продукции:

    • • необходимо использовать наиболее экологически «дружественную» упаковку (рециклируемую, наименьшей возможной массы и объема, не содержащую токсичных компонентов);

    • • транспортировка должна осуществляться преимущественно по железной дороге или водным транспортом, нежелательно использование автомобильного и тем более воздушного транспорта.

  • 6. Снижение воздействия на окружающую среду на стадии использования продукции:

    • • необходимо стремиться к наименьшему энергопотреблению (расходу топлива), обеспечивать функции энергосбережения (для электронных приборов);

  • • предпочтительно использовать экологически чистые (лучше возобновляемые) источники энергии;

  • • необходимо обеспечивать наименьший возможный расход эксплуатационных материалов (масел, рабочих жидкостей, фильтров и т. п.);

  • • в эксплуатации продукция должна как можно меньше выбрасывать вредных веществ и образовывать отходов;

  • • должно быть исключено (разъяснено в соответствующих инструкциях) неправильное использование продукции, которое может привести к повышенному расходу энергоресурсов или загрязнению окружающей среды.

  • 7. Обеспечение длительного срока службы:

    • • конструкция должна быть надежной и долговечной;

    • • продукция должна быть простой и удобной в обслуживании и ремонте, однако чем меньше потребность в обслуживании и ремонте, тем лучше;

    • • узлы и детали, подверженные наиболее быстрому износу, могут иметь специальные приспособления, которые бы показывали необходимость замены (преждевременная замена увеличивает расход материалов в эксплуатации);

    • • необходимо размещать детали, которые требуют частого контроля и замены, ближе друг к другу, чтобы снизить количество операций по разборке и контролю при обслуживании;

    • • использование модульной конструкции, что позволяет упростить разборку и замену узлов.

  • 8. Использование продукции по окончании срока службы:

    • • необходимо предусмотреть повторное использование продукции после соответствующего ремонта;

    • • отдельные узлы также могут быть повторно использованы (непосредственно или после ремонта), это необходимо учитывать при конструировании;

    • • конструкция должна обеспечивать легкую разборку и разделение материалов;

    • • материалы должны иметь маркировку (особенно пластмассы) для ускорения их сортировки;

    • • чем больше материалов поддается переработке для повторного использования, тем меньше отходов необходимо будет захоронить на свалках;

    • • узлы и детали, содержащие токсичные материалы, должны легко сниматься, чтобы в дальнейшем не засорять окружающую среду (особенно при сжигании отходов).

В качестве примера применения этих рекомендаций можно рассмотреть изменение конструкции приборной панели автомобиля Nissan Cedric, в результате чего уменьшено количество деталей с четырех до одной, количество точек крепления деталей снижено с 21 до 8, что дало уменьшение времени разборки на 62 % (рис. 4.10).



Рис. 4.10. Изменение конструкции панели приборов

Второй пример иллюстрирует изменение конструкции подголовника. В первоначальной конструкции стальная рама была залита полиуретаном в процессе изготовления подголовника и представляла собой неразборную конструкцию. Измененная конструкция имеет вставную раму, которая может быть легко демонтирована при разборке подголовника (рис. 4.11).



Рис. 4.11. Изменение конструкции подголовника автомобиля Nissan: а — старая конструкция; б — новая конструкция

Третий пример. Для лучшего рециклирования материалов при структурном синтезе узлов и агрегатов автомобиля следует предусмотреть возможность их разборки по завершении жизненного цикла автомобиля. Согласно немецкому стандарту VDI 2243 Konstruieren recyclinggerechter technischer Produkte (Grundlagen und Gestaltungsregeln) для рециклинга материалов наилучшими свойствами обладают: сварные соединения; болтовые соединения; пружинные соединения; бандаж и некоторые другие. Для рециклирования узлов в целом наилучшими соединениями являются: болтовые; рычажный зажим; пружина+штифт; бондаж и некоторые другие. Сравнительная оценка различных способов соединения деталей с позиций прочности, сложности сборки и разборки, рециклирования технического изделия и материалов представлена в табл. 4.10.

Современные материалы, применяемые в автомобилестроении, способствуют повышению экологической безопасности автомобиля в целом. Например, в период его эксплуатации очень важно достичь снижения расхода топлива. Это может быть достигнуто различными путями, в том числе и уменьшением массы автомобиля. Снизив вес машины на 50 кг, можно улучшить показатели топливной экономичности на 2—3 %. Масса автомобиля зависит от применяемых материалов. Они должны быть легкими и прочными, а также максимально безопасными для окружающей среды при их вторичной переработке. В настоящее время для отечественных автомобилей «Лада» коэффициент рециклинга составляет более 75 % от массы автомобиля, а коэффициент утилизируемое™ — более 80 %, что соответствует современным европейским нормам. Перспективными материалами, способствующими снижению массы автомобиля, считаются полимерные соединения, пригодные к вторичной переработке. Их доля в автомобилях «Лада» растет от модели к модели. Если в семействе «Лада Самара» полипропилен — хорошо поддающийся рециклингу полимер — составлял около 11 % от веса всей применяемой пластмассы, то в семействе «Лада 110» его доля достигла уже 38 %. Для автомобилей семейства «Калина» этот показатель превысит 55 %. Это существенно увеличивает возможности для вторичной переработки пластмассовых компонентов автомобилей.

Четвертый пример. Рекомендации по уменьшению объема материала при проектировании могут быть следующие:

• избегать острых углов для возможности использования более тонких стен (рис. 4.12, а). Использовать больше под-

Характеристики

соединения
Неразборные

соединения
Фрикционные соединения
Быстроразъемные соединения

























металл
пластмасса

Несущая

способность
Статическая

прочность
+
+
±
+
+
-
+
+
+
ч-
±
±
ч-

Усталостная

прочность
±
+
+
+
+
-
-
±
±
±
±
-
+

Использование
Затраты на сборку
±
+
+
±
+
+
+
+
ч-
ч-
ч-
ч-
ч-

Сложность сборки
-
-
±
±
±
+
+
+



ч-
ч-
ч-
±

Затраты на разборку
-
-
+
+
+
+
+
-
ч-
ч-
ч-
ч-
+

Затраты на разрушающую разборку
+
±
±
+
+
±
+
±
+
+
±
±
ч-

Рециклируе-

мость
Рециклирование

изделия
-
-
±
±
+
±
+
-
ч-
ч-
ч-
ч-
ч-

Рециклирование

материалов
+
+
+
+
+
+
+
+
ч-
ч-
±
+
ч-

 

Рис. 4.12. Возможности уменьшения объема материалов: а — использование более тонких стенок и отсутсвие острых углов; б — поддерживающие ребра меньшего размера

держивающих ребер меньшего размера вместо нескольких больших (рис. 4.12, б)

  • • там, где использованы листы металла или пластика, добиваться прочности, обеспечивая поддержку выпуклостями (выдающимися стойками, включенными в укрепляющие отверстия, или установкой дополнительных блоков) и ребрами, а не использованием толстых листов (рис. 4.13);

  • • использовать наугольники (поддерживающие элементы), которые придают дополнительную силу краю детали и могут помочь в проектировании тонкостенных кожухов (рис. 4.14).



Рис. 4.14. Использование наугольников как поддерживающих элементов



Рис. 4.13. Укрепление отверстий в пластике

Переход к проектированию с полной экологической ответственностью потребует, помимо изменений в институциональной системе ответственности, более сложной системы экологического менеджмента и совершенствования системы подготовки кадров. Мировоззренческий аспект проектирования как вида инженерной деятельности связан с последовательным переходом от жестко детерминированных формализованных расчетных схем к вероятностным моделям, что особенно характерно для анализа и оценки техногенного воздействия.

Необходимо отметить, что роль проектировщика особенно велика, так как сложность задач проектирования, выдвигаемых практикой, растет значительно быстрее, чем даже возможности вычислительной техники. Это требует от разработчика глубоких научных знаний и интуиции, творческого и ответственного подхода к решению поставленной задачи.

Поэтому для полного анализа и оценки технических, экономических, социальных и экологических характеристик создаваемой системы целесообразно компоновать группу исследователей, состоящую из различных специалистов. Примерная структура группы разработчиков электрооборудования автомобилей представлена на рис. 4.15.



Рис. 4.15. Структура группы разработчиков электрооборудования автомобиля

  • [1] Графкина М. В., Милюков А. С. Сравнение экологических показателей электрооборудования автомобилей // Экология и промышленностьРоссии. — 2004. — Апрель. — С. 29—31.


 

Посмотреть оригинал

< Пред
 
СОДЕРЖАНИЕ
 
ОРИГИНАЛ
 
 
След >




ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОКРАСКЕ ЭЛЕМЕНТОВ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ РАСЧЕТА НОРМ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

ENHANCING ENVIRONMENTAL SAFETY OF THE ENVIRONMENT IN THE CAR BODY PAINTING ITEMS BY CALCULATION STANDARDS EMISSIONS Ключевые слова: экологическая безопасность, выбросы, окраска, автомобиль, лакокрасочный материал Keywords: environmental safety, emission, color, car, paint material В статье рассмотрены...
(Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2016, том 3, вып. 1 (4))


ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТОВ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕНТОВЫХ И ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

GREENING THE CONSTRUCTION OF FOREST COMPLEX DUE TO THE INTRODUCTION OF TENT AND PNEUMATIC STRUCTURES кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного транспорта, строительства и геодезии Арзуманов А.А. ФГБОУ В ПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» Arzumanov...
(Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции, 2014, №2, часть 1)


Затраты на повышение экологической безопасности производства и защиту объектов от неблагоприятных воздействий окружающей среды

Усиление антропогенного воздействия на природу со стороны промышленных предприятий и возможность понесения ущербов вследствие производственных аварий и природных катастроф объективно обусловливают необходимость внедрения на экономических объектах и территориях систем мер, направленных, с одной стороны,...
(Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками)


ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРОДА И ЖИЛИЩА

В некотором приближении город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом и энергией с окружающими его природными и сельскохозяйственными территориальными комплексами и другими городами. Город можно разделить на две основные подсистемы: • территориальную...
(Экологическая и продовольственная безопасность)


Материалы комплексного экологического обследования участков территорий, обосновывающие придание этим территориям правового статуса особо охраняемых природных территорий, зоны экологического бедствия или эоны чрезвычайной экологической ситу ации и материалы, обосновывающие преобразование государственных природных заповедников в национальные парки

В России традиционной и весьма эффективной формой природоохранной деятельности является создание ООПТ. Такие территории, полностью или частично изъятые из хозяйственного использования, имеют исключительное значение для сохранения биологического и ландшафтного разнообразия как основы биосферы. При этом...
(Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза инженерных проектов)


Проектная документация объектов капитального строительства, относящихся в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды к объектам первой категории, и материалы обоснования комплексного экологического разрешения

В соответствии с Федеральным законом от 21.07.2014 № 219-ФЗ [9] с 1 января 2018 г. проектная документация объектов капитального строительства 1 категории и материалы обоснования комплексного экологического разрешения для этой же категории будет подлежать экологической экспертизе. Новым в государственном...
(Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза инженерных проектов)


ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ЛЕСНЫХ ДОРОГ

Автомобильно-дорожный комплекс оказывает существенное отрицательное влияние на окружающую среду, которое складывается из транспортных загрязнений и воздействий самих дорожных сооружений на природные экосистемы. Воздействие автомобильных дорог на природную среду проявляется в загрязнении атмосферного...
(Организационно-технологические основы сухопутного транспорта леса)


РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Сушков О.С.

DOI: 10Л2737/15574 Аннотация. В данной статье рассматриваются вопросы, которые должны учитываться при проектировании дорог, негативные воздействия при строительстве автодорог и возможные меры по их исключению. Ключевые слова: проект, трасса, сток, материалы. Современный проект автомобильной...
(Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика)









© Studref - Студенческие реферативные ст

Смотрите также файлы