机电工程常用材料及工程设备DOC教学内容.docx
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机电工程常用材料及工程设备DOC教学内容
机电工程是指按照一定的工艺和方法，将不同规格、型号、性能、材质的设备、管路、线路等有机组合起来，满足使用功能要求的工程。
2H311000机电工程常用材料及工程设备
2H311010机电工程常用材料
常用材料有金属材料、非金属材料和电气材料
2H311011金属材料的类型及应用
金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。
其中，黑色金属主要是铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金），广义的黑色金属还包括锰、铬及合金。
有色金属种类较多，常用的有铝及铝合金、铜及铜合金、钦及钛合金、镁及镁合金和镍及镍合金等。
一、黑色金属材料
黑色金属材料又称钢铁材料，它们都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
（—）生铁
碳的质量分数（wc）大于2%的铁碳合金称为生铁。
按用途分为：
炼钢生铁、铸造生铁。
按化学成分分为：
普通生铁、特种生铁。
（二）铸铁
碳的质量分数超过2%（—般为2.5%～3.5%）的铁碳合金称为铸铁。
（三）钢
碳的质量分数不大于2%的铁碳合金称为钢。
1.按化学成分和性能分类
按化学分和性能分为:
碳素结构钢、合金结构钢和特殊性能低合金高强度钢。
（1）碳素结构钢:
按其含碳量的不同，可分为低碳钢（含碳量wc<0.25%）、中碳钢（含碳量wc>0.25%～0.60%）和高碳钢（含碳量wc>0.60%）。
例如，在机电工程中常见的各种型钢、钢筋、钢丝等都属于碳素结构钢，优质的碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强螺栓及预应力锚具等。
（2）合金结构钢：
按其合金元素的总含量，可分为低合金结构钢、中合金结构钢和高合金结构钢。
在机电工程中，低合金结构钢最为常用。
例如，某600MW超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢；机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的，因为该种钢不仅靭度好，而且缺口敏感性也较碳素结构钢大。
（3）特殊性能低合金高强度钢（了解）
2.按钢的用途分类（了解）
（四）钢材
钢材就其使用可划分为：
型材、板材、管材、线材和钢制品。
1.型材
在机电工程中，常用的型材主要有：
圆钢、方钢、扁钢、H型钢、角钢、工字钢、T型钢、槽钢、钢轨等。
例如，电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢（HK300b）；为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度，在炉墙上设计有足够强度的刚性梁。
一般每隔3m左右装设一层，其大部分采用强度足够的工字钢制成。
例如，大型角钢广泛用于厂房、铁路、交通、桥梁、车辆、船舶等大型结构件；中型角钢用于电力铁塔、井架及其他用途的构件；小型角钢用于设备制造、支架和框架等。
2.板材
在机电工程中，常用的板材主要有：
钢带（带钢）、薄钢板（厚度在0.2～4mm）、厚钢板（厚度在4mm以上的钢板统称为厚钢板）、中板（厚度在4～25mm之间）、厚板（厚度在25～60mm之间）、特厚板（厚度大于60mm）。
例如，碳素结构钢厚钢板广泛用于焊接、铆接、栓接结构，如桥梁、船舶、管线、车辆和机械。
其中质量等级C、D属于优质碳素结构钢，主要用于对韧性和焊接性能要求较高的钢结构。
例如，电站锅炉中的汽包就是用钢板焊制成的圆筒形容器。
其中，中、低压锅炉的汽包材料常为专用的锅炉碳素钢，高压锅炉的汽包材料常用低合金钢制造。
3.管材
例如，锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢管或低合金钢管，但过热器和再热器使用的无缝钢管根据不同壁温，通常采用15CrMo或12CrlMoV等钢材。
4.钢制品
在机电安装工程中，常用的钢制品主要有焊条、管件、阀门等。
【例1】（2012真题）锅炉汽包常用（ ）材料制造。
A.普通碳素钢
B.优质碳素钢
C.低合金高强度钢
D。
特殊钢
[答疑编号950937101101：
针对该题提问]
【答案】C
二、有色金属
（一）铝及铝合金
1.纯铝
纯铝的密度只有2.7g/cm3，仅为铁的1/3。
铝的导电性好，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。
2.铝合金
铝合金热处理后可显著提高强度。
（二）铜及铜合金
1.纯铜
（1）纯铜常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。
纯铜、铜合金的导电、导热性很好，对大气和水的抗蚀能力很高。
铜是抗磁性物质。
（2）根据杂质含量的不同，工业纯铜牌号分为四种：
T1、T2、T3、T4。
编号越大，纯度越低。
T1主要用于导电材料和配髙纯度合金；T2主要用于电力输送用导电材料，制作电线、电缆等；T3、T4主要用于电机、电工器材、电气开关、垫圈、铆钉、油管等。
2.铜合金
铜中加入合金元素后，可获得较高的强度和硬度，同时保持纯铜的某些优良性能。
（1）黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。
复杂黄铜：
铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜等。
（2）青铜
含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金习惯称为青铜，包括有锡青铜、铝青铜、铍青铜等。
（3）白铜
白铜是以镍为主要合金元素的铜合金。
主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。
锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。
（三）钛及钛合金
了解：
（1）钛的熔点高，热膨胀系数小，导热性差。
纯钛塑性好、强度低，钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。
（四）镁及镁合金
了解
（1）：
纯镁的室温密度仅为1.74g/cm3，是所有金属结构材料中最低的。
（五）镍及镍合金
1.纯镍。
具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能，是重要的工程金属材料。
2.镍合金。
镍合金按其特性和应用领域分为耐腐蚀镍合金、耐高温镍合金和功能镍合金三类。
【例2】（2012真题）机电工程常用的黑色金属是（ ）
A.铝
B.铸铁
C.紫铜
D.钛合金
[答疑编号950937101102：
针对该题提问]
【答案】B
2H311012非金属材料的类型及应用
―、非金属材料的类型
（一）高分子材料
高分子材料是以高分子化合物为基材的一大类材料的总称。
按照来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料，按特性可分为普通高分子材料和功能高分子材料，最常用的分类方法是按性能和用途分类，可分为塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料和高分子基复合材料等。
1.塑料
（1）通用塑料
通用塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品种，占塑料总产量的75%以上。
1）聚乙烯（PE）。
如低压聚乙烯（压力小于5MPa）常用于制造容器、通用机械零件、管道和绝缘材料等。
2）聚丙烯（PP）。
强度、硬度、刚度和耐热性（150℃不变形）均优于低压聚乙烯，常用于制造容器、贮罐、阀门等。
3）聚氯乙烯（PVC）。
强度、刚度比聚乙烯好。
硬质聚氯乙烯常用于制作化工耐蚀的结构材料及管道、电绝缘材料等。
软质聚氯乙烯主要用于电线电缆的套管、密封件等。
4）聚苯乙烯（PS）。
聚苯乙烯是良好的刚性材料，但质脆而硬，主要用来生产注塑产品。
（2）工程塑料
工程塑料如ABS塑料、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。
例如，水管主要采用聚氯乙烯制作；燃气管采用中、高密度聚乙烯制作，热水管目前均用耐热性高的氯化聚氯乙烯或聚1-丁烯制造；泡沫塑料热导率极低，相对密度小，特别适于作屋顶和外墙隔热保温材料，在冷库中用得更多。
2.橡胶
橡胶按来源可分为天然橡胶和合成橡胶，按性能和用途可分为通用橡胶和特种橡胶。
3.涂料
（二）无机非金属材料
1.普通（传统）的非金属材料
指以硅酸盐为主要成分的材料并包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料。
2.特种（新型）的无机非金属材料
二、机电工程中常用的非金属材料使用范围
（一）砌筑材料
（二）绝热材料
在机电安装工程中，常用的绝热材料种类很多，通常有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类、泡沫塑料类等，常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程。
【例3】（2011真题）机电工程常用的绝热材料是（ ）
A.涂料
B.聚氨酯复合板材
C.岩棉
D.石棉水泥板
[答疑编号950937101103：
针对该题提问]
【答案】C
（三）防腐材料及制品
包括：
陶瓷、油漆及涂料、塑料、橡胶、玻璃钢及制品。
（四）非金属风管
酚醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用；聚氨酯复合风管适用于低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境，但对酸碱性环境和防排烟系统不适用；玻璃纤维复合风菅适用于中压以下的空调系统，但对洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统以及相对湿度90%以上的系统不适用；硬聚氯乙烯风管适用于洁净室含酸碱的排风系统。
风管材料
适用范围
不适用范围
酚醛复合风管
低、中压空调系统、潮湿环境
高压、洁净空调、酸碱性、防排烟
聚氨酯复合风管
低、中、高压洁净空调系统、潮湿环境
酸碱性、防排烟
玻璃纤维复合风管
中压以下空调系统
洁净空调、酸碱性、防排烟、湿度90%以上
硬聚氯乙烯
洁净室含酸碱的排风系统
【例4】（2011一级真题）玻璃纤维复合风管适用于（ ）。
A.洁净空调系统
B.酸性环境空调系统
C.防排烟空调系统
D.中压以下空调系统
[答疑编号950937101104：
针对该题提问]
【答案】D
（五）塑料及复合材料水管
（1）聚乙烯塑料管：
无毒，可用于输送生活用水。
（2）涂塑钢管：
具有优良的耐腐蚀性能和比较小的摩擦阻力。
环氧树脂涂塑钢管适用于给水排水、海水、温水、油、气体等介质的输送，聚氯乙烯（PVC）涂塑钢管适用于排水、海水、油、气体等介质的输送。
（3）ABS工程塑料管:
耐腐蚀、耐温及耐冲击性能均优于聚氯乙烯管.
（4）聚丙烯管（PP管）：
用于流体输送。
（5）硬聚氯乙烯排水管及管件：
硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑工程排水，在耐化学性和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于工业排水系统。
2H311013电气材料的类型及应用
一、电线电缆
（一）仪表电缆
（1）仪表用电缆：
如YVV、YVVP等，适用于仪表、仪器及其他电气设备中的信号传输及控制线路。
（2）阻燃型仪表电缆：
如ZRC-YVVP、ZRC-YYJVP、ZRC-YEVP等，阻燃仪表电缆具有防干扰性能高，电气性能稳定，能可靠地传送交流300V及以下的数字信号和模拟信号，兼有阻燃等特点，所以此类电缆广泛应用于电站、矿山和石油化工等部门的检测和控制用计算机系统或自动化控制装置上。
常固定敷设于室内、隧道内、管道中或户外托架，敷设时环境温度不低于0℃，弯曲半径不小于电缆外径的10倍的阻燃场所。
（3）仪表用控制电缆：
如KJYVP、KJYVPR、KJYVP2等，适用于交流额定电压450/750V及以下仪表用控制电缆产品，巡回检测装置屏蔽电缆采用对绞铝塑复合膜屏蔽和铜丝屏蔽，抗干扰性能优越，常用于计算机测控装置。
（二）电气装备电线、电缆
1.裸导线
（1）圆单线：
如TY、LY4、TR、LR。
（2）铝绞线及钢芯铝绞线：
如LJ、LGJ、LGJF等，主要用于架空电力线路。
（3）铝合金绞线及钢芯铝合金绞线：
如LHAJ、LHAGJ、LHBJ。
2.绝缘导线
（1）固定敷设绝缘线。
橡胶绝缘导线：
如BXW、BLXW等，聚氯乙烯绝缘线：
如BV、BLV、BVR、BVV、BLVV、BVVB等。
（2）绝缘软电线。
聚氯乙烯绝缘软电线：
如RV、RVB、RVV、RVVB等。
例如，一般家庭和办公室照明通常采用BV型或BX型聚氯乙烯绝缘铜芯线作为电源连接线；机电安装工程现场中电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘平行铜芯软线，因为电焊位置不固定，多移动。
（3）安装电线。
如AV，AVR，AVRB，AVVR。
【例5】（2011真题）机电工程现场焊接时，电焊机至焊钳的连接电线宜选用（ ）。
A.橡皮绝缘铜芯线
B.塑料绝缘铝芯电线
C.塑料护套铜芯线
D.塑料绝缘铜芯软线
[答疑编号950937101201：
针对该题提问]
【答案】D
3.电力电缆
按绝缘材料可分为油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡胶绝缘及气体绝缘等。
（1）油浸纸绝缘电缆：
如ZLL、ZL等，敷设于干燥的户内、沟管中，不能承受机械外力作用，且对铝保护层应有中性环境等；ZQ30、ZLQ30等，敷设在室内及矿井中，能承受机械损伤及较大的拉力。
（2）塑料绝缘电缆：
可分为聚氯乙烯电缆、聚乙烯电缆、交联聚乙烯电缆。
聚氯乙烯电缆：
如VLV、VV等，不能受机械外力作用，适用于室内，隧道内及管道内敷设；VLV22、VV22等，能承受机械外力作用，但不能承受大的拉力，可敷设在地下；VLV32、VV32等，能承受机械外力作用，且可承受相当大的拉力，可敷设在竖井内，高层建筑的电缆竖井内，且适用于潮湿场所。
聚乙烯电缆：
如YLV、YV等。
交联聚乙烯电缆：
如YJLV、YJV等，敷设在室内、隧道内及管道内，电缆不能承受机械外力作用。
（3）橡胶绝缘电缆：
如XLQ、XQ等，敷设在室内、隧道内及管道内，电缆不能受推动和机械外力作用，对铅保护层应有中性环境；如XV20、XLV20等，敷设在室内、隧道内及管道内，能承受机械损伤，但不能承受大的拉力。
【例】6（2010真题）能承受机械外力，且可承受相当大拉力的电缆型号是（ ）。
A.VLV32 B.VLV22
C.VLV D.VV
[答疑编号950937101202：
针对该题提问]
【答案】A
（三）控制电线电缆
控制电缆常用于电气控制系统和配电装置内，固定敷设。
控制电缆线芯多采用铜导体。
按其绝缘层材质，分为聚乙烯、聚氯乙烯和橡胶。
其中以聚乙烯电性能为最好，也可应用于高频线路。
控制电缆的绝缘芯主要采用同心式绞合，也有部分控制电缆采用对绞式。
控制电缆线芯长期允许的工作温度为65℃。
（1）橡胶及塑料绝缘控制电缆。
橡胶绝缘控制电缆：
如KXV、KX22、KX23、KXQ22、KXQ23等；塑料绝缘控制电缆：
如KYY、KY23、KYV、KY32、KVY、KV-YP等。
其符号含义是，K表示电缆用途，为控制电缆，绝缘材料：
X为橡胶绝缘，Y为聚乙烯绝缘，V为聚氯乙烯绝缘；护套屏蔽类型：
V为聚氯乙烯护套，Q为铅套，Y为聚乙烯护套，P为编织屏蔽；后面两位数字中的第一位中的2为钢带铠装、3为细圆钢丝铠装，第二位中的2为聚氯乙烯外护层、3为聚乙烯外护层，铜芯符号省略。
（2）阻燃控制电线电缆。
（3）聚氯乙烯绝缘及护套控制电线电缆。
二、绝缘材料
1.按其物理状态可以分为气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料。
2.按其化学性质不伺，可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。
2H311020机电工程常用工程设备
2H311021通用工程设备的分类和性能
机电工程的通用工程设备是指通用性强、用途较广泛的机械设备。
一般是指切削设备、锻压设备、铸造设备、输送设备、风机设备、泵设备、压缩机设备等。
【例】1（2011一级真题）下列设备中，属于通用机械设备的是（ ）。
A.压缩机 B.桥式起重机
C.锅炉 D.汽轮机
[答疑编号950937101203：
针对该题提问]
【答案】A
一、泵的分类和性能
1.泵的分类
2.泵的性能
泵的性能由其工作参数加以表述，常用的参数有：
流量、扬程、功率、效率、转速等。
例如：
一幢30层（98m高）的高层建筑，其消防水泵的扬程应在100m以上。
二、风机的分类和性能
风机的性能参数主要有：
流量（又称为风量）、风压、功率、效率、转速、比转速。
【例2】（2012一级真题）下列参数中，属于风机的主要性能参数的是（）。
A.流量、风压、比转速
B.流量、吸气压力、转速
C.功率、吸气压力、比转速
D.功率、扬程、转速
[答疑编号950937101204：
针对该题提问]
【答案】A
三、压缩机的分类和性能
1.压缩机的分类
按压缩气体方式分：
可分为容积型和速度型两大类。
按结构形式和工作原理，容积型压缩机可分为往复式（活塞式、膜式）、回转式（滑片式、螺杆式、转子式）；速度型压缩机可分为轴流式、离心式、混流式。
2.压缩机的性能参数
压缩机的性能参数包括容积、流量、吸气压力、排气压力、工作效率。
四、连续输送设备的分类和性能
1.连续输送设备的分类
输送设备通常按有无牵引件（链、绳、带）可分为：
具有挠性牵引件的输送设备，如带式输送机、板式输送机、刮板式输送机、提升机、架空索道等；无挠性牵引件的输送设备，如螺旋输送机、滚柱输送机、气力输送机等。
2.连续输送设备的性能
五、金属切削机床的分类和性能
1.金属切削机床的分类
2.金属切削机床的性能
金属切削机床的技术性能由加工精度和生产效率加以评价。
加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。
生产效率涉及切削加工时间和辅助时间，以及机床的自动化程度和工作可靠性。
这些指标取决于机床的静态特性（如静态几何精度和刚度）以及机床的动态特性（如运动精度、动刚度、热变形和噪声等）。
六、锻压设备的分类和性能
七、铸造设备的分类和性能
2H311022电气工程设备的分类和性能
机电工程常用的电气工程设备有电动机、变压器、高压电器及成套装置、低压电器及成套装置、电工测量仪器仪表等。
主要的性能是，从电网受电，变压，向负载供电，将电能转换为机械能。
一、电动机的分类和性能
1.电动机的分类
2.电动机的性能
（1）同步电动机常用于拖动恒速运转的大、中型低速机械。
它具有转速恒定及功率因数可调的特点，同步电动机的调速系统随着电力电子技术的发展而发展；其缺点是：
结构较复杂、价格较贵、启动麻烦。
（2）异步电动机是现代生产和生活中使用最广泛的一种电动机。
它具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、维护方便、坚固耐用等一系列优点；其缺点是：
与直流电动机相比，其启动性和调速性能较差；与同步电动机相比，其功率因数不高，在运行时必须向电网吸收滞后的无功功率，对电网运行不利。
（3）直流电动机常用于拖动对调速要求较高的生产机械。
它具有较大的启动转矩和良好的启动、制动性能，以及易于在较宽范围内实现平滑调速的特点；其缺点是：
结构复杂，价格高。
二、变压器的分类和性能
变压器的主要技术参数有：
容量、额定原副边电压、额定原副边电流、阻抗、连接组别、绝缘等级和冷却方式等。
三、高压电器及成套装置的分类和性能
1.高压电器及成套装置的分类
高压电器是指交流电压1200V、直流电压1500V及其以上的电器。
高压成套装置是指由一个或多个高压开关设备和相关的控制、测量、信号、保护等设备通过内部的电气、机械连接和外部的结构部件组合形成的一种组合体。
2.高压电器及成套装置的性能
主要有：
通断、保护、控制和调节四大性能。
四、低压电器及成套装置的分类和性能
五、电工测量仪器仪表的分类和性能
1.电工测量仪器仪表的分类
分为指示仪表和比较仪器。
2.电工测量仪器仪表的性能
电工测量仪器仪表的性能由被测量对象来决定，其测量的对象不同，性能有所区别。
2H311023专用工程设备的分类和性能
专用设备是指专门针对某一种或一类对象或产品，实现一项或几项功能的设备。
例如：
发电设备、矿业设备、轻工设备、纺织设备、石油化工设备、冶金设备以及建材设备等。
一、专用设备的分类
石油化工设备包括：
工艺塔类设备、反应设备、换热设备、分离过滤设备、储存设备、橡胶塑料机械等。
二、专用设备的性能
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