CPV考試輔導(dǎo):其他常見(jiàn)機(jī)電設(shè)備講義1

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本講是機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)的第十講,講述教材第5章其他常見(jiàn)機(jī)電設(shè)備。教材上這一章節(jié)內(nèi)容較多,較雜,但是又非常重要,希望同學(xué)們細(xì)心學(xué)習(xí)。在這里我們分為三講來(lái)講述,本講的主要內(nèi)容包括:內(nèi)燃機(jī)、金屬熔煉設(shè)備。與2002年教材相比,2003年教材的主要變化如下:
     1、p244中按所用燃料分類中的酒精發(fā)動(dòng)機(jī)(甲醇、乙醇)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)為新增
     2、p247(三)內(nèi)燃機(jī)型號(hào)一部分為新增
     3、p249 進(jìn)氣沖程,壓縮沖程、燃燒膨脹沖程內(nèi)容的解釋有變化。
     4、p250的倒數(shù)第二段(四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)的工作過(guò)程包括……壓縮終了時(shí)靠火花塞打火點(diǎn)燃)為新增
     5、p255的最后一行為新增
     本講的重點(diǎn)和難點(diǎn)包括:
     1.內(nèi)燃機(jī)的基本原理、構(gòu)造、主要性能指標(biāo)
     2.金屬熔煉設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
     歷年考題:
     2000. 26.某挖掘機(jī)用柴油機(jī)銘牌上所標(biāo)注的有效功率為166千瓦,它表示該發(fā)動(dòng)機(jī)允許( C )的有效功率。
     A.連續(xù)運(yùn)行
     B.連續(xù)運(yùn)行15分鐘
     C.連續(xù)運(yùn)行1小時(shí)
     D.連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)
     2000. 27.燃?xì)廨啓C(jī)在渦輪中進(jìn)行的是( D )過(guò)程。
     A.吸氣及壓縮
     B.吸氣及排氣
     C.壓縮可燃?xì)怏w
     D.膨脹作功及排氣
     2000.67.燃?xì)廨啓C(jī)主要由( BDE )構(gòu)成。(2001.55與它相同)
     A.曲柄連桿機(jī)構(gòu)
     B.渦輪
     C.增壓器
     D.壓氣機(jī)
     E.燃燒室
     2000. 68.經(jīng)過(guò)沖天爐熔化后的鐵水,其化學(xué)成分將發(fā)生( ADE )等變化。
     A.碳含量增多
     B.硫含量減少
     C磷含量減少
     D.錳含量減少
     E.硅含量減少
     2000.69.鑄鋼熔煉的主要設(shè)備包括( BDE )。
     A.沖天爐
     B.平爐
     C.反射爐
     D.轉(zhuǎn)爐
     E.感應(yīng)爐
     2001. 24.某柴油機(jī)有效輸出扭矩 =3650Nm,轉(zhuǎn)速n=1000r/min,該柴油機(jī)的有效功率為( B )kW。
     A.34855
     B.382
     C.348.55
     D.38.2
     解析:p=T*n/9550=3650*1000/9550=382.2
     2001. 56.電弧爐和感應(yīng)電爐是工廠常用的鑄鋼熔煉設(shè)備,電弧爐與感應(yīng)電爐相比具有( AC )的特點(diǎn)。
     A.熱效率高
     B.合金元素?fù)p失少
     C.氫氣容易侵入鋼液
     D.爐渣溫度低
     E.易實(shí)現(xiàn)真空冶煉
     2002. 24.燃?xì)廨啓C(jī)存在的缺點(diǎn)是(D )。
    A.功率小
    B.體積大
    C.噪聲大
    D.熱效率低
    2002. 25.煉鋼感應(yīng)爐是靠(D )產(chǎn)生所需的熱量。
    A.電點(diǎn)火燃燒焦炭
    B.電極與爐料間產(chǎn)生的電弧
    C.流過(guò)電阻絲的電流
    D.在爐料表面產(chǎn)生的渦流
     2002. 59.以下金屬熔煉設(shè)備中,采用焦炭作燃料的有(ACD )。
    A.沖天爐
    D.電弧爐
    C.堿性平爐
    D.坩堝爐
     一、內(nèi)燃機(jī) (掌握原理、構(gòu)造及主要性能指標(biāo)
     (一)、內(nèi)燃機(jī)分類
    往復(fù)活塞式種類很多,主要掌握:
    a 按燃料分:柴油機(jī)、汽油機(jī)、煤氣機(jī)、酒精發(fā)動(dòng)機(jī)(甲醇、乙醇)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
     b.按工作循環(huán)沖程數(shù)分:四沖程,二沖程
     c.按氣缸數(shù)和排列: 單缸
     多缸:直立式、臥式、V型、X型、星形和對(duì)動(dòng)活塞等
     d.按進(jìn)氣方式分:非增壓(自然吸氣)和增壓
    e.按冷卻方式分:水冷和風(fēng)冷
     f.按著火方式:壓燃式(柴油機(jī)),點(diǎn)燃式(汽油機(jī))
    g.按可燃混合氣形成方式:燃料與空氣外部形成混合氣后進(jìn)入氣缸(汽油機(jī))
     燃料噴入氣缸內(nèi)與空氣混合(柴油機(jī))
     同時(shí)應(yīng)該掌握:汽油機(jī)是外部形成混合氣的內(nèi)燃機(jī);柴油機(jī)是內(nèi)部形成混合氣的內(nèi)燃機(jī)
     (二)、內(nèi)燃機(jī)基本名詞術(shù)語(yǔ)
    該部分內(nèi)容包含較多的出題點(diǎn),所以較為重要,歷年考試中都會(huì)出現(xiàn)考題,請(qǐng)同學(xué)們熟練掌握。對(duì)這些術(shù)語(yǔ)的掌握應(yīng)結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的工作原理,才能準(zhǔn)確理解,不要死記硬背。在這些名詞術(shù)語(yǔ)中掌握以下內(nèi)容:
     1、工作循環(huán)包括四個(gè)步驟:進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹做功、排氣過(guò)程
     2、上、下止點(diǎn)?;钊谄變?nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的兩個(gè)極端位置為止點(diǎn)。
     上止點(diǎn):活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置。
     下止點(diǎn):活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置。
     3、活塞行程:S=2r(曲軸轉(zhuǎn)半圈,相當(dāng)于一個(gè)活塞行程)
     4、氣缸工作容積Vh的計(jì)算公式
     Va:汽缸總?cè)莘e
     Vh:氣缸工作容積
     Vc:燃燒室容積
     氣缸總?cè)莘e:Va=Vh+Vc ,多缸內(nèi)燃機(jī)各氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機(jī)工作容積或內(nèi)燃機(jī)的排量。
     壓縮比:壓縮比=1+ Vh/Vc
    工況:一般用功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示,也可以用負(fù)荷與轉(zhuǎn)速表示。
     (三)、內(nèi)燃機(jī)的型號(hào)(新增)
     1、型號(hào)的表示方法
     首部(系列代號(hào),換代符號(hào),地方、企業(yè)代號(hào))、中部(缸數(shù)、汽缸布置形式、沖程符號(hào)、汽缸直徑mm(取整數(shù)))、后部(結(jié)構(gòu)特征、用途特征)、尾部(區(qū)分符號(hào))
    2、型號(hào)含義:按采用的燃料命名。參見(jiàn)內(nèi)燃機(jī)按燃料分類。
     首部:系列代號(hào),換代符號(hào),地方、企業(yè)代號(hào)。它是產(chǎn)品特征代號(hào),每種符號(hào)一般用一個(gè)或兩個(gè)字母表示
     中部:缸數(shù)、汽缸布置形式、沖程符號(hào)、汽缸直徑mm(取整數(shù))。缸數(shù)和汽缸直徑用數(shù)字表示,多缸直列及單缸一般不標(biāo)符號(hào)。
     后部:結(jié)構(gòu)特征、用途特征。參見(jiàn)教材的表5-1和5-2(大家要記住符號(hào)的含義)
     例子:12V135ZG:表示12缸V型、四沖程、缸徑135mm,水冷增壓、工程機(jī)械用。
     每部分的含義如下:
     首部:無(wú)
     中部: 缸數(shù):12即12缸
     汽缸布置形式:V,氣缸形式為V型布置
     沖程符號(hào):無(wú),代表四沖程,為E為二沖程
     汽缸直徑:135mm
     后部: 結(jié)構(gòu)特征:Z,為增壓
     用途特征:G為工程機(jī)械
     尾部:無(wú)
     (四)、四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理(該部分內(nèi)容今年有變化,注意)
     理解并掌握四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是如何工作的,進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹做功、排氣每個(gè)過(guò)程的狀態(tài)和特點(diǎn)。這個(gè)地方多次提到曲軸旋轉(zhuǎn)1800,大家要注意
     四沖程內(nèi)燃機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)行程中,只有一個(gè)行程做功,所以單缸內(nèi)燃機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)兩周只有半周是由膨脹氣體的作用使曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸轉(zhuǎn)速不均勻。四缸內(nèi)燃機(jī),曲軸每轉(zhuǎn)半周便有一個(gè)氣缸作功。
     (五)柴油機(jī)增壓
     對(duì)于廢氣渦輪增壓柴油機(jī)可以做一般了解。但應(yīng)掌握增壓器的分類,廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)與非增壓內(nèi)燃機(jī)相比的優(yōu)缺點(diǎn)。
     優(yōu)點(diǎn):增大功率;降低耗油率,提高經(jīng)濟(jì)性;改善內(nèi)燃機(jī)的排放。
     缺點(diǎn):增加了內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和熱負(fù)荷;性能上要求有良好的配合以及材料、制造工藝上要求較高。
     目前使用最廣泛的是廢氣渦輪增壓。
     (六)內(nèi)燃機(jī)總體構(gòu)造
    該部分作一般了解即可。
     a 曲柄連桿機(jī)構(gòu): 活塞組、連桿組、曲軸飛輪組等
    作用:活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)→曲軸旋轉(zhuǎn),通過(guò)曲軸輸出。(圖5-5、6)
     b 固定件:機(jī)體、氣缸蓋和氣缸套。安裝和支承運(yùn)動(dòng)部件。
     c 配氣系統(tǒng):完成進(jìn)氣、排氣。
     d 燃料供給系統(tǒng):柴油機(jī)與汽油機(jī)不同。柴油機(jī)該部分的功用是定時(shí)、定量、定壓向燃燒室噴入柴油,并創(chuàng)造良好燃燒條件;汽油機(jī)該部分的功用將汽油與空氣按比例形成的可燃混合氣連續(xù)地供給氣缸,以滿足混合氣形成及燃燒過(guò)程的需要。
     e 冷卻系統(tǒng):氣缸及氣缸蓋、水泵、散熱器。將受熱零部件多余熱量及時(shí)傳導(dǎo)出去。
     f 潤(rùn)滑系統(tǒng):機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油散熱器、各種閥。將機(jī)油送到各磨擦表面。
     g 點(diǎn)火系統(tǒng):它是汽油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)特有的。產(chǎn)生電火花,點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)可燃?xì)怏w。
     h 起動(dòng)系統(tǒng):人力起動(dòng)和電動(dòng)機(jī)起動(dòng),電動(dòng)機(jī)起動(dòng)有電動(dòng)機(jī)、蓄電池、按鈕。
     (七)、內(nèi)燃機(jī)的主要性能指標(biāo)
    內(nèi)燃機(jī)的性能通常用動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)表示。
     動(dòng)力性主要性能指標(biāo)有:
     有效扭矩:即內(nèi)燃機(jī)曲軸上對(duì)外輸出的扭矩
     有效功率:內(nèi)燃機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外作的功,稱為有效功率。它是內(nèi)燃機(jī)的主要性能指標(biāo)之一。
     pe=Ttqn/9550(KW)(為新增)
     該處有四種功率:15分鐘功率、1小時(shí)功率、12小時(shí)功率、持續(xù)功率。(這個(gè)地方大家要知道給你了某種機(jī)械它屬于哪種功率)
     經(jīng)濟(jì)性主要指標(biāo)有:
    有效燃料消耗率(比油耗):有效燃料消耗率越低,內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性越好。
     有效熱效率。內(nèi)燃機(jī)的熱效率越高,表示燃料的熱量利用越好,內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。教材p257的表5-3大家要理解。
    (八)燃?xì)廨啓C(jī)
    1、掌握燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用:
    燃?xì)廨啓C(jī)具有功率大、重量輕、體積小、振動(dòng)小、噪聲小、維修方便等優(yōu)點(diǎn),但也存在熱效率低的缺點(diǎn)。在航空上,燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
    2、燃?xì)廨啓C(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用原理
    燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三部分組成。
    對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理一般了解即可。但是應(yīng)該掌握以下內(nèi)容:
    在壓氣機(jī)中進(jìn)行的是吸氣及壓縮過(guò)程,提高工質(zhì)(氣體)的壓力。燃燒室中進(jìn)行的是燃料的燃燒過(guò)程,渦輪中進(jìn)行的是膨脹作功以及排氣過(guò)程。壓氣機(jī)有軸流式和離心式兩種基本形式,掌握各自的特點(diǎn)
    軸流式的特點(diǎn):空氣沿與軸線平行的方向流動(dòng),其特點(diǎn)是空氣流量大,但單級(jí)增壓壓力比較低,所以通常軸流式壓氣機(jī)都由多級(jí)組成,以獲得較高的壓力比,由于空氣流動(dòng)不急劇轉(zhuǎn)向,效率較高,因此 軸流式和壓氣機(jī)在航空及大型燃?xì)廨啓C(jī)中廣泛應(yīng)用。
    離心式的特點(diǎn):空氣大致沿與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的半徑方向流動(dòng),因而也稱為徑流式壓氣機(jī),其特點(diǎn)是空氣流量小,效率較低,但單級(jí)離心壓氣機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外形短,重量輕等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于小尺寸的壓氣機(jī),離心式壓氣機(jī)的效率反而高于軸流式壓氣機(jī)的效率。
    記住:燃?xì)廨啓C(jī)中常用的燃料不包括汽油。
     二、金屬熔煉設(shè)備(熟悉分類結(jié)構(gòu)和應(yīng)用)
     金屬熔煉是鑄造生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。
    (一)、鑄鐵熔煉設(shè)備
    鑄鐵熔煉設(shè)備有很多種,如沖天爐、反射爐、工頻感應(yīng)爐等。由于沖天爐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、熔化率高、成本低的特點(diǎn),目前得到廣泛的應(yīng)用。
    (1) 沖天爐的結(jié)構(gòu)
    沖天爐由爐身、煙囪、爐缸、和前爐四大部分組成。參見(jiàn)圖5-14。爐身是沖天爐的主體,高于加料口以上部分叫做煙囪,主風(fēng)口以下至爐底部委爐缸,前爐是儲(chǔ)存鐵水和排水用的,因此前爐上設(shè)有出鐵口和出渣口。
    沖天爐生產(chǎn)率是用每小時(shí)能熔化多少噸鐵水表示,通常為0.5-30噸/小時(shí),最常用的為1.5-10噸/小時(shí),爐子內(nèi)徑越大,生產(chǎn)率越高。(2) 沖天爐的爐化過(guò)程
    對(duì)于整個(gè)爐化過(guò)程,同學(xué)們一般了解即可,但要掌握以下內(nèi)容:金屬爐料經(jīng)熔化后,鐵水中的碳含量增高,硅和錳的含量因氧化燒損而減少,磷基本上保持不變,硫含量則增大,由于硫是鑄鐵中的有害物質(zhì),所以脫硫是熔化過(guò)程的重要問(wèn)題之一。
    (3) 生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
    鐵水出爐溫度:在燃料消耗相同的條件下,鐵水出爐溫度越高,爐子經(jīng)濟(jì)效果越好。目前一般沖天爐鐵水出爐溫度可達(dá)到1400度左右,較好的爐子可達(dá)1450-1500度。
    鐵焦比α和焦碳消耗率β:在保證鐵液質(zhì)量的條件下,為了節(jié)能,應(yīng)努力提高鐵焦比,降低焦碳消耗率。
     熔化率:指沖天爐每小時(shí)能熔化出多少噸的鐵水。熔化強(qiáng)度:每平方米爐膛面積每小時(shí)熔化金屬爐料的重量。
    (二)、鑄鋼熔煉設(shè)備
    目前煉鋼廠煉鋼的方法有三種:氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性平爐煉鋼法和電弧煉鋼法。由于平爐容量太大,而轉(zhuǎn)爐靈活性較差,故一般工廠所用的熔煉設(shè)備主要是電弧爐和感應(yīng)電爐。
     (1)電弧爐:
     爐溫可達(dá)20000C。電弧爐的大小用每爐煉鋼量表示,一般3~20T。
    按爐襯材料和爐渣特點(diǎn)分為:
    堿性電弧爐:可去硫、磷,對(duì)爐料無(wú)特殊要求,可煉各種優(yōu)質(zhì)鋼。
    酸性電弧爐:生產(chǎn)率高,爐襯價(jià)格便宜,壽命長(zhǎng),但不能去磷、硫,爐料條件好時(shí)用。
    (2)感應(yīng)電爐
    優(yōu)點(diǎn):①可制得含氣少,非金屬夾雜少,含碳低,合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼;
     ②熔煉速度快,能源消耗少,易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉。適于中、小型鑄鋼件。
    缺點(diǎn):①爐渣的溫度較低,脫磷、硫、氧等反應(yīng)進(jìn)行不充分;
     ②設(shè)備貴,對(duì)爐襯要求高。
    (三)、有色金屬熔煉
    有色金屬:銅、鋁、鎂、錫、鉛、鋅等。
    特點(diǎn):合金元素容易氧化燒損,應(yīng)保證爐料快速熔化,以免合金元素?zé)龘p。
    常用的熔爐有坩堝爐,反射爐,電阻爐等
    坩堝爐:特點(diǎn)是爐氣(在堝外)與金屬液(在堝內(nèi))隔開(kāi),金屬液質(zhì)量較高,但生產(chǎn)率和熱效率都低