2007年 4月25日,中国国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,研究部署加强节能减排工作。会议同意国家发展改革委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》,决定成立国务院节能减排工作领导小组,由温家宝总理任组长,正式将节能减排提上议程。胡锦涛主席十七大报告上明确提出要“加强能源资源节约和生态环境保护,增强可持续发展能力。”我国已经颁布了一系列节能环保方面的法律文件和政策规定,包括《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国大气污染防治法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等。节能减排是为了维护中华民族长远利益,是为了提高人民的生活质素,功在当代利在千秋,是落实科学发展观,建设资源节约型、环境友好型社会,调整经济结构、转变增长方式以更好促进社会及经济发展的必然之举。
1、机械加工车间构成
机械加工车间由若干机械加工系统和辅助机械加工系统组成,其中,机械加工系统是机械加工车间的构成主体。机械加工系统是由机床、夹具、刀具、工件、订单、任务、图纸、工艺等组成的一种复杂系统,其中,机床(包括普通机床和数控机床)是机械加工系统的主要组成部分。另外,机床本身又可看成是一个系统,并包括电动机拖动系统、机床机械传动系统及控制系统等子系统,其中,电动机拖动系统和机床机械传动系统合称为机床传动系统。根据机床传动系统的功能的不同,又分为机床主传动系统和进给传动系统。有时,根据研究的问题需要,机械加工系统又包括操作人员和加工工艺等。辅助加工系统包括照明、空调、压缩机、物流系统等,其中物流系统包括叉车、桁车等。
2、影响加工车间的因素
2.1 工件原料消耗方面
工件原材料是指加工后构成产品主要实体的物料。原材料消耗包括三个方面:有效消耗、工艺性损耗、非工艺性损耗(非工艺性损耗通常是人为因素造成,在此不考虑)。有效消耗是指构成产品或零件净重部分的材料消耗,主要是由产品或零件本身的结构和尺寸等设计因素影响;工艺性损耗是指产品或零件在加工过程中,为改变它们的形状、尺寸和性能而产生的难以避免的损耗,如机械加工中的铁屑、锻造中的飞边等,主要是由工艺规划中的工艺方法所决定。
2.2 加工噪音方面
机床是机械加工系统产生的噪声的主体。机床噪声主要源于电机、运动部件的间隙、旋转运动部件的动不平衡、以及零部件的松动、刀具和工件之间的摩擦振动等。随着机床功率的加大和转速的提高,机床的噪声问题就更加突出。机床结构引起的机械噪声是机床噪声的主要成份,如变速箱中的齿轮在啮合运转中不断产生齿面摩擦和冲击,产生的噪声;轴的不平衡或刚性不足也会引起噪声。此外,机床的液压传动系统产生的流体噪声、电机噪声等也是机床噪声的一部分;机床在加工运行中的另一个主要的噪声来源于加工噪声。对金属切削机床来说,加工噪声就是切削噪声,主要是由刀具、切削材料和切屑三者之间的作用产生。
2.3 机械加工粉尘方面
机械加工粉尘主要的、直接的来源是切削加工过程中刀具与工件相互作用下工件材料释放的粉尘,其次刀具的磨损崩裂也产生一部分粉尘,Zimmer等还指出磨削加工的超微粉尘的来源包括砂轮和工件接触面的材料高温燃烧挥发及其随后的冷凝。
粉尘颗粒的产生同切屑成形模式密切相关。由于脆性材料切削加工与韧性材料有很大的区别:韧性材料是通过塑性变形获得带状或节状切削来实现材料去除;而脆性材料是通过脆性断裂来实现,它们产生切屑的机理大相径庭,粉尘颗粒产生的机理也有所不同。
3、机械加工车间粉尘特性及影响因素
机械加工车间是机械加工的主要实体,也是机械加工行为产生资源环境影响的第一现场。尽管现代数控机床大多采用封闭结构,限制了粉尘扩散,但是在机床防护门打开时,仍有悬浮粉尘颗粒泄露。在美国机床进行统计中,约35%的机床没有密封罩的,是非封闭的;45%的机床是密封的;20%的机床是不完全密封的。同美国的情况相比,我国拥有较多的传统机床,现有机床中密闭机床的比例更低,没有除尘装置的开放式或半开放式的年代较早的普通机床依然大量存在,其加工产生的粉尘直接排放到周围空气中,污染机械加工车间的环境。
影响机械加工车间粉尘颗粒分布的因素非常多。尘源的动态性直接触发机械加工车间粉尘颗粒分布的动态性;其次由于粉尘对空气不同程度的跟随性,其扩散过程也受到车间内影响气流运动各种因素影响。建筑物室内空气-质量流的驱动力是由风、热浮力和机械通风系统或他们共同作用引起的压力差。建筑物外部的开口以及建筑物内部路径、分割等都会影响气流。人员活动也可能带来明显的压力分布变化。特别的,机械加工车间数量众多,建筑结构、环境保护实施程度等跟企业规模、现代化程度等相关,区别较大。因此,建筑条件的多样性导致机械加工车间粉尘颗粒分布问题分析的复杂性。
总的来说,可以把影响车间内粉尘分布的因素分为静态的和动态的两种。静态影响因素包括作为主要尘源的机床大小和位置,以及机械加工车间的建筑条件,如车间的空间大小、形状、参考高度、壁面材料等。一旦研究对象确定,静态影响因素参数不易改变。动态因素就包括不断变化的加工任务及随其变化的粉尘排放状态、研究时间内的环境条件变化和通风状态等。
机械加工车间量大面广,减少机械加工过程和机械加工车间的环境影响是绿色制造的重要组成部分。因此,针对机械加工车间环境影响的研究具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]刘飞, 徐宗俊, 但斌. 机械加工系统能量特性及其应用[M]. 机械工业出版社, 1995,2.
[2]刘飞, 张华, 岳红辉. 绿色制造——现代制造业的可持续发展模式[J]. 中国机械工程, 1998, 9(6):76-78.