第1个回答 2023-03-04
本讲是机电设备评估基础的第十讲，讲述教材第5章其他常见机电设备。教材上这一章节内容较多，较杂，但是又非常重要，希望同学们细心学习。在这里我们分为三讲来讲述，本讲的主要内容包括：内燃机、金属熔炼设备。与2002年教材相比，2003年教材的主要变化如下：
1、p244中按所用燃料分类中的酒精发动机（甲醇、乙醇）、双燃料发动机为新增
2、p247（三）内燃机型号一部分为新增
3、p249 进气冲程，压缩冲程、燃烧膨胀冲程内容的解释有变化。
4、p250的倒数第二段（四冲程柴油机和汽油机的工作过程包括……压缩终了时靠火花塞打火点燃）为新增
5、p255的最后一行为新增
本讲的重点和难点包括：
1．内燃机的基本原理、构造、主要性能指标
2．金属熔炼设备的分类、结构与应用
历年考题：
2000. 26.某挖掘机用柴油机铭牌上所标注的有效功率为166千瓦,它表示该发动机允许( C )的有效功率。
A.连续运行
B.连续运行15分钟
C.连续运行1小时
D.连续运行12小时
2000. 27.燃气轮机在涡轮中进行的是( D )过程。
A.吸气及压缩
B.吸气及排气
C.压缩可燃气体
D.膨胀作功及排气
2000.67.燃气轮机主要由( BDE )构成。(2001.55与它相同)
A.曲柄连杆机构
B.涡轮
C.增压器
D.压气机
E.燃烧室
2000. 68.经过冲天炉熔化后的铁水,其化学成分将发生( ADE )等变化。
A.碳含量增多
B.硫含量减少
C磷含量减少
D.锰含量减少
E.硅含量减少
2000.69.铸钢熔炼的主要设备包括( BDE )。
A.冲天炉
B.平炉
C.反射炉
D.转炉
E.感应炉
2001. 24.某柴油机有效输出扭矩 =3650Nm,转速n=1000r/min,该柴油机的有效功率为( 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.电弧炉和感应电炉是工厂常用的铸钢熔炼设备,电弧炉与感应电炉相比具有( AC )的特点。
A.热效率高
B.合金元素损失少
C.氢气容易侵入钢液
D.炉渣温度低
E.易实现真空冶炼
2002. 24.燃气轮机存在的缺点是(D )。
A.功率小
B.体积大
C.噪声大
D.热效率低
2002. 25.炼钢感应炉是靠(D )产生所需的热量。
A.电点火燃烧焦炭
B.电极与炉料间产生的电弧
C.流过电阻丝的电流
D.在炉料表面产生的涡流
2002. 59.以下金属熔炼设备中,采用焦炭作燃料的有(ACD )。
A.冲天炉
D.电弧炉
C.碱性平炉
D.坩埚炉
一、内燃机 (掌握原理、构造及主要性能指标
（一）、内燃机分类
往复活塞式种类很多，主要掌握：
a 按燃料分：柴油机、汽油机、煤气机、酒精发动机（甲醇、乙醇）、天然气发动机、双燃料发动机
b．按工作循环冲程数分：四冲程，二冲程
c．按气缸数和排列： 单缸
多缸：直立式、卧式、V型、X型、星形和对动活塞等
d．按进气方式分：非增压（自然吸气）和增压
e．按冷却方式分：水冷和风冷
f．按着火方式：压燃式（柴油机），点燃式（汽油机）
g．按可燃混合气形成方式：燃料与空气外部形成混合气后进入气缸（汽油机）
燃料喷入气缸内与空气混合（柴油机）
同时应该掌握：汽油机是外部形成混合气的内燃机；柴油机是内部形成混合气的内燃机
（二）、内燃机基本名词术语
该部分内容包含较多的出题点，所以较为重要，历年考试中都会出现考题，请同学们熟练掌握。对这些术语的掌握应结合内燃机的工作原理，才能准确理解，不要死记硬背。在这些名词术语中掌握以下内容：
1、工作循环包括四个步骤：进气、压缩、燃烧膨胀做功、排气过程
2、上、下止点。活塞在汽缸内做往复运动时的两个极端位置为止点。
上止点：活塞离曲轴旋转中心最远的位置。
下止点：活塞离曲轴旋转中心最近的位置。
3、活塞行程：S=2r（曲轴转半圈，相当于一个活塞行程）
4、气缸工作容积Vh的计算公式
Va：汽缸总容积
Vh：气缸工作容积
Vc：燃烧室容积
气缸总容积：Va=Vh+Vc ,多缸内燃机各气缸工作容积的总和称为内燃机工作容积或内燃机的排量。
压缩比：压缩比=1+ Vh/Vc
工况：一般用功率和曲轴转速表示，也可以用负荷与转速表示。
（三）、内燃机的型号（新增）
1、型号的表示方法
首部（系列代号，换代符号，地方、企业代号）、中部（缸数、汽缸布置形式、冲程符号、汽缸直径mm（取整数））、后部（结构特征、用途特征）、尾部（区分符号）
2、型号含义：按采用的燃料命名。参见内燃机按燃料分类。
首部：系列代号，换代符号，地方、企业代号。它是产品特征代号，每种符号一般用一个或两个字母表示
中部：缸数、汽缸布置形式、冲程符号、汽缸直径mm（取整数）。缸数和汽缸直径用数字表示，多缸直列及单缸一般不标符号。
后部：结构特征、用途特征。参见教材的表5-1和5-2（大家要记住符号的含义）
例子：12V135ZG：表示12缸V型、四冲程、缸径135mm，水冷增压、工程机械用。
每部分的含义如下：
首部：无
中部： 缸数：12即12缸
汽缸布置形式：V，气缸形式为V型布置
冲程符号：无，代表四冲程，为E为二冲程
汽缸直径：135mm
后部： 结构特征：Z，为增压
用途特征：G为工程机械
尾部：无
（四）、四冲程内燃机的工作原理（该部分内容今年有变化，注意）
理解并掌握四冲程内燃机的一个工作循环是如何工作的，进气、压缩、燃烧膨胀做功、排气每个过程的状态和特点。这个地方多次提到曲轴旋转1800，大家要注意
四冲程内燃机在一个工作循环的四个行程中，只有一个行程做功，所以单缸内燃机曲轴每转两周只有半周是由膨胀气体的作用使曲轴旋转，曲轴转速不均匀。四缸内燃机，曲轴每转半周便有一个气缸作功。
（五）柴油机增压
对于废气涡轮增压柴油机可以做一般了解。但应掌握增压器的分类，废气涡轮增压内燃机与非增压内燃机相比的优缺点。
优点：增大功率；降低耗油率，提高经济性；改善内燃机的排放。
缺点：增加了内燃机的负荷和热负荷；性能上要求有良好的配合以及材料、制造工艺上要求较高。
目前使用最广泛的是废气涡轮增压。
（六）内燃机总体构造
该部分作一般了解即可。
a 曲柄连杆机构： 活塞组、连杆组、曲轴飞轮组等
作用：活塞往复运动→曲轴旋转，通过曲轴输出。（图5-5、6）
b 固定件：机体、气缸盖和气缸套。安装和支承运动部件。
c 配气系统：完成进气、排气。
d 燃料供给系统：柴油机与汽油机不同。柴油机该部分的功用是定时、定量、定压向燃烧室喷入柴油，并创造良好燃烧条件；汽油机该部分的功用将汽油与空气按比例形成的可燃混合气连续地供给气缸，以满足混合气形成及燃烧过程的需要。
e 冷却系统：气缸及气缸盖、水泵、散热器。将受热零部件多余热量及时传导出去。
f 润滑系统：机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀。将机油送到各磨擦表面。
g 点火系统：它是汽油机、燃气轮机特有的。产生电火花，点燃气缸内可燃气体。
h 起动系统：人力起动和电动机起动，电动机起动有电动机、蓄电池、按钮。
（七）、内燃机的主要性能指标
内燃机的性能通常用动力性和经济性指标表示。
动力性主要性能指标有：
有效扭矩：即内燃机曲轴上对外输出的扭矩
有效功率：内燃机在单位时间内对外作的功，称为有效功率。它是内燃机的主要性能指标之一。
pe=Ttqn/9550(KW)(为新增)
该处有四种功率：15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率。（这个地方大家要知道给你了某种机械它属于哪种功率）
经济性主要指标有：
有效燃料消耗率（比油耗）：有效燃料消耗率越低，内燃机经济性越好。
有效热效率。内燃机的热效率越高，表示燃料的热量利用越好，内燃机的经济性越好。教材p257的表5-3大家要理解。
（八）燃气轮机
1、掌握燃气轮机的优缺点及应用：
燃气轮机具有功率大、重量轻、体积小、振动小、噪声小、维修方便等优点，但也存在热效率低的缺点。在航空上，燃气轮机已经占据了绝对优势。
2、燃气轮机的基本结构及作用原理
燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮三部分组成。
对于燃气轮机的工作原理一般了解即可。但是应该掌握以下内容：
在压气机中进行的是吸气及压缩过程，提高工质（气体）的压力。燃烧室中进行的是燃料的燃烧过程，涡轮中进行的是膨胀作功以及排气过程。压气机有轴流式和离心式两种基本形式，掌握各自的特点
轴流式的特点：空气沿与轴线平行的方向流动，其特点是空气流量大，但单级增压压力比较低，所以通常轴流式压气机都由多级组成，以获得较高的压力比，由于空气流动不急剧转向，效率较高，因此 轴流式和压气机在航空及大型燃气轮机中广泛应用。
离心式的特点：空气大致沿与旋转轴线垂直的半径方向流动，因而也称为径流式压气机，其特点是空气流量小，效率较低，但单级离心压气机具有结构简单，外形短，重量轻等优点。对于小尺寸的压气机，离心式压气机的效率反而高于轴流式压气机的效率。
记住：燃气轮机中常用的燃料不包括汽油。
二、金属熔炼设备（熟悉分类结构和应用）
金属熔炼是铸造生产中相当重要的环节。
（一）、铸铁熔炼设备
铸铁熔炼设备有很多种，如冲天炉、反射炉、工频感应炉等。由于冲天炉具有结构简单、操作方便、熔化率高、成本低的特点，目前得到广泛的应用。
(1) 冲天炉的结构
冲天炉由炉身、烟囱、炉缸、和前炉四大部分组成。参见图5-14。炉身是冲天炉的主体，高于加料口以上部分叫做烟囱，主风口以下至炉底部委炉缸，前炉是储存铁水和排水用的，因此前炉上设有出铁口和出渣口。
冲天炉生产率是用每小时能熔化多少吨铁水表示，通常为0.5-30吨/小时，最常用的为1.5-10吨/小时，炉子内径越大，生产率越高。(2) 冲天炉的炉化过程
对于整个炉化过程，同学们一般了解即可，但要掌握以下内容：金属炉料经熔化后，铁水中的碳含量增高，硅和锰的含量因氧化烧损而减少，磷基本上保持不变，硫含量则增大，由于硫是铸铁中的有害物质，所以脱硫是熔化过程的重要问题之一。
(3) 生产技术经济指标
铁水出炉温度：在燃料消耗相同的条件下，铁水出炉温度越高，炉子经济效果越好。目前一般冲天炉铁水出炉温度可达到1400度左右，较好的炉子可达1450-1500度。
铁焦比α和焦碳消耗率β：在保证铁液质量的条件下，为了节能，应努力提高铁焦比，降低焦碳消耗率。
熔化率：指冲天炉每小时能熔化出多少吨的铁水。熔化强度：每平方米炉膛面积每小时熔化金属炉料的重量。
（二）、铸钢熔炼设备
目前炼钢厂炼钢的方法有三种：氧气顶吹转炉炼钢法、碱性平炉炼钢法和电弧炼钢法。由于平炉容量太大，而转炉灵活性较差，故一般工厂所用的熔炼设备主要是电弧炉和感应电炉。
(1)电弧炉：
炉温可达20000C。电弧炉的大小用每炉炼钢量表示，一般3～20T。
按炉衬材料和炉渣特点分为：
碱性电弧炉：可去硫、磷，对炉料无特殊要求，可炼各种优质钢。
酸性电弧炉：生产率高，炉衬价格便宜，寿命长，但不能去磷、硫，炉料条件好时用。
(2)感应电炉
优点：①可制得含气少，非金属夹杂少，含碳低，合金元素损失少的各种优质钢；
②熔炼速度快，能源消耗少，易于实现真空熔炼。适于中、小型铸钢件。
缺点：①炉渣的温度较低，脱磷、硫、氧等反应进行不充分；
②设备贵，对炉衬要求高。
（三）、有色金属熔炼
有色金属：铜、铝、镁、锡、铅、锌等。
特点：合金元素容易氧化烧损，应保证炉料快速熔化，以免合金元素烧损。
常用的熔炉有坩埚炉，反射炉，电阻炉等
坩埚炉：特点是炉气（在埚外）与金属液（在埚内）隔开，金属液质量较高，但生产率和热效率都低