其他常見機電設備第四章

機電設備評估基礎主講：朱蕊廣西科技大學鹿山學院第四章其他常見機電設備第一節(jié)內(nèi)燃機一、概述

熱機是將燃料中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的熱力發(fā)動機。

內(nèi)燃機燃料直接在發(fā)動機內(nèi)部燃燒活塞式內(nèi)燃機（往復活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式）燃氣輪機外燃機燃料在發(fā)動機外部燃燒的熱機

【提示】內(nèi)燃機與外燃機相比，具有熱效率高、體積小、起動迅速等優(yōu)點，因而廣泛地應用于飛機、艦船、汽車、內(nèi)燃機車、摩托車、拖拉機等各種車輛上。（一）內(nèi)燃機分類使用燃料工作循環(huán)沖程數(shù)氣缸數(shù)和排列方式進氣方式冷卻方式著火方式柴油、汽油、煤氣、天然氣等四、二沖程單缸、多缸；

多缸分為直立式、臥式、V型、X型等非增壓（自然吸氣）、增壓水冷、風冷點燃式（汽油機）壓燃式（柴油機）（二）內(nèi)燃機基本名詞術(shù)語

1.工作循環(huán)：進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣。這一系列連續(xù)的過程稱為內(nèi)燃機的工作循環(huán)。

2.上、下止點：活塞在氣缸內(nèi)作往復運動時的兩個極端位置?；钊x曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的位置稱為上止點，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置稱為下止點。

3.活塞行程：上下止點之間的距離。

S＝2r

r—曲軸半徑

4.氣缸工作容積（氣缸排量）：活塞從上止點運動到下止點所走過的氣缸容積。

燃燒室容積：活塞位于上止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的容積。用Vc表示。

氣缸總?cè)莘e：活塞位于下止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的容積。用Va表示。

顯然，氣缸總?cè)莘e＝氣缸工作容積＋燃燒室容積。

5.壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，表示氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。

6.工況：一般用功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示，也可用負荷與轉(zhuǎn)速表示。

【例題·單選題】內(nèi)燃機壓縮比等于（）。

A.燃燒室容積與氣缸的工作容積之比值加1

B.氣缸的工作容積與燃燒室容積之比值加1

C.燃燒室容積與氣缸總?cè)莘e的比值

D.氣缸總工作容積與燃燒室總?cè)莘e的比值

（三）型號

1.型號表示方法如圖所示。

2.型號含義

內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名，例如：柴油機、汽油機、煤氣機、沼氣機、雙（多種）燃料發(fā)動機。

內(nèi)燃機型號由阿拉伯數(shù)字、漢語拼音字母和根據(jù)氣缸布置所規(guī)定的象形字符號組成。

（1）首部：產(chǎn)品特征代號，由制造廠自選相應字母表示，包括系列代號、換代符號和地方、企業(yè)代號。每種符號一般用一個或兩個字母表示。

（2）中部：由缸數(shù)符號、氣缸布置形式符號、沖程符號和缸徑符號組成。氣缸數(shù)和缸徑用數(shù)字表示，氣缸布置形式符號，V為V型布置，P為平臥型布置，多缸直列及單缸一般不標符號。四沖程不標注。

（3）后部：結(jié)構(gòu)特征符號及用途特征符號分別按表4－1和表4－2的規(guī)定執(zhí)行。

（4）尾部：區(qū)分符號。

表4－1結(jié)構(gòu)特征符號

符號結(jié)構(gòu)特征符號結(jié)構(gòu)特征

無符號

F

N

S

水冷

風冷

凝汽冷卻

十字頭式

Z

ZL

DZ

增壓

增壓中冷

可倒轉(zhuǎn)表4－2用途特征符號

符號用途符號用途

無符號

T

M

G

Q

J

通用型及固定動力

拖拉機

摩托車

工程機械

汽車

鐵路機車D

C

CZ

Y

L發(fā)電機組

船用主機右機基本型

船用主機左機基本型

農(nóng)用運輸車

林業(yè)機械【注意1】首部和尾部符號根據(jù)具體情況允許不表示。由國外引進的內(nèi)燃機產(chǎn)品，若保持原結(jié)構(gòu)性能不變，允許保留原產(chǎn)品型號。

【注意2】最重要的是缸數(shù)、氣缸直徑，是必不可少的；

【注意3】排列方式中，多缸直列及單缸一般不標符號；四沖程不標，二沖程用E表示；結(jié)構(gòu)特征省略表示水冷；用途特征省略表示通用型及固定動力。

舉例：

柴油機165F單缸、四沖程、缸徑65mm；風冷、通用型；R175A單缸、四沖程、缸徑75mm；水冷、通用型；R為175產(chǎn)品換代符號、A為系列產(chǎn)品改進的區(qū)分符號。12V135ZG12缸、V型、四沖程、缸徑135mm；水冷，增壓、工程機械用。汽油機1E65F單缸、二沖程、缸徑65mm；風冷、通用型。492QA四缸、直列、四沖程、缸徑92mm；水冷、汽車用；A為區(qū)分符號?！?011考題·單選題】某492QA內(nèi)燃機的曲柄半徑為90mm，燃燒室容積為0.4升，該發(fā)動機的排氣量為（）升。

A.1.2B.1.6

C.4.8D.6.4二、內(nèi)燃機工作原理

（一）四沖程內(nèi)燃機工作原理

1.進氣沖程。工作時進氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞由上止點運動到下止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180°，新鮮氣體吸入氣缸。

2.壓縮沖程。在進氣終了，內(nèi)燃機的進、排氣門均關(guān)閉，氣缸形成封閉系統(tǒng)，活塞開始向上運動，活塞由下止點運動到上止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180°，將氣缸內(nèi)的氣體壓縮，壓力和溫度均有很大提高。

3.做功沖程。由于內(nèi)燃機燃料燃燒，使缸內(nèi)氣體壓力和溫度急劇提高。氣缸內(nèi)高溫高壓氣體膨脹做功，推動活塞由上止點運動到下止點，曲軸旋轉(zhuǎn)180°。膨脹功經(jīng)連桿由曲軸輸出，從而把燃料的熱能變?yōu)闄C械功。

4.排氣沖程。為了使能量轉(zhuǎn)換過程連續(xù)地進行下去，缸內(nèi)氣體在膨脹做功以后，排氣門打開活塞由下向上運動，將廢氣從排氣門排出。內(nèi)燃機經(jīng)過進氣、壓縮、膨脹和排氣過程，完成一個工作循環(huán)。當活塞再次由上向下運動時，又開始了下一個工作循環(huán)?！究偨Y(jié)】由此可見，四沖程內(nèi)燃機在一個工作循環(huán)的四個行程中，只有一個行程是做功的，其余三個行程是做功的準備行程。因此單缸內(nèi)燃機曲軸每轉(zhuǎn)兩周只有半周是由膨脹氣體的作用使曲軸旋轉(zhuǎn)，其余一周半則靠慣性維持轉(zhuǎn)動，所以曲軸轉(zhuǎn)速是不均勻的。

在多缸四沖程內(nèi)燃機中，每個氣缸的工作過程是相同的，但是所有氣缸的做功行程并不同時發(fā)生，如四缸內(nèi)燃機，曲軸每轉(zhuǎn)半周便有一個氣缸在做功。這樣內(nèi)燃機氣缸數(shù)增多，不僅功率增加，工作轉(zhuǎn)速也更加平穩(wěn)。

【例題·單選題】下列關(guān)于四沖程柴油機的說法中，正確的是（）。

A.六缸柴油機曲軸每轉(zhuǎn)六分之一周便有一個氣缸做功

B.柴油機活塞從下止點壓縮燃油混合氣到達上止點附近時自行著火燃燒

C.柴油機的氣缸數(shù)量越多轉(zhuǎn)速越高

D.在四個沖程中，有兩個沖程進氣門和排氣門同時處于關(guān)閉狀態(tài)（二）柴油機增壓

增壓器按照增壓的程度不同，可分為低增壓器、中增壓器、高增壓器和超高增壓器；

按驅(qū)動增壓器的動力不同，可以分為廢氣渦輪增壓器、機械增壓器和復合增壓器。其中，應用最多的是廢氣渦輪增壓。

廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機可以增大功率、降低了耗油量率，提高了經(jīng)濟性、有利于改善內(nèi)燃機的排放。

但是內(nèi)燃機增壓后增加了內(nèi)燃機機械負荷和熱負荷；在性能上要求內(nèi)燃機與增壓器有良好的配合；同時由于增壓器轉(zhuǎn)速很高，對其材料和制造工藝也要求較高。

【資料】單就效率而言，渦輪增壓系統(tǒng)能以“倍數(shù)”來提升引擎動力輸出，在1988年F1賽車禁止使用增壓發(fā)動機之前，排量1.5升的渦輪增壓發(fā)動機可以產(chǎn)生1200匹的馬力。遠遠超過了如今F1賽車3升自然吸氣式發(fā)動機的900匹馬力。

三、內(nèi)燃機總體結(jié)構(gòu)

（一）曲柄連桿機構(gòu)

主要運動部件，作用是將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，將作用在活塞上的燃氣壓力變?yōu)榕ぞ?，通過曲軸輸出。活塞組活塞、活塞環(huán)（氣環(huán)和油環(huán)）、活塞銷活塞頂部與氣缸蓋、氣缸共同組成燃燒室。活塞的主要作用是承受氣缸中氣體的作用力，并將此力通過活塞銷傳遞給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。連桿組連桿、連桿蓋、連桿軸瓦、連桿螺栓將活塞承受的力傳給曲軸；并使活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸飛輪組曲軸、飛輪、附件承受連桿傳來的力，并轉(zhuǎn)換成繞曲軸軸線的轉(zhuǎn)矩，以輸出所需要的動力。

（二）固定件：由機體、氣缸蓋、氣缸墊、氣缸套和油底殼等組成。作為內(nèi)燃機的骨架，用來安裝和支承運動部件和輔助系統(tǒng)。

（三）配氣機構(gòu)：由凸輪軸、推桿、挺柱、搖臂、氣門等組成。

（四）燃料供給系統(tǒng)：

柴油機燃料供給系統(tǒng)主要由油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等組成，其功用是定時、定量、定壓地向燃燒室噴入柴油，并創(chuàng)造良好的燃燒條件，滿足燃燒過程的需要。

汽油機燃料供給系統(tǒng)主要有兩種：

化油器式燃油供給系統(tǒng)和電控燃油噴射系統(tǒng)。

化油器式燃料供給系統(tǒng)主要由油箱、輸油泵、濾清器、化油器等組成。功用是將汽油和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、燃燒過程的需要。汽油機電控燃料供給系統(tǒng)通過噴油器，定時、定量地把汽油噴入進氣道或氣缸中，使發(fā)動機在各種情況下都能獲得最佳濃度的混合氣。

電控柴油機噴射系統(tǒng)由傳感器、控制器和執(zhí)行器組成。

傳感器實時檢測柴油機運行狀態(tài)、使用者的操作思想及操作量等信息，并輸送給控制器?；緜鞲衅饔校翰裼蜋C轉(zhuǎn)速傳感器、齒桿位移傳感器及噴油提前角傳感器等。控制器其核心部分是計算機，它負責處理所有信息，執(zhí)行程序，并將運行結(jié)果作為控制指令輸出到執(zhí)行器。它還有通信功能，與其他控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸和交換，輸送出必要的信息；同時，根據(jù)其他系統(tǒng)的實時情況，修改燃油系統(tǒng)的執(zhí)行指令，適當修正噴油量、噴油提前角等。執(zhí)行器根據(jù)控制器送來的執(zhí)行指令，驅(qū)動調(diào)節(jié)噴油量及噴油定時的相應機構(gòu)，從而調(diào)節(jié)柴油機的運行狀態(tài)。（五）冷卻系統(tǒng)：由氣缸、氣缸蓋、水泵、散熱器等組成。

（六）潤滑系統(tǒng)：由機油泵、機油濾清器、機油散熱器、各種閥等組成。

（七）點火系統(tǒng)：是汽油機、煤氣機等所特有的系統(tǒng)。

傳統(tǒng)汽油機采用火花塞點火，點火系統(tǒng)主要由火花塞、點火線圈、分電器和蓄電池組成，其功用是在預定的時刻及時點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣。

現(xiàn)代汽油機采用電控點火定時和爆燃控制，可使汽油機在不產(chǎn)生爆燃的條件下，在各種工況下實現(xiàn)最佳控制，最大限度地提高汽油機的扭矩和功率。

（八）起動系統(tǒng)：由起動電動機、蓄電池、起動按鈕和導線組成。四、汽油機和柴油機的主要區(qū)別

柴油機：燃料在壓縮終點前噴入氣缸，在氣缸內(nèi)部混合，稱為內(nèi)部形成混合氣?？諝庠跉飧變?nèi)被壓縮，產(chǎn)生高溫、高壓，使燃料自行燃燒，稱為壓燃式。

汽油機：燃料和空氣在氣缸外部先混合好再進入氣缸，稱為外部形成混合氣。利用火花塞產(chǎn)生的電火花將燃料點燃，稱為點燃式。

此外，在壓縮比、扭矩、熱效率、轉(zhuǎn)速和功率范圍等方面，也有差別。

表4－3汽油機與柴油機主要不同點的比較項目柴油機汽油機進氣純空氣汽油與空氣的混合氣點火方法利用壓縮空氣的高溫自燃點火（壓燃）現(xiàn)代汽油機廣泛采用電控點火定時技術(shù)（點燃）燃料的霧化與混合氣的形成方法柴油在燃燒室內(nèi)由噴油器霧化，與被壓縮的高溫空氣混合；采用電控噴射，可優(yōu)化噴油規(guī)律及噴油量采用電控噴射技術(shù)，定時、定量地把汽油噴入進氣道或氣缸中，可獲得最佳濃度的混合氣壓縮比較高較低扭矩低速時扭矩較大高速時扭矩較大機體結(jié)構(gòu)因燃燒壓力高，機件強度大，構(gòu)造堅固，較笨重因燃燒壓力低，機件強度低，構(gòu)造輕巧熱效率較高較低適于功率范圍適用于大、中和小功率適用于中、小及微型功率轉(zhuǎn)速較低較高【例題·多選題】下列論述正確的有（）。

A.內(nèi)燃機的壓縮比是指氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比

B.柴油機采用增壓器，只能增加進氣量，改善排放，不能提高發(fā)動機功率

C.8E430Z型柴油機是一臺八缸、二沖程、缸徑為430mm，并具有增壓特性的柴油機

D.柴油機采用電控燃油噴射技術(shù)，可優(yōu)化噴油規(guī)律及噴油量，提高柴油機的功率降低噪聲與排放污染

E.一般汽油機比柴油機的轉(zhuǎn)速高是因為汽油機的壓縮比較大

五、內(nèi)燃機主要性能指標

動力性能參數(shù)是扭矩與功率；經(jīng)濟性能參數(shù)是熱效率與燃料消耗率。

（一）輸出扭矩：曲軸上輸出的扭矩。

（二）有效功率：單位時間對外所做的功。

有效功率是內(nèi)燃機的主要性能指標之一。

內(nèi)燃機功率標定是制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機的用途、壽命、可靠性及使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在大氣條件下所輸出的有效功率及相應的轉(zhuǎn)速，被稱為標定功率及標定轉(zhuǎn)速。我國國家標準規(guī)定，內(nèi)燃機功率分為以下四級：15分鐘功率允許連續(xù)運行15分鐘的最大有效功率，適用于較大功率儲備或需要瞬時發(fā)出最大功率的汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機。1小時功率允許連續(xù)運行1小時的最大有效功率，適用于需要一定功率儲備，以克服突增載荷的工程機械、內(nèi)燃機車、大型載貨汽車、船舶等用途的內(nèi)燃機。12小時功率允許連續(xù)運行12小時的最大有效功率，適用于在12小時內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)，而且要充分發(fā)揮功率的拖拉機、農(nóng)業(yè)排灌、內(nèi)燃機車、移動式發(fā)電機組等用途的內(nèi)燃機。持續(xù)功率該功率為內(nèi)燃機允許長時間連續(xù)運行的最大有效功率，適用于需要長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的固定動力、排灌、船舶、電站等的內(nèi)燃機?！咎崾尽砍掷m(xù)功率外，其他幾種功率均具有間歇性工作的特點，故被稱為間歇功率。

（三）有效燃料消耗率（比油耗）：1小時內(nèi)，發(fā)出1千瓦的功率所消耗的燃料（克）。

（四）有效熱效率

轉(zhuǎn)換成有效功的熱量與所消耗燃料熱量的比值。

一般來說：

高速柴油機的熱效率在0.36～0.40

中速柴油機的熱效率在0.38～0.45

低速柴油機的熱效率在0.40～0.48

汽油機的熱效率在0.25～0.36

增壓內(nèi)燃機偏于高值。

【結(jié)論】柴油機中，高速的低于低速的；汽油機低于柴油機；非增壓低于增壓的。

【例題·單選題】內(nèi)燃機的熱效率是一項重要的經(jīng)濟指標，在一般情況下（）的熱效率較高。

A.高速柴油機

B.中速柴油機

C.低速柴油機

D.汽油機

六、燃氣輪機

（一）特點和用途

功率大，重量輕，體積小，振動噪聲小，維修方便；但熱效率低。是新型艦船動力裝置，在航空上，也占據(jù)了絕對優(yōu)勢。

（二）基本結(jié)構(gòu)及作用原理

燃氣輪機主要由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部分組成。

1.壓氣機：在壓氣機中進行的是壓縮過程。作用是完成吸氣和壓縮過程。提高工質(zhì)（氣體）的壓力。

壓氣機有軸流式和離心式兩種基本類型。

軸流式：空氣沿著與軸線平行的方向流動。它的特點是流量大、效率高。離心式壓氣機中，空氣沿著半徑方向流動。與軸流式相比，流量小，效率低。

【注意】單級離心式壓氣機結(jié)構(gòu)簡單、外形短、重量輕。且小尺寸的壓氣機，離心式的效率反而比軸流式高。

所以，航空和大型燃氣輪機中以軸流式壓氣機為主，而小型燃氣輪機以離心式壓氣機為主。

2.渦輪：作用是將燃氣的熱能和壓力能轉(zhuǎn)換為軸上的機械功。

渦輪分為軸流式蝸輪和徑流式蝸輪兩類。

和離心式（徑流式）相比，軸流式在大流量的情況下，效率較高，應用廣泛。3.燃燒室：燃燒室中進行的是燃燒過程，將增壓后的空氣同燃料進行混合和燃燒，通過燃燒把燃料的化學能以熱的形式施放出來。

燃燒室由外殼、火焰管、渦流器、噴油嘴、混合器組成，有圓筒形、管形、環(huán)形三類

燃料：可用煤油、柴油、重油、原油、天然氣等。第二節(jié)金屬熔煉設備熔煉目的：獲得預定成分和一定溫度的金屬液，并盡量減少金屬液中的氣體和夾雜物，提高熔煉設備的熔化率，降低燃料消耗，以達到最佳的技術(shù)經(jīng)濟指標?！纠}·多選題】金屬熔煉的目的有（）。

A.獲得一定形狀的零件

B.獲得預定成分和一定溫度的金屬液體

C.減少金屬液中的氣體

D.減少金屬液中的夾雜物

E.改變金屬硬度，以便進行切削加工

一、鑄鐵熔煉設備

主要有沖天爐、反射爐、工頻感應爐等。其中，沖天爐簡單、操作方便、熔化率高、成本低，應用廣泛。

（一）沖天爐的結(jié)構(gòu)

沖天爐由爐身、煙囪、爐缸和前爐組成。

加料口以下，主風口以上部分，稱為爐身；高于加料口的部分，稱為煙囪；主風口以下至爐底部分為爐缸；前爐是儲存鐵水和排渣用。

沖天爐生產(chǎn)率是用每小時能熔化多少噸鐵水表示，通常為0.5～30噸/小時（t/h），最常用的為1.5～10噸/小時（t/h），爐子內(nèi)徑越大，其生產(chǎn)率越高。

（二）沖天爐的熔化過程

金屬爐料：新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金。

爐料熔化后，含碳量增高，硅、錳因燒損而減少，磷基本不變，硫含量增大。

所以，脫硫是熔化過程中的重要問題。

（三）生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標

1.一般可達1400℃，較好的可達1450～1500℃，在燃料消耗相同的條件下，溫度越高，經(jīng)濟效果越好。。

2.熔化率（生產(chǎn)率）：每小時熔化的鐵水t/h（噸/小時），反映熔化能力，公稱熔化率系列為2、3、5、8、10。3.燃料消耗率：用鐵焦比α或焦炭消耗率β表示。

國內(nèi)，沖天爐的鐵焦比α一般為8～10，即，焦炭消耗率β為10%～12.5%。

4.熔化強度：每平方米爐膛面積每小時熔化金屬爐料的重量。q=Q/A

Q熔化率，A沖天爐內(nèi)熔化帶斷面面積。一般在q＝6～9t/m2·h，也有超過9t/m2·h的。

【例題·單選題】使用沖天爐生產(chǎn)鐵水，（）是熔化過程中的重要問題之一。

A.脫磷

B.脫硫

C.脫碳

D.脫錳

【鏈接】爐料熔化后，含碳量增高，硅、錳因燒損而減少，磷基本不變，硫含量增大。

二、鑄鋼熔煉設備

常用的方法：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性平爐煉鋼法和電弧爐煉鋼法。

常用的設備：一般工廠為了生產(chǎn)鑄鋼件，采用電弧爐（容量為0.5～20t）和感應電爐做為鑄鋼熔煉設備。（平爐容量較大，轉(zhuǎn)爐靈活性較差）

【2011考題·單選題】下列煉鋼方法中，（）既可以用于煉鋼廠也可以用于一般工廠。

A.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

B.堿性平爐煉鋼

C.電弧爐煉鋼

D.水壓機（一）電弧爐

依靠石墨電極與爐料之間產(chǎn)生的電弧發(fā)熱進行冶煉。爐溫可達2000℃。

酸性爐襯：價格便宜、壽命長、生產(chǎn)率高，但不能去除硫、磷。

堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優(yōu)質(zhì)鋼，但成本高。

最大優(yōu)點是熱效率高達75%，缺點是鋼液吸收氫氣。

（二）感應電爐

工作原理：當工頻電流通過感應線圈時，金屬爐料在交變磁場作用下，表面層產(chǎn)生感應電流（稱為渦流）而發(fā)熱，使金屬熔化并過熱達到所需溫度。感應電爐熱效率為60%左右。

感應電爐的優(yōu)點在于鋼中元素燒損率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼；其熔煉速度快，能源損耗少，易于實現(xiàn)真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。

缺點是爐渣的溫度較低，故其冶金化學反應能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應進行得不充分，另外其電氣設備價格較貴，對爐襯材料要求較高?！纠}·單選題】某車間擬更新鑄鋼熔煉設備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少，并且要易于實現(xiàn)真空熔煉。下列設備中，符合上述要求的熔煉爐是（）。

A.酸性電弧爐

B.堿性電弧爐

C.感應電爐

D.坩堝爐（三）有色金屬熔煉

1.有色金屬：除鐵與鐵合金以外的其它金屬。常用于鑄造的金屬有銅、鋁、鎂、錫、鉛、鋅等。

2.熔煉要求：金屬爐料快速熔化，以免合金元素的燒損，同時要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長，操作力求簡便。

3.常用設備：坩堝爐、反射爐、電阻爐。

坩鍋爐是最簡單的一種熔煉爐，坩鍋爐特點：獲得金屬液質(zhì)量較高，但是生產(chǎn)率和熱效率較低。

【例題·多選題】熔煉鑄鐵常用（）。

A.工頻感應爐

B.電弧爐

C.沖天爐

D.平爐

E.坩堝爐第三節(jié)金屬壓力加工設備

金屬壓力加工分為鍛造和沖壓兩種。

鍛造利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以便獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鍛件的加工方法鑄錠和棒料沖壓靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的加工方法熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶沖壓件與鍛件相比，具有薄、輕、均、強的特點。

鍛造和沖壓都屬于塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱為鍛壓。

鍛壓設備包括各種鍛錘、各種壓力機和其他輔助設備。主要有成型用的鍛錘、機械壓力機、液壓機、螺旋壓力機和平鍛機，以及校正機、剪切機、鍛造操作機等輔助設備。

按照我國鍛壓機械分類方法，鍛壓機械的型號表示方法如圖4－18所示。

表4—4通用鍛壓設備的類別代號表4—7鍛壓機械通用特性代號類別機械壓力機液壓機線材成形自動機錘鍛機剪切機彎曲校正機其他字母代號JYZCDQwT特性名稱數(shù)控自動液壓氣動高速精密代號KZYQGM【鏈接】Y在金屬切削機床中代表的是齒輪加工機床；在電動機中代表的是鼠籠式異步電動機；在通用鍛壓設備的類別代號中代表液壓機，在鍛壓機械通用特性代號中代表液壓。

例如：

JB21-60：J—機械壓力機；B—第二次改型；21—開式固定臺；60—主參數(shù)公稱壓力60KN

J31-315：J—機械壓力機；31—閉式單點壓力機；315—主參數(shù)公稱壓力3150KN

一、鍛壓設備

（一）鍛錘

由重錘落下或強迫高速運動產(chǎn)生的動能對坯料做功，使之塑性變形的機械。

1.空氣錘

電動機通過減速器帶動曲柄連桿機構(gòu)，使壓縮活塞在壓縮缸中做上下往復運動。當壓縮活塞向上運動時，壓縮空氣經(jīng)過操縱機構(gòu)的上旋閥進入工作缸內(nèi)工作活塞上部，使錘頭向下運動，實現(xiàn)對坯料的鍛打；壓縮活塞向下運動時，壓縮空氣通過下旋閥進入工作活塞下部使錘頭提起。這樣，通過控制機構(gòu)（手柄或踏桿）對上、下旋閥位置的控制，能使錘頭完成上懸、連續(xù)打擊、單下打擊和下壓等動作。

空氣錘的規(guī)格以空氣錘落下部分的質(zhì)量來表示。鍛錘產(chǎn)生的打擊力，一般是落下部分質(zhì)量的1000倍左右。

2.蒸汽—空氣錘使用600–900kPa的蒸汽或壓縮空氣作為動力。用來生產(chǎn)大中型鍛件。

蒸汽—空氣錘可分為自由鍛錘和模鍛錘。

（1）蒸氣—空氣自由鍛錘砧座與機身分開；蒸氣—空氣模鍛錘的機身直接與砧座連接在一起，錘頭運動精確，保證上下模對準，確保導向良好。

（2）蒸氣—空氣錘的規(guī)格以落下部分質(zhì)量表示；

蒸汽—空氣自由鍛錘的砧座質(zhì)量為落下部分的10～15倍；

蒸氣—空氣模鍛錘的砧座質(zhì)量為落下部分的20～25倍。

（3）選擇：小于1000kg的可以使用空氣錘；1000～5000kg使用蒸氣—空氣自由鍛錘；大于5000kg的可以使用水壓機；蒸汽—空氣自由鍛錘最大鍛件質(zhì)量為5T。

蒸氣—空氣模鍛錘的規(guī)格為1000～16000kg；可以模鍛約250kg的工件。

（4）特點：蒸汽—空氣錘必須借助于蒸汽或壓縮空氣驅(qū)動，動力供給系統(tǒng)復雜；噪音大，振動大；驅(qū)動效率低；操作強度大，勞動條件差。

（二）機械壓力機

機械傳動機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復運動，對坯料進行加工的鍛壓設備。常用的機械壓力機有熱模鍛曲柄壓力機、摩擦壓力機和水壓機。

1.熱模鍛曲柄壓力機

工作時，滑塊到下止點位置時速度最慢，所產(chǎn)生的壓力最大，壓力機的能力即以此時的壓力表示，一般為2MN～120MN（200～12000t）。

表4—8熱模鍛曲柄壓力機的噸位、鍛件重量和尺寸

設備噸位MN（t）10（1000）16（1600）20（2000）31.5（3150）40（4000）80（8000）鍛件最大重量（kg）

在分模面上的投影面積（cm2）

能鍛齒輪直徑（mm）2.5

150

1304.0

240

1757.0

310

20018

570

27030

800

32080

1810

480熱模鍛曲柄壓力機的結(jié)構(gòu)有以下特點：

（1）熱模鍛曲柄壓力機作用于鍛件上的是靜壓力而不是沖擊力，且變形力由機架承受，不傳給地基；

（2）熱模鍛曲柄壓力機是機械傳動，工作時滑塊行程大小不變，行程取決于曲柄的尺寸；

（3）機身剛度大，導軌與滑塊的間隙小，裝配精度高，因此能保證上下模準確地合在一起，不產(chǎn)生錯動；

（4）工作臺設有頂料裝置，模鍛結(jié)束后，鍛件被自動頂出。

優(yōu)點：工作時振動小、噪聲小、加工精度高，生產(chǎn)率高。

缺點：結(jié)構(gòu)復雜，造價高。

適應于大批量生產(chǎn)，大、中型工廠才有條件使用。

2.摩擦壓力機摩擦壓力機的規(guī)格：用公稱工作壓力來表示。一般摩擦壓力機的工作壓力小于3.5MN（350t），最大的可達25MN。

加工特點：摩擦壓力機無固定的下死點，對較大的模鍛件，可以多次打擊成形。

工作平穩(wěn)，振動比鍛錘小得多，不需要很大的基礎。

摩擦壓力機的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單；制造、維修費用低；對基礎、廠房建筑要求低；工藝可能性大。

缺點：生產(chǎn)率低。

（三）水壓機

由三梁（上橫梁、下橫梁、活動橫梁）、四柱、工作缸、回程缸和操作系統(tǒng)組成。

水壓機規(guī)格以靜壓力表示，一般為8000～120000KN；

優(yōu)點：工作行程大，在全過程都能對工件施加最大工作壓力，能有效地鍛透大斷面工件；

靜壓力作用在工件上，沒有巨大的沖擊和噪聲，避免了地基及建筑物基礎的震動；勞動條件好，環(huán)境污染小?！纠}·單選題】下列壓力加工設備中，（）的規(guī)格是以落下部分的質(zhì)量來表示的。

A.水壓機

B.熱模鍛壓力機

C.蒸汽-空氣模鍛錘

D.摩擦壓力機

【鏈接】水壓機規(guī)格以靜壓力表示，一般為8000kN～200000kN。優(yōu)點：工作行程大，在全過程都能對工件施加最大工作壓力，能有效地鍛透大斷面工件；靜壓力作用在工件上，沒有巨大的沖擊和噪聲，避免了地基及建筑物基礎的震動；勞動條件好，環(huán)境污染小。參見教材P274。

【2011考題·單選題】下列鍛壓設備中，（）可以實現(xiàn)在一個工作行程中完成對工件的一個變形。

A.蒸汽-空氣模鍛錘

B.摩擦壓力機

C.模鍛曲柄壓力機

D.水壓機二、沖壓設備

（一）剪板機（剪床）

使用剪切的方法，使板料分離。剪板機用作生產(chǎn)中剪切直線邊緣的板料、條料和帶料，為下一步?jīng)_壓工序提供毛坯。

1.剪板機的分類

按工藝用途和結(jié)構(gòu)類型分類

按照傳動方式的不同分為機械傳動式和液壓傳動式。

機械式剪切厚度小于10mm，液壓式剪切厚度大于10mm。

機械傳動剪板機的電動機5通過皮帶6驅(qū)動飛輪軸，再通過離合器7和齒輪減速系統(tǒng)4驅(qū)動偏心軸，然后通過連桿帶動上刀架2，使其做上下往復運動，進行剪切工作。偏心軸左端的凸輪驅(qū)動壓料油箱3的柱塞，將壓力油送回壓料腳9，在剪切之前壓緊板料。回程時由彈簧力使壓料腳返回。

按照上刀片與下刀片的相對位置，分為平刃剪切和斜刃剪切。

平刃剪切無扭曲變形，剪切質(zhì)量好，但剪切力大。平刃剪切剪板機的傳動方式多為機械傳動，多用于小型剪板機和薄板下料。

斜刃剪切質(zhì)量不如平刃剪切，有扭曲變形。但是剪切力和能量消耗比平刃剪切要小，故在大、中型剪板機中采用。

按照刀架運動方式，分為直線式和擺動式。和直線式相比，擺動式剪切機上、下剪刃之間的摩擦和磨損較小，刀片變形小，剪切精度高。擺動式剪切機主要用于板厚大于6mm，板寬不大于4000mm的剪板機。

2.剪板機的技術(shù)參數(shù)

剪板機的主參數(shù)以剪切厚度和剪切板料寬度來表示。剪板機的主要技術(shù)參數(shù)有：可剪板厚國內(nèi)外剪板機的最大剪切厚度多為32mm以下。可剪板寬沿著剪板機剪刃方向，一次剪切完成板料的最大尺寸。目前剪板寬度為6000mm的剪板機已經(jīng)比較普遍，最大剪板寬度已達10000mm。剪切角度剪切機上下刃口間的夾角稱為剪切角，一般為0.5°～4°。一般都采用較小的剪切角度。行程次數(shù)機械傳動的小型剪板機，一般每分鐘達50次以上。（二）剪切沖型機。

又稱振動剪切機，通過曲柄連桿機構(gòu)使刀桿做高速往復運動，帶動沖頭進行剪切。行程次數(shù)由每分鐘數(shù)百次到數(shù)千次不等。

振動剪切機是一種萬能板料加工設備，刀桿上的沖頭能沿著劃線或板樣對被加工板料逐步進行直線或曲線剪切。此外，增加機構(gòu)與模具，還可以進行折邊、沖槽、壓筋、切口、成形、翻邊等工作。

（三）通用壓力機

通用壓力機按機身結(jié)構(gòu)形式分為開式壓力機和閉式壓力機。

1.開式壓力機：也稱為沖床，工作臺三面敞開，便于操作，但剛度較差、變形較大，影響模具壽命，多用于小噸位壓力機?？捎糜谇袛唷_孔、落料、彎曲、拉伸、成形等。

由于壓力機工作臺面尺寸大小有所不同為了保證滑塊的運動良好，分別有一個連桿、兩個連桿、四個連桿的壓力機，簡稱為單點、雙點、四點壓力機。

此外，壓力機按曲軸位置可分為縱放式和橫放式；

按工作臺結(jié)構(gòu)可分為固定臺、可傾式和升降臺等形式。開式固定臺壓力機的剛性和抗振穩(wěn)定性好，適用于大噸位?？蓛A式壓力機的工作臺可傾斜20°～30°，工件或廢料可靠自重滑下。升降臺壓力機適用于模具高度變化較大的沖孔、切邊及彎曲。2.閉式壓力機。機身呈框架形，機身前后敞開，剛性好，精度高，工作臺面的尺寸較大，適用于壓制大型工件。公稱壓力多為1600kN～60000kN。冷擠壓、熱模鍛和雙動拉深等重型壓力機都采用閉式機身。閉式壓力機可分為單點、雙點和四點；上傳動和下傳動等形式。

例如J31－315型壓力機公稱壓力為3150kN，是指滑塊離下極限位置10.5mm（相當于公稱壓力角20°）時，滑塊上所容許的最大作用力。3.壓力機的主要技術(shù)參數(shù)：

公稱壓力指滑塊到達下極限位置前某一特定距離，或曲軸旋轉(zhuǎn)到下極限位置前某一特定角度時，滑塊所容許的最大作用力?；瑝K行程滑塊從上極限位置到下極限位置所走的距離。滑塊行程次數(shù)壓力機滑塊行程次數(shù)是指滑塊每分鐘所走行程次數(shù)，是反映壓力機生產(chǎn)率的指標。封閉高度壓力機的封閉高度是指滑塊到達下極限位置時，滑塊下表面到工作臺面的距離，它是設計沖壓模具的主要依據(jù)。壓力機工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸對于閉式壓力機，工作臺面尺寸A×B與滑塊底面尺寸J×K大體相同；而開式壓力機則（J×K）＜（A×B）?！纠}·多選題】下列壓力加工設備中，（）屬于沖壓設備中的通用壓力機。

A.開式壓力機

B.閉式壓力機

C.摩擦壓力機

D.水壓機

E.熱模鍛曲柄壓力機【鏈接】鍛造設備包括鍛錘（空氣錘、蒸汽－空氣錘），機械壓力機（熱模鍛曲柄壓力機、摩擦壓力機和水壓機）；沖壓設備包括剪板機，剪切沖型機和通用壓力機（開式壓力機、閉式壓力機）。

【2010考題·單選題】通用壓力機按（）可分為單點、雙點、四點壓力機。

A.連桿的數(shù)量

B.滑塊的數(shù)量

C.滑塊與工件接觸的點數(shù)

D.工作臺數(shù)量第四節(jié)壓力容器壓力容器：對安全性有一定要求，內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力的密封容器。

一、壓力容器的使用條件

特點：多品種、非標產(chǎn)品；

使用條件苛刻：易燃、易爆、高溫、高壓、低溫、強腐蝕條件下工作；盛裝有毒、有害介質(zhì)，對安全性要求高。

對于承受表壓0.1Mpa以上壓力的各種容器，國家實行壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察制度：

1.設計單位應持有壓力容器設計單位批準書；設計圖紙上應蓋有壓力容器設計單位資格印章；審查人員應經(jīng)資格認可，并持有審查人員資格證書。

2.制造單位應持有壓力容器制造許可證。

3.使用單位實行嚴格的壓力容器定期檢驗制度。二、壓力容器的使用工藝條件

（一）壓力【提示1】容器的操作壓力不得高于容器的最高工作壓力。容器的設計壓力不得低于容器的最高工作壓力。

【提示2】對裝有安全泄放裝置的壓力容器，其設計壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力或爆破壓力；對盛裝液體、氣體介質(zhì)的容器，視其介質(zhì)按規(guī)定溫度下的飽和蒸汽氣壓確定。容器制成后，設計壓力就是安全泄壓裝置調(diào)整的依據(jù)。最高工作壓力在正常使用過程中，容器頂部可能出現(xiàn)的最高表壓力。設計壓力在設計溫度下，用以確定容器壁厚的壓力。最大允許工作壓力根據(jù)容器受壓元件有效壁厚計算所得，特殊要求容器中使用。（二）溫度金屬溫度指沿金屬截面溫度的平均值。在任何情況下金屬表面溫度不得超過金屬材料的允許使用溫度。設計溫度在正常工作條件下，設定的受壓元件的金屬溫度。標注在容器銘牌上的設計溫度是指殼體的設計溫度。使用溫度容器運行時，通過測溫儀表測得的介質(zhì)溫度。試驗溫度壓力試驗時，容器殼體的金屬溫度。（三）容積

按照標準化、系列化所得的公稱直徑計算得到的容積；通常以內(nèi)徑為準。

（四）介質(zhì)

按照易燃程度分類：易燃介質(zhì)和非易燃介質(zhì)。易燃介質(zhì)是指與空氣混合爆炸下限小于10%；或爆炸上下限之差大于等于20%的氣體。

按照毒性程度分為：極度危害、高度危害、中度危害、輕度危害。

三、壓力容器設計的基本要求

在結(jié)構(gòu)設計、強度計算、材料選用、技術(shù)條件等方面，壓力容器的設計應滿足以下幾個方面的要求：

強度要求強度是指容器在外力作用下受壓元件不發(fā)生過度塑性變形引起斷裂的能力。剛度要求剛度是指容器在外力作用下，受壓元件不發(fā)生過度彈性變形的能力。穩(wěn)定性要求指容器在外力作用下，保持其幾何形狀不發(fā)生改變的能力。密封要求壓力容器的介質(zhì)一般是易燃、易爆或有毒介質(zhì)，一旦泄露，會造成環(huán)境污染、財產(chǎn)損失、人員傷亡等，因此密封性能要求至關(guān)重要。使用壽命壓力容器通常應具有一定的使用壽命。壓力容器的設計使用壽命一般為10～15年，重要的容器設計使用壽命為20年。結(jié)構(gòu)要求壓力容器的結(jié)構(gòu)不僅要滿足工藝要求，有良好的承載特性，還要加工、檢驗、運輸、安裝、操作及維修方便。四、壓力容器的分類

（一）按照使用位置分類：固定式（大型儲油罐）、移動式（液化氣體罐車）。

（二）按照設計壓力分類：低壓L、中壓M、高壓H、超高壓U。

表4—9壓力容器的壓力等級劃分標準壓力等級代號設計壓力范圍（MPa）低壓容器L0.1≤p＜1.6中壓容器M1.6≤p＜10高壓容器H10≤p＜100超高壓容器UP≥100

【鏈接】對于液壓系統(tǒng)的壓力分級，如下表：壓力分級低壓中壓中高壓高壓超高壓壓力范圍（兆帕）0～2.5＞2.5～8＞8～16＞16～32＞32（三）按照壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用分類：反應壓力容器（代號R）用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的壓力容器，如反應器、反應釜、煤氣發(fā)生爐等。換熱壓力容器（代號E）用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器，如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。分離壓力容器（代號S）用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡和氣體凈化分離等的壓力容器，如分離器、過濾器、集油器、緩沖器、洗滌器、吸收塔、干燥塔等。儲存壓力容器（代號C，其中球罐代號B）用于盛裝生產(chǎn)用的原料氣體、液化氣體等的壓力容器，如各種型式的儲罐?！咀⒁狻慨斈撤N壓力容器同時具備兩個以上的工藝功能時，其品種劃分應按主要作用來進行。

（四）按容器壁厚分類：

薄壁容器：容器壁厚小于等于內(nèi)徑的1/10；或外徑內(nèi)徑之比K＝DO/Di≤1.2（式中DO為容器的外徑；Di為容器的內(nèi)徑）

厚壁容器：容器壁厚大于內(nèi)徑的1/10；或外徑內(nèi)徑之比K＝DO/Di＞1.2

（五）按壓力容器的壓力等級、品種劃分及介質(zhì)危害程度分類：第一類一般低壓容器第二類一般中壓容器；

易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)的低壓容器；

毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)的低壓容器；

低壓管殼式余熱鍋爐；

塘玻璃壓力容器。第三類高壓容器

毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的中壓容器和壓力p與容積v的乘積≥0.2MPa·m3的低壓容器；

易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)且p·v≥0.5MPa·m3的中壓反應容器和p·v≥10MPa·m3的中壓儲存容器；

高壓、中壓管殼式余熱鍋爐?！纠}·單選題】高壓、中壓管殼式余熱鍋爐屬于（）。

A.第一類壓力容器

B.第三類壓力容器

C.第二類壓力容器

D.第四類壓力容器五、壓力容器的基本結(jié)構(gòu)

（一）壓力容器的結(jié)構(gòu)形式：球形、圓筒形、箱形、錐形。

球形容器受力最好，在容器直徑、工作壓力、制造材料相同時，球形容器的壁厚只有圓筒形容器的1/2，并且相同的容積，球形容器的表面積最小，所以節(jié)省材料。但是，球形容器制造工藝復雜，并且內(nèi)件難以安裝，介質(zhì)流動困難，故一般用做大型儲罐。圓筒形容器受力優(yōu)于其他形狀，制造方便，并且工藝附件容易安裝，所以使用最廣泛。（二）壓力容器的組成

常見的壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、接管、人（手）孔等組成。結(jié)構(gòu)一般比較簡單，主要由一個能承受一定壓力的殼體及必要的連接件、密封件和內(nèi)件構(gòu)成。（三）安全附件

1.監(jiān)控類安全附件。主要起監(jiān)測和控制工藝操作條件的作用，包括壓力表、溫度計和液面計等。

2.保護類安全附件。主要包括安全閥、爆破片和緊急切斷閥。

安全閥和爆破片都是起超壓泄放的作用。在使用性能上，安全閥和爆破片都要保證工作時嚴密不漏，超壓時能自動、迅速地動作，達到安全排放、快速降壓的作用，其泄放能力要設計成大于等于容器的安全泄放量。爆破片是一次性使用的安全附件，每次爆破或超壓動作后都必須及時更換新片。爆破片的泄放動作時間短，常用于反應快速升高、容積急劇增加、壓力迅速上升的容器上。

緊急切斷閥通常用于輸送物料的管道上，在管道發(fā)生泄漏事故時起緊急止漏作用，以及時控制危害介質(zhì)的進一步泄漏。緊急切斷閥應能在10秒鐘內(nèi)準確閉合。

3.靜電接地裝置。為了防止壓力容器及其附件上由于靜電聚焦而引發(fā)燃爆事故，在含有一氧化碳、氫、酒精、液化石油氣等易燃介質(zhì)的容器和管道上均應考慮裝設靜電接地裝置?！纠}·多選題】下列關(guān)于壓力容器安全附件的說法中，正確的是（）。

A.壓力表、溫度計和液面計屬于監(jiān)控類安全附件

B.爆破片是一次性使用的安全附件，常用于反應快速升高、容積急劇增加、壓力迅速上升的容器上

C.安全閥起穩(wěn)定系統(tǒng)壓力作用，也是一次性使用的安全附件

D.緊急切斷閥通常用于輸送物料的管道上，要求動作靈活，應能在10秒鐘內(nèi)準確閉合

E.在含有一氧化碳、氫、酒精、液化石油氣等易燃介質(zhì)的容器和管道上均應考慮裝設靜電接地裝置

六、使用管理

（一）新容器驗收

1.首次檢驗：包括對圖紙、強度計算書、結(jié)構(gòu)、材料、組裝、壁厚、探傷、安全附件以及使用單位的安全操作規(guī)程等做全面的檢查驗收。

2.申請發(fā)證：首次檢驗合格后，必須向當?shù)貏趧硬块T申請發(fā)證，在發(fā)給《壓力容器登記使用證》后，方可投入使用。

《壓力容器登記使用證》在檢驗周期內(nèi)有效，若容器使用超過檢驗期不予檢驗者，則自行失效。

（二）容器立卡建檔及使用維護保養(yǎng)制度

1.立卡建檔：一臺容器一張卡片；容器檔案包括：圖樣、強度計算書、產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明書、運行檢驗檢修記錄、安全附件校驗記錄和事故記錄等。

2.操作、維護檢修

（1）正確操作。操作人員應嚴格執(zhí)行《崗位責任制》、《安全操作規(guī)程》，正確開、停車，按規(guī)定的操作參數(shù)（壓力、溫度、負荷等）進行工作。

（2）日常保養(yǎng)。經(jīng)常保持容器安全附件靈敏、可靠；定期擦拭安全附件、儀表和銘牌，使之保持潔凈、指示清晰；防止容器受到腐蝕；潤滑轉(zhuǎn)動部件；做好清潔工作。

（3）定期檢修。壓力容器應有定期檢修計劃，并予以實施，以保持容器的工作能力，延長使用壽命，確保安全使用。（三）定期檢驗

壓力容器的定期檢驗分為外部檢查和內(nèi)外部檢驗，檢驗內(nèi)容及程序，按《在用壓力容器檢驗規(guī)程》執(zhí)行。

（四）壓力容器的技術(shù)檔案

從設計直到報廢為止，反映壓力容器“一生”各個階段真實情況的記錄和技術(shù)條件、狀況的記載。七、壓力容器法規(guī)和技術(shù)標準

（一）《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》（簡稱《條例》）

《條例》是國務院頒發(fā)的，是制定有關(guān)法規(guī)和技術(shù)標準的依據(jù)。適用于所有的承壓鍋爐和壓力為1個表壓（0.1MPa）以上的各種壓力容器（船舶、機車上的鍋爐和壓力容器除外）。它是從行政管理、技術(shù)監(jiān)察的角度對于壓力容器的設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理、改造等環(huán)節(jié)做出規(guī)定。

（二）《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（簡稱《容規(guī)》）

明確規(guī)定了壓力容器的適用范圍、選材要求、試驗方法，對設計、制造、探傷、壓力試驗做出了明確的規(guī)定。

（三）《壓力容器使用登記管理規(guī)則》（簡稱《管規(guī)》）

它對壓力容器的使用登記、注冊、發(fā)證、定期檢驗、使用變更等做出明確的規(guī)定。

（四）《在用壓力容器檢驗規(guī)程》（簡稱《檢規(guī)》）

對檢驗單位、檢驗員的資格做出了明確的規(guī)定，還規(guī)定了安全狀況等級評定標準。

（五）《鋼制壓力容器（GB150—89）》

1989年3月作為國家標準頒發(fā)的，適用于設計壓力不大于35MPa的鋼制壓力容器的設計、制造、檢驗與驗收，是我國壓力容器設計、制造的綜合性國家技術(shù)標準。第五節(jié)鍋爐鍋爐是利用燃料或其它能源把水加熱成熱水或蒸汽的機械設備。

一、鍋爐的分類

（一）按用途分類：發(fā)電鍋爐、工業(yè)鍋爐、熱水鍋爐、特種鍋爐。

1.發(fā)電鍋爐額定蒸發(fā)量大，蒸汽壓力高。除低壓電站鍋爐有的采用層燃方式外，其余大部分為室燃式。熱效率90%左右。

2.工業(yè)鍋爐容量較小，蒸汽壓力均在2.45MPa以下，一般采用火床燃燒，熱效率為70%～90%。

（二）按壓力分類：低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界鍋爐、超臨界鍋爐。表4—10鍋爐的壓力范圍名稱壓力范圍（MPa）名稱壓力范圍（MPa）低壓鍋爐不大于2.5超高壓鍋爐12.0～l5.0中壓鍋爐3.0～5.0亞臨界鍋爐16.0～20.0高壓鍋爐8.0～11.0超臨界鍋爐大于22.5【拓展】密閉的容器中對水加壓，水的沸點就會提高。當壓力達到220個大氣壓、溫度達到374℃時，因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同。此時，水的液體和氣體便沒有區(qū)別，完全交融在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的氣體。這時，水便由一般狀態(tài)變成為“超臨界水”。

上述使水氣交融的壓力和溫度，被稱作“臨界點”。超過“臨界點”狀態(tài)的水，就是超臨界水。

【總結(jié)】【鏈接】表4—9壓力容器的壓力等級劃分標準壓力等級代號設計壓力范圍（MPa）低壓容器L0.1≤p＜1.6中壓容器M1.6≤p＜10高壓容器H10≤p＜100超高壓容器UP≥100對于液壓系統(tǒng)的壓力分級，如下表：壓力分級低壓中壓中高壓高壓超高壓壓力范圍（兆帕）0～2.5＞2.5～8＞8～16＞16～32＞32（三）按結(jié)構(gòu)形式分類：

水管式鍋爐（最為普遍）、火管式鍋爐。

在火管式鍋爐中，燃料在燃燒室中燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣流過這些煙管加熱鍋水，然后排入煙囪。（如電熱水器）

水管鍋爐與火管鍋爐在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：水管鍋爐的汽水在管內(nèi)流動，煙氣在管外流動，這與火管鍋爐恰恰相反。（如燃氣熱水器）

水管式鍋爐大多用作容量較大、壓力較高的工業(yè)鍋爐。

其它分類：

按循環(huán)方式：自然循環(huán)、強制循環(huán)（輔助循環(huán)）。

按使用燃料：煤、天然氣、重油、原油、油母頁巖等。

【例題·多選題】按照鍋爐的用途分類，鍋爐的類別有（）。

A.發(fā)電鍋爐B.工業(yè)鍋爐

C.生活鍋爐D.熱水鍋爐

E.特種鍋爐【鏈接】發(fā)電鍋爐額定蒸發(fā)量大，蒸汽壓力高。除低壓電站鍋爐有的采用層燃方式外，其余大部分為室燃式。熱效率90%左右。

工業(yè)鍋爐容量較小，蒸汽壓力均在2.45MPa以下，一般采用火床燃燒，熱效率為70%～90%。

二、基本參數(shù)

（一）鍋爐容量

1.額定蒸發(fā)量D：在設計額定參數(shù)下，連續(xù)運行所必須保證的最大蒸發(fā)量，單位為每小時噸（t/h）。

2.額定供熱量Q：使用設計燃料、額定熱水溫度，連續(xù)運行所必須保證的最大供熱量，也稱為銘牌產(chǎn)熱量、最大連續(xù)產(chǎn)熱量（或供熱量），單位為兆瓦（MW）與千卡/小時（kcal/h）。

1MW（兆瓦）＝86×104kcal/h（千卡/小時）

（二）蒸汽壓力：在額定工況下，過熱器、再熱器出口或鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。如果沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力。單位為工程大氣壓（at）。

1MPa（兆帕）＝10.2at（工程大氣壓）

（三）蒸汽溫度：過熱器、再熱器出口過熱蒸汽溫度或鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度（℃）（如沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽溫度）。

（四）給水溫度：省煤器的進水溫度，無省煤器時指鍋筒進水溫度（℃）。

（五）熱效率：鍋爐所產(chǎn)生的熱量與燃料所儲存的熱量的比值關(guān)系，熱效率低表示鍋爐的燃燒效率低和熱損失大；反之，燃燒效率高，熱損失小。三、基本結(jié)構(gòu)

鍋爐由鍋爐本體和輔助設備組成。

（一）鍋爐本體的基本結(jié)構(gòu)：爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預熱器、構(gòu)架和爐墻。

1.爐膛。其截面為正方形和矩形。燃料在其中燃燒形成火焰和高溫煙氣。

2.鍋筒。儲水、汽水分離、排除鍋水中的鹽水和泥渣。

3.燃燒器。使燃料和空氣合理混合，使燃料穩(wěn)定著火，完全燃燒。小型燃煤鍋爐一般采用層燃式，不需要燃燒器。

4.水冷壁。水管式鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面之一，其作用是吸收燃燒室的高溫輻射熱、在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽或熱水；降低爐墻溫度，保護爐墻。

5.過熱器。將蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度。大部分工業(yè)鍋爐不設過熱器。

6.省煤器。利用鍋爐尾部煙氣的余熱將水加熱后再進入鍋筒，以節(jié)省燃料。

7.空氣預熱器。利用煙氣的余熱加熱參加燃燒的空氣。（二）鍋爐輔助設備

煤粉制備系統(tǒng)，包括磨煤機、排粉機、粗粉分離器和煤粉管道等；送、引風系統(tǒng)，包括送風機、引風機和煙風道。

（三）鍋爐附件：安全閥、壓力表、水位表、高低水位報警器、易熔塞等。安全閥報警并且排氣減壓蒸發(fā)量大于0.5t/h的鍋爐，每臺至少安裝兩個安全閥（不包括省煤器安全閥）；蒸發(fā)量小于0.5t/h的鍋爐，至少安裝一個安全閥。壓力表測量鍋爐氣壓必須安裝有與鍋筒內(nèi)蒸汽空間直接相連的壓力表；在可分式省煤器出口和給水管調(diào)節(jié)閥前，應各裝一個壓力表；在蒸汽過熱器出口和主汽閥之間也應裝設壓力表。水位表指示鍋爐內(nèi)水位應裝設兩個彼此獨立的水位表；對額定蒸發(fā)量小于或等于0.2t/h的鍋爐，可只裝一個水位表。水位報警器當水位處于危險狀態(tài)時，報警對額定蒸發(fā)量大于或等于2t/h的鍋爐，應設置高低水位報警器。同時，也裝設低水位連鎖保護裝置?！纠}·單選題】蒸發(fā)量小于或等于0.5噸/小時的鍋爐（）安全閥。

A.可不裝

B.每臺至少裝1個

C.每臺至少裝2個

D.在省煤器出口和給水管調(diào)節(jié)閥前各裝1個

四、工作過程

空氣→送風機→空氣預熱器→與燃料在爐膛中燃燒形成高溫煙氣→水冷壁→過熱器→省煤器→空氣預熱器→引風機→煙囪排出

水→省煤器→鍋筒→下降水冷壁→上升水冷壁→鍋筒進行汽水分離→蒸汽→飽和蒸汽引出管→過熱器過熱→過熱蒸汽出口輸出

【例題·單選題】水管式鍋爐中主要蒸發(fā)受熱面是（）。

A.爐墻B.鍋筒

C.水冷壁D.過熱器【例題·單選題】鍋爐的組成部件中，（）的主要作用是提高整個蒸汽動力裝置的循環(huán)效率。

A.水冷壁B.過熱器

C.省煤器D.空氣預熱器第六節(jié)起重機械一、起重機械概述

起重機械是吊運或頂舉重物的機械設備。

（一）起重機械的分類

按其功能和構(gòu)造特點可分三類，即輕小型起重設備、起重機和升降機。

1.輕小型起重設備。

包括起重滑車、千斤頂、手動葫蘆、電動葫蘆、和普通絞車等。大多數(shù)用人力驅(qū)動。

2.起重機。按照構(gòu)造特征可分為橋式和臂架式、旋轉(zhuǎn)式和非旋轉(zhuǎn)式、固定式和運行式等。

3.升降機。包括電梯、施工升降機、簡易升降機等。

（二）起重機的主要參數(shù)

主要性能參數(shù)是起重量、起升高度和工作級別。

1.起重量

（1）額定起重量。指起重機能夠吊起的重物或物料連同可分吊具或?qū)倬撸ㄈ缱ザ?、電磁吸盤、平衡梁等）質(zhì)量的總和。

對于吊鉤起重機，額定起重量不包括吊鉤和滑輪組的自重；

橋式起重機的額定起重量是定值；臂架長度和幅度可變的臂架式起重機其額定起重量隨臂架長度和幅度而改變。

對于流動起重機，額定起重量包括起重機上的吊具及臂架到滑輪組的鋼絲繩的重量；表4—11

起重機械最大額定起重系列（GB783－87）單位：噸

0.100.1250.160.20.250.320.40.50.630.81.01.251.62.02.53.24.05.06.38.010（11.2）12.5（14）16（18）20（22.5）25（28）32（36）40（45）50（56）63（71）80（90）100（112）125（140）160（180）200（225）250（280）320（360）400（450）500（560）630（710）800（900）1000

（2）總起重量。指起重機能夠吊起的重物或物料，連同可分吊具或?qū)倬撸ㄈ鐘A鉗、貨叉等）和長期固定在起重機上的吊具或?qū)倬撸òǖ蹉^、吊環(huán)、起重吸盤等）質(zhì)量的總和。

（3）有效起重量。指起重機能夠吊起的重物或物料的凈質(zhì)量。

2.起升高度

起升高度水平停車面至吊具允許最高位置的垂直距離。下降升度最低工作位置與起重機的水平支撐面之間的垂直距離。起升范圍吊具最高和最低工作位置之間的垂直距離?！咎崾尽繉τ诘蹉^和貨叉算至它們的支撐表面，對于其他的吊具，算至它們的最低點（閉合狀態(tài)）。

3.工作級別

由工作時間方面的繁忙程度和吊重方面的滿載程度決定。

我國規(guī)定只將起重機的工作級別劃分為8級，即A1～A8，輕小型起重設備、升降機、架空單軌系統(tǒng)還沒有劃分級別。

（1）利用等級

表示時間方面的繁忙程度。根據(jù)有效壽命內(nèi)工作循環(huán)總次數(shù)，分為U0～U9共10級。由0到9利用程度愈加頻繁。表4—12起重機利用等級分級

利用等級總的工作循環(huán)次數(shù)N附注U0

U1

U2

U31.6×104

3.2×104

6.3×104

1.25×105

不經(jīng)常使用

U42.5×105經(jīng)常輕閑地使用U55×105經(jīng)常中等地使用U61×106不經(jīng)常繁忙地使用U7

U8

U92×106

4×106

>4×106繁忙地使用（2）載荷狀態(tài)

表明起重機受載的輕重程度。它與兩個因素有關(guān)，即所起升的載荷與最大起升載荷之比Pi/Pmax和各個起升載荷Pi的作用次數(shù)ni與總的工作循環(huán)次數(shù)N之比ni/N。

根據(jù)計算所得的載荷譜系數(shù)確定

【例題·計算題】Pmax＝100t，N＝10000次，m=6

其中，P1＝100t，n1＝9000次

P2＝10t，n2＝1000次根據(jù)載荷譜系數(shù)Kp可以將載荷狀態(tài)分為Q1～Q4共4級，由1到4載荷由輕到重。表4—13起重機的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù)KP載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)KP說明Ql

Q2

Q3

Q40.125

0.25

0.5

1.0很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷

有時起升額定載荷，一般起升中等載荷

經(jīng)常起升額定載荷，一般起升較重的載荷

頻繁地起升額定載荷（3）起重機的工作級別的劃分。

根據(jù)利用等級和載荷狀態(tài)的大小，經(jīng)過查表確定。

表4—14起重機工作級別的劃分

名義載荷譜系數(shù)利用等級載荷狀態(tài)KpU0U1U2U3U4U5U6U7U8U9Q1—輕0.125

AlA2A3A4A5A6A7A8Q2—中0.25

A1A2A3A4A5A6A7A8

Q3—重0.5AlA2A3A4A5A6A7A8

Q4—特重1.0A2A3A4A5A6A7A8

【2007考題·單選題】某起重機有三種起升載荷工況。第一種工況的起重量等于起重機的最大起升載荷Pmax，作用次數(shù)占總循環(huán)次數(shù)的30%；第二種工況的起重量是最大起升載荷的1/2，作用次數(shù)占總循環(huán)次數(shù)的20%；第三種工況的起重量是最大起升載荷的1/4，作用次數(shù)占總循環(huán)次數(shù)的50%。指數(shù)m＝3。該起重機的載荷譜系數(shù)接近于（）。

A.0.305

B.0.333

C.0.435

D.0.527（三）基本結(jié)構(gòu)和專用零部件

各種起重機都具有實現(xiàn)升降動作的起升機構(gòu)，此外有些還有運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和其他專用機構(gòu)。

專用零部件有：

1.鋼絲繩。繩芯有鋼絲繩芯和纖維芯兩種。2.滑輪組。分為定滑輪組和動滑輪組。滑輪一般用鑄鐵制造，載荷較大的也可用鑄鋼；對于大型滑輪（D≥800mm）采用焊接結(jié)構(gòu)。

3.卷筒組。由卷筒、連接盤、軸、支撐架組成。4.吊鉤組。由吊鉤、吊鉤螺母、推力軸承、吊鉤橫梁、護板組成。80t以上用雙鉤，80t以下用單鉤。吊鉤必須采用模鍛（成批）、自由鍛或板鉤（大噸位、單件生產(chǎn)）。

5.抓斗。6.車輪與軌道。

7.制動裝置。包括制動器和停止器兩類。

制動器是利用摩擦元件（閘瓦、制動帶、摩擦盤等）與制動輪或制動盤的摩擦阻力使機構(gòu)減速或停止。

停止器是利用機械的止動元件（棘爪、滾柱等）單方向止擋機構(gòu)運動。

8.起重機安全保護裝置。

（1）限制起重量或起重力矩的裝置：起重量限制器；起重力矩限制器。

（2）限制工作范圍界限的裝置：起重高度限制器、行程限制器。

（3）保證起重機及其機構(gòu)正常運作的裝置：防撞裝置、緩沖器小車、防滑裝置?！纠}·單選題】起重機所用的吊鉤多為（）而成。

A.鑄造

B.鍛造

C.焊接

D.切削加工【2011考題·單選題】下列裝置中，（）不屬于起重機的安全保護裝置。

A.制動裝置

B.力矩限制器

C.防滑裝置

D.行程限制器二、通用橋式起重機

（一）概述

1.類型種類代號。表4–15。

序號名稱小車代號1吊鉤橋式起重機單小車QD2雙小車QE3抓斗橋式起重機單小車QZ4電磁橋式起重機單小車QC5抓斗吊鉤橋式起重機單小車QN6電磁吊鉤橋式起重機單小車QA7抓斗電磁橋式起重機單小車QP8三用橋式起重機單小車QS

2.基本參數(shù)

包括額定起重量、跨度、速度。額定起重量當設有主、副鉤時，額定起重量用分式表示，分子表示主鉤的起重量，分母表示副鉤的起重量?？缍瓤缍扔纸锌缇?，是指起重機行走的兩平行軌道之間的距離。起重機的跨度一般比車間跨度小1.5m，其跨度每3m為一級，主要分為10.5m、13.5m、16.5m、19.5m、22.5m、25.5m、28.5m、31.5m，大于31.5m的為非標準跨度。速度速度是根據(jù)工作繁忙程度決定的，輕級工作速度較低，重級工作速度較快?！咀⒁狻客ㄓ脴蚴狡鹬貦C的速度包括：

①大車速度。大車移動有三種，即80m/min、100m/min、120m/min。

②小車速度。小車速度一般在40m/min左右。

③吊鉤起升速度。吊鉤起升速度一般為8～20m/min，起重量大，速度要放慢。

④起升高度。吊鉤標準起升高度為12m，每增加2m為一級，直至32m。

3.結(jié)構(gòu)特點。由橋架、大車運行機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、起升機構(gòu)和電氣設備組成。橋架沿軌道縱向運行；起重小車沿橋架上的軌道橫向運行。（二）典型通用橋式起重機的特點及用途

1.吊鉤橋式起重機。是通用橋式起重機中最基本的類型?？稍诙喾N場所進行多種物料的裝卸吊運工作，起升載荷用的吊具是吊鉤。起重量在10噸以下的，多為一個起升機構(gòu)，采用一個主鉤；在15噸以上的，多為主、副兩個起升機構(gòu)，吊鉤分為主鉤和副鉤。一般情況下，副鉤的起重量約為主鉤的1/5～1/3，其起升速度比主鉤快。

2.抓斗橋式起重機。取物裝置為四繩抓斗，起重小車上有兩套起升裝置，可同時或分別動作以實現(xiàn)抓斗的升降和開閉。抓斗橋式起重機適用于倉庫、料場、車間等進行散裝物料的裝卸吊運工作。

3.電磁橋式起重機。該型起重機的取物裝置是電磁吸盤，其起重小車上有電纜卷筒將直流電源用撓性電纜送至電磁吸盤上，再依靠電磁吸力吸取導磁物料。它的吊運能力隨物料性質(zhì)、形狀、速度大小而變化，適用于吊運具有導磁性的金屬物料（一般只用于吸取500℃以下的黑色金屬）。

三、冶金專用橋式起重機

（一）冶金專用橋式起重機的工作特點

1.參與特定工藝流程。

2.工作級別高。利用等級高、載荷狀態(tài)重。

3.工作環(huán)境惡劣。高溫、粉塵、噪聲大。

4.沖擊負荷大。

（二）冶金起重機的基本性能要求：工作速度快、很高的可靠性、良好的操作與維修條件。

冶金專用橋式起重機

【例題·多選題】冶金專用橋式起重機的工作特點有（）。

A.參與特定的工藝流程

B.工作級別低

C.工作環(huán)境惡劣

D.沖擊負荷大

E.利用等級高

四、流動式起重機

（一）概述

流動式起重機是一種工作場所經(jīng)常變換，能在帶載或空載情況下沿無軌路面運行，并依靠自重保持穩(wěn)定的臂架型起重機。

1.分類。分為汽車起重機、輪胎起重機、全路面起重機、履帶起重機、集裝箱正面吊運機、隨車起重機等。

2.基本參數(shù)。

主要參數(shù)是最大額定起重量，包括取物裝置和臂架頭部以下鋼絲繩的重量。此外，流動起重機的基本參數(shù)還有最小額定幅度、基本臂最大起升高度、最長臂最大起重力矩、最長主臂起升高度、副臂起升高度、各機構(gòu)速度以及爬坡度、轉(zhuǎn)彎半徑等。

3.主要機構(gòu)與功能。

分為兩部分，起重部分為上車；支承底盤部分為下車。

（1）起升機構(gòu)。由驅(qū)動裝置、減速器、制動器、卷筒、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。

（2）回