《機械基礎(chǔ)（多學時）》第6章 機械的節(jié)能環(huán)保與安全防護

第6章機械的節(jié)能環(huán)保與安全防護機器運行時，相對運動的零部件，其接觸表面之間會產(chǎn)生摩擦、噪聲等影響設(shè)備和工人安全的因素。為了保證機械設(shè)備的安全運行和操作工人的安全和健康，在機械設(shè)備的設(shè)計、使用維護和保養(yǎng)過程中，采用合理的節(jié)能環(huán)保和安全防護措施，對延長零件壽命，降低能耗，保障設(shè)備的正常運行，保護工人的生命健康，具有極其重要的意義。第1節(jié)潤滑和密封第2節(jié)機械環(huán)保與安全防護第1節(jié)潤滑和密封機械中的可動零、部件，在壓力下接觸而作相對運動時，其接觸表面間就會產(chǎn)生摩擦，造成能量損耗和機械磨損，影響機械運動精度和使用壽命。因此，在機械設(shè)計中，考慮降低摩擦，減輕磨損，是非常重要的問題，其措施之一就是采用潤滑劑。生產(chǎn)中常用的潤滑劑包括潤滑油、潤滑脂、固體潤滑劑、氣體潤滑劑及添加劑等幾大類。其中礦物油和皂基潤滑脂性能穩(wěn)定、成本低，應(yīng)用最廣。

1.潤滑油

(1)潤滑油的主要質(zhì)量指標潤滑油最重要的一項物理性能指標為粘度，它是選擇潤滑油的主要依據(jù)。粘度的大小表示了液體流動時其內(nèi)摩擦阻力的大小，粘度愈大，內(nèi)摩擦阻力就愈大，液體的流動性就愈差。我國的石油產(chǎn)品常用運動粘度來標定。國標規(guī)定潤滑油是按40℃時，運動粘度中心值劃分油的牌號,共18個牌號。牌號數(shù)字愈大，油粘度愈高，即愈稠。

潤滑油的主要物理性質(zhì)還有凝點、閃點、油性和極壓性、氧化穩(wěn)定性等。

（2）潤滑油的選用

潤滑油的選用原則:載荷大或變載、沖擊載荷、加工粗糙或未經(jīng)跑合的表面，選粘度較高的潤滑油；轉(zhuǎn)速高時，為減少潤滑油內(nèi)部的摩擦功耗，或采用循環(huán)潤滑、芯捻潤滑等場合，宜選用粘度低的潤滑油；工作溫度高時，宜選用粘度高的潤滑油。

2.潤滑脂潤滑脂習慣上稱為黃油或干油，是一種稠化的潤滑油。其油膜強度高，粘附性好，不易流失，密封簡單，使用時間長，受溫度的影響小，對載荷性質(zhì)、運動速度的變化等有較大的適應(yīng)范圍，因此常應(yīng)用在：不允許潤滑油滴落或漏出引起污染的地方（如紡織機械、食品機械等），加、換油不方便的地方、不清潔而又不易密封的地方（潤滑脂本身就是密封介質(zhì)），特別低速、重載或間歇、搖擺運動的機械等。潤滑脂的缺點是內(nèi)摩擦大，起動阻力大，流動性和散熱性差，更換、清洗時需停機拆開機器。

3.固體潤滑劑固體潤滑劑如石墨、二硫化鉬等耐高溫、高壓能力強，常用在高壓、低速、高溫處或不允許有油、脂污染的場合，也可以作為潤滑油或潤滑脂的添加劑使用。

4.氣體潤滑劑氣體潤滑劑包括空氣、氫氣及一些惰性氣體，其摩擦因數(shù)很小，在輕載高速時有良好的潤滑性能。1.2潤滑方式及選擇

1.潤滑方式常用機械零部件的潤滑方法有分散潤滑和集中潤滑兩大類。

(1)分散潤滑是各個潤滑點用獨立的分散的潤滑裝置來潤滑，這種潤滑可以是連續(xù)的或間斷的，有壓的或無壓的；

(2)集中潤滑則是一臺機器或一個車間的許多潤滑點由一個潤滑系統(tǒng)來同時潤滑。

2.選擇潤滑方式考慮的因素選擇潤滑方法主要考慮機器零部件的工作狀況、采用的潤滑劑及供油量要求。低速、輕載或不連續(xù)運轉(zhuǎn)的機械需要油量少，一般采用簡單的手工定期加油、加脂、滴油或油繩、油墊潤滑。中速、中載較重要的機械，要求連續(xù)供油并起一定的冷卻作用，常用油浴（浸油）、油環(huán)、濺油潤滑或壓力供油潤滑。高速、輕載齒輪及軸承發(fā)熱大，用噴霧潤滑效果較好。高速、重載、供油量要求大的重要部件應(yīng)采用循環(huán)壓力供油潤滑。當機械設(shè)備中有大量潤滑點或建立車間自動化潤滑系統(tǒng)時可使用集中潤滑裝置。

3.常用潤滑方法和裝置

(1)手工潤滑及裝置

手工潤滑一般是由操作人員用油壺或油槍向油孔、油嘴定時加油、加脂。為了防止污物進人潤滑部位，一般在油孔、油嘴處設(shè)有保護裝置或安裝壓注式油杯和旋蓋式油杯。

壓注式油杯旋蓋式油杯

(2)滴油潤滑及裝置

滴油潤滑主要使用油杯向潤滑點供油。常用的油杯有：針閥式油杯和油繩式油杯。

針閥式油杯供油時，將手柄直立，閥桿隨之提起，下端油孔敞開，使油流到潤滑部位。如將手柄臥倒，即停止供油。通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺母來調(diào)節(jié)油口大小和供油量。油繩式油杯利用油芯毛細作用進行供油。針閥式油杯油繩式油杯

(3)油環(huán)潤滑及裝置油環(huán)潤滑只能用于水平安裝的軸，在軸上掛一油環(huán)，環(huán)的下部浸在油池內(nèi)，利用軸轉(zhuǎn)動時的摩擦力，把油環(huán)帶著旋轉(zhuǎn)，將潤滑油帶到軸頸上，再在軸頸的表面流散到各潤滑點。油環(huán)潤滑裝置

(4)飛濺潤滑及裝置

浸入油中的回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動飛濺起來的油甩到箱壁上，油分箱面上的溝槽將油導入潤滑零件上，適用于齒輪減速器中的軸承潤滑。。

飛濺潤滑裝置

(5)油浴潤滑

將需要潤滑的部件設(shè)置在密閉的箱體內(nèi)，使需要潤滑零件的一部分浸在油池中。采用油浴潤滑的零件有齒輪、蝸輪、止推滑動軸承等。。

油浴潤滑裝置

(6)噴油潤滑

用油泵將油增壓，然后通過油管和油嘴的壓力經(jīng)油嘴將油噴到潤滑部位，潤滑效果好。噴油潤滑裝置1.3密封裝置概述

1.密封的作用

(1)阻止液體、氣體工作介質(zhì)以及潤滑劑泄漏；

(2)防止灰塵、水分及其它雜質(zhì)進入潤滑部位。

2.密封方法密封形式很多，通常可分為靜密封和動密封兩大類。

(1)靜密封靜密封只要求結(jié)合面間有連續(xù)閉合的壓力區(qū)，沒有相對運動，因此沒有因密封件而帶來的摩擦、磨損問題。常見的靜密封方式有：①研磨面密封這是最簡單的靜密封方法。要求將結(jié)合面研磨加工平整、光潔，并在壓力下貼緊。但加工要求高，密封要求高時不理想。

②密封墊片密封

這是較普遍的靜密封方法。是在結(jié)合面間加墊片，并在壓力下使墊片產(chǎn)生彈性或塑性變形填滿密封面上的不平，消除間隙，達到密封的目的。在常溫、低壓、普通介質(zhì)工作時可用紙、橡膠等墊片，截面形狀以O(shè)形和矩形為多。③密封膠密封在結(jié)合面上涂密封膠是一種簡便良好的靜密封方法。密封膠有一定的流動性，容易充滿結(jié)合面的間隙，粘附在金屬面上能大大減少泄漏，即使在較粗糙的表面上密封效果也很好。

圖6-1密封墊密封O形密封墊矩形密封墊

(2)動密封

由于動密封兩個結(jié)合面之間具有相對運動，所以選擇動密封件時，既要考慮密封性能，又要避免或減少由于密封件而帶來的摩擦發(fā)熱和磨損，以保證一定的壽命?；剞D(zhuǎn)軸的動密封有接觸式、非接觸式兩種類型。①接觸式密封

毛氈密封：將羊毛制成的矩形截面氈圈裝在軸承透蓋或機座的梯形槽內(nèi)，或用壓蓋軸向壓緊，利用氈圈與軸的緊密接觸而起密封作用，也常用石棉、橡膠、塑料代替毛氈。這種密封結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但不能防止油的泄漏。主要用于脂潤滑。圖6-2毛氈密封密封圈密封：密封圈常用皮革、塑料或耐油橡膠制成，可以根據(jù)需要做成不同的截面形式。如圖6-3所示為截面為圓形的O形密封圈，其結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，有雙向密封能力，且在介質(zhì)壓力作用下會產(chǎn)生自緊而提高密封效果。用于脂潤滑和油潤滑裝置的密封。圖6-3O形密封圈密封②非接觸式密封

非接觸式密封的密封件與運動件不接觸聲l用于較高轉(zhuǎn)速。常用的非接接觸式密封有：

間隙密封：間隙密封是利用密封件與運動件間微小環(huán)形間隙而獲得密封。

迷宮密封：它是旋轉(zhuǎn)件與固定件之間制成許多齒（間隙內(nèi)充滿潤滑脂）密封。圖6-4間隙密封圖6-5迷宮密封第2節(jié)機械環(huán)保與安全防護*2.1機械噪聲的形成及防護

噪聲是機械設(shè)備運轉(zhuǎn)時，機械振動而產(chǎn)生的聲音；是評價機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一；它反映產(chǎn)品的設(shè)計和制造水平，影響產(chǎn)品的經(jīng)濟價值；也是環(huán)境噪聲的一個組成部分。1.噪聲分類

機械噪聲按聲源的不同可分為三類：（1）空氣動力性噪聲：由氣體振動產(chǎn)生，如通風機、壓縮機、發(fā)動機、噴氣式飛機和火箭等產(chǎn)生的噪聲。（2）機械性噪聲：由固體振動產(chǎn)生，如齒輪、軸承和殼體等振動產(chǎn)生的噪聲；（3）電磁性噪聲：由電磁振動產(chǎn)生，如電動機、發(fā)電機和變壓器等產(chǎn)生的噪聲。

2.噪聲防護

控制噪聲的基本途徑首先是控制噪聲源，其次是控制噪聲傳播和噪聲接收。。（1）噪聲源的控制：控制噪聲源的振動是最根本的辦法。一般措施包括：降低激勵，如減小沖擊力、對旋轉(zhuǎn)質(zhì)量作動平衡；在設(shè)備安裝和零部件裝配時進行正確的校準和對中；保證相對運動件結(jié)合面的良好潤滑并降低結(jié)合面的表面粗糙度；電氣部件間的電磁力平衡；采取減振和隔振措施，以降低輻射噪聲的構(gòu)件對激勵力的響應(yīng)，如改變構(gòu)件的固有頻率，增大振動件或整個機械系統(tǒng)的阻尼等。

（2）噪聲傳播的控制：使噪聲在傳播途中衰減，以減少傳遞到接收部分的能量。一般措施包括：對噪聲源采用隔聲罩；在噪聲源與接收部分之間設(shè)置隔聲障壁；在車間的四壁、頂板上加附吸聲材料，在空間裝設(shè)吸聲板；針對某些設(shè)備安裝消聲器；合理選擇新建廠廠址、合理布置車間建筑物等。（3）噪聲接收部分的控制：噪聲控制的根本目的在于對人體健康的保護。當控制噪聲源和噪聲傳播不能滿足要求時，長期處在90～100dB(A)噪聲環(huán)境中工作或在高至115dB(A)強噪聲環(huán)境中從事短期工作的操作者，可使用耳塞、耳罩和頭盔等個人防護裝置。此外，根據(jù)聲波干涉原理用“反噪聲”控制噪聲的反噪聲技術(shù)已開始試驗研究，為噪聲控制開辟了又一途徑。2.2機械傳動裝置中的危險零部件機械設(shè)備主要危險部位如下：

1.作旋轉(zhuǎn)運動的機械設(shè)備零、部件。例如機械設(shè)備中的齒輪、皮帶輪、滑輪、卡盤、軸、光杠、絲杠等。旋轉(zhuǎn)運動造成人員傷’．玲的主要形式是絞傷和物體打擊傷。

2.作直線運動的機械設(shè)備的零、部件。例如鍛錘、沖床、切板機的施壓部件、牛頭刨床的床頭、龍門刨床的床面及橋式吊車大、小車和升降機構(gòu)等。做直線運動的零部件造成的傷’．玲事故主要有壓傷、砸傷、擠傷。

3.刀具。例如車床上的車刀、銑床上的銑刀、鉆床上的鉆頭、磨床上的砂輪、鋸床上的鋸條等。刀具在加工零件時造成的主要傷害有燙傷、刺傷、害日傷。

4.被加工的零件。機械設(shè)備在對零件進行加工的過程中，被加工零件固定不牢被甩出打傷人，例如車床卡盤夾不牢，在旋轉(zhuǎn)時就會將工件甩出傷人：被加工的零件在吊運和裝卸過程中聲防旨造成砸傷。

5.電氣系統(tǒng)。工廠里使用的機械設(shè)備，其動力絕大多數(shù)是電能，因此每臺機械設(shè)備都有自己的電氣系統(tǒng)。主要包括電動機、配電箱、開關(guān)、按鈕、局部照明燈以及接零（地）和饋電導線等。電氣系統(tǒng)對人的傷害主要是電擊。2.3機械傷害的原因及防護1.機械傷害的原因

(1)物的不安全狀態(tài)機械設(shè)備的質(zhì)量、技術(shù)、性能上的缺陷以及在制造、維護、保養(yǎng)、使用、管理等諸多環(huán)節(jié)上存在的不足，是導致機械傷害事故的直接原因之一。具體表現(xiàn)為：①機械設(shè)備在設(shè)計制造上就存在缺陷，有的設(shè)備機械傳動部位沒有防護罩、保險、限位、信號等裝置；②設(shè)備設(shè)施、工具、附件有缺陷，加之有的企業(yè)擅自改裝、拼裝和使用自制非標設(shè)備，設(shè)備安全性能難以保證；③設(shè)備日常維護、保養(yǎng)不到位、機械設(shè)備帶病運轉(zhuǎn)、運行，對設(shè)備的使用、維護、保養(yǎng)、安全性能的檢測缺少強有力的監(jiān)管；

④從業(yè)人員個人防護用品、工具缺少或缺陷，導致工人在操作中將身體置身于機械運轉(zhuǎn)的危險之中；⑤生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境缺陷，有的企業(yè)設(shè)備安裝布局不合理，機械設(shè)備之間的安全間距不足，工人操作空間不符合要求，更有少數(shù)單位現(xiàn)場管理混亂，產(chǎn)成品亂堆亂放、無定置、無通道。

(2)人的不安全行為人的不安全行為是造成機械傷害事故的又一直接原因，集中表現(xiàn)為：①操作失誤，忽視安全，忽視警告。操作者缺乏應(yīng)有的安全意識和自我防護意識，思想麻痹，有的違章指揮，違章作業(yè)，違反操作規(guī)程；②手工代替工具操作或冒險進入危險場所、區(qū)域，有的工人為圖省事，走捷徑，擅自跨越機械傳動部位；

③操作者忽視使用或佩戴勞保用品。

2.預(yù)防機械傷害事故的對策

1.以制度規(guī)范職工操作行為對于機械加工企業(yè)，必須完善規(guī)章制度和安全操作規(guī)程，落實相關(guān)職能部門的工作責任，提高制度的執(zhí)行能力和可操作性，對一些特殊的專用設(shè)備的操作規(guī)程必須針對加工產(chǎn)品的特點及使用規(guī)定作深入細致的研究，制定更為細致和規(guī)范的操作規(guī)程，督促操作者掌握該設(shè)備的危險源（點）及防范措施。通過建立健全安全生產(chǎn)規(guī)章制度，實行嚴格檢查督促，落實各級各類人員的安全生產(chǎn)責任制，杜絕違章指揮和違章操作的行為。

2.嚴格科學設(shè)置機械加工設(shè)備的安全企業(yè)對所有機械加工設(shè)備的布局、設(shè)備與設(shè)備之間的間距、設(shè)備本身的安全操作空間必須符合《工廠安全衛(wèi)生規(guī)程》，做到統(tǒng)一布局、科學安裝。同時，對所有機械加工設(shè)備的危險部位都必須安裝防護裝置，保護機床區(qū)域內(nèi)的操作者和其他人不受機械設(shè)備工作點、卷入擠壓點、回轉(zhuǎn)零件、飛出的碎屑和火花造成傷害，對防護網(wǎng)、防護罩、欄桿、防護檔板等，必要時應(yīng)增加安全連鎖裝置，這些裝置必須與機械加工設(shè)備同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用。另外，按要求和規(guī)定進行日常的維護保養(yǎng)、定期維護保養(yǎng)及定期的檢修，及時發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備安全隱患，將事故隱患遏制在萌芽狀態(tài)。

3.狠抓培訓教育，全力提高從業(yè)人員自我保護意識

強化生產(chǎn)經(jīng)營單位和從業(yè)人員安全培訓教育工作是貫徹安全生產(chǎn)方針，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，提高管理者和從業(yè)人員安全意識和安全素質(zhì)的重要途徑。勞動者不但需要熟練掌握生產(chǎn)技術(shù)，而且還要求具備安全生產(chǎn)知識和安全操作技能；對新員工上崗前必須進行三級教育、四新教育和變換崗位教育，企業(yè)對特種作業(yè)人員必須按照國家有關(guān)規(guī)定經(jīng)專門的安全教育培訓，取得特種作業(yè)安全操作資格證書，方可上崗作業(yè)。同時要強行執(zhí)行勞動防護用品的使用與佩戴，企業(yè)必須為勞動者配備必要的預(yù)防性裝備，為保護勞動者在勞動過程中的安全和健康；同時相關(guān)職能部門還必須加大檢查和執(zhí)法力度，通過正確配備和使用勞動防護用品來改善勞動條件，防止傷亡事故，預(yù)防職業(yè)危害