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机电工程技术一.机电工程常用材料及工程设备*机电工程常用材料黑色金属材料类型及应用1.碳素结构钢：Q195、Q215、Q235A、Q235B等，数字为屈服强度的下限值，A、B、C、D表示钢材质量等级，即硫、磷质量分数不同。A级中硫、磷含量最高。例如：Q235含碳量适中，具有良好的塑性、韧性、焊接性能、冷加工性能。用于建造高压输电铁塔、桥梁、厂房屋架。C、D级硫磷含量低，用于制作要求较高的机械零部件，如机座、支架、受力不大的拉杆、连杆、轴等2.低合金结构钢：（普通钢中加入微量合金元素）Q345、Q390、Q420、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690。具有高强度、高韧性、良好冷成型和焊接性能、低的冷脆转变温度、良好的耐蚀性等。主要适用于桥梁、钢结构、锅炉汽包、压力容器、压力管道、船舶、车辆、重轨、轻轨等的制造。3.铸钢及铸铁：铸钢：特性是铸造成型，即能保持钢的优异性能，又能直接制造最终形状的零件（1）碳素铸钢（2）合金铸钢。，如：轧钢机支架机架、吊车所用开式小齿轮、大齿轮、过度齿轮合金铸钢件。铸铁：质量分数大于2.11%的铁碳合金，含有较多Si、Mn、S、P等元素。常用铸铁有：（1）灰铸铁：可制造普通罩壳、阀壳等；（2）球墨铸铁：汽车发动机凸轮轴；（3）孕育铸铁：强度有较高要求的液压泵壳体。4.特殊性能低合金高强度钢：也称特殊钢，包括耐候钢、耐热钢、低合金高强度钢、耐磨钢、耐海水腐蚀钢、工程机械用钢、低温用钢、钢轨钢。（1）耐候钢：在钢中加入合金元素，提高耐候性，同时保持良好的焊接性能。如桥梁、建筑、塔架、车辆和其他要求耐候性能好的钢结构。（2）耐热钢：高温下具有良好的抗蠕变、抗断裂、抗氧化能力，及必要的韧性。如：加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中的零件。（3）耐磨钢：承受严重磨损和强烈冲击的零件。如：车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机颚板、铁轨及分道叉、吊车轨道等。（4）低合金高强度钢：石油天然气长距离输送的管线钢、要求采用高强度、高韧性、优良的加工性、焊接性和抗腐蚀性等综合性能的低合金高强度钢。5.钢材的类型及应用：（1）型钢：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、工字钢、T型钢、角钢、钢轨等。例如：电站锅炉钢架立柱常采用宽翼缘H型钢（HK300b）；炉墙刚性梁采用工字钢。（2）板材：厚板、中板、薄板。热轧、冷轧。例如：《1》碳素结构钢厚钢板：广泛用于焊接、铆接等。《2》镀锌薄钢板：大量用于建筑机电工程的通风空调系统。《3》高压锅炉的汽包常用低合金钢制造，中低压锅炉汽包常用专用锅炉钢制造。（3）管材：机电工程中常用管材有：普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、不锈钢无缝钢管、高压无缝钢管等。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；过热器和再热器采用15CrMo或12Cr1MoV等材质无缝钢管。有色金属材料类型及应用1.重金属：密度大于4.5*10^-3kg/m^3。小于4.5*10^-3kg/m^3为轻金属。（1）铜及铜合金：纯铜具有良好导电性、导热性。用作导体、抗磁性干扰仪器仪表。有：1黄铜：机电设备冷凝器、散热器、热交换器、空调器等。2青铜：轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀，抗磁零件等。3白铜：船舶仪器零件、化工机械零件、医疗器械等。（2）锌及锌合金：纯锌有一定强度和较好耐腐蚀性，在100~150℃时变软，超过200℃后又变脆。锌合金特点是密度大，铸造性能好可压铸形状复杂、薄壁的精密件，如压铸仪表。（3）镍及镍合金：纯镍强度较高，塑性好、导热性差、电阻大，耐海水腐蚀能力突出。镍合金耐高温、耐酸碱腐蚀。2.轻金属：（1）铝及铝合金；（2）镁及镁合金；（3）钛及钛合金。常用金属符合材料类型及应用1.金属基复合材料（1）按用途：1结构复合材料2功能复合材料（2）按增强材料形态：1纤维增强2颗粒增强3晶须增强（3）按金属基体：1铝基、钛基、镍基、镁基等2耐热金属基（4）按增强材料可分为：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石棉纤维、金属丝等金属基复合材料特点及用途：高强度，高比模量，尺寸稳定性，耐热性，用于制造航天航空、汽车、电子、先进武器系统高性能结构件。2.金属层状复合材料：包括钛钢、铝钢、铜钢、钛不锈钢、镍不锈钢、不锈钢碳钢等。具有耐蚀、耐高温、耐磨、导热导电性好，阻尼减震，电磁屏蔽，且制造成本低等特点。用于石油化工、航天、造船、电力机械等行业，如压力容器、储罐、航空零部件等。3.金属与非金属复合材料的特点及应用：主要用于管道制品，如钢塑复合管、铝塑复合管。常用非金属材料的类型及应用1.水泥；2.保温棉；3.砌筑材料；4.陶瓷；5.特种新型无机非金属材料高分子材料的类型及应用1.塑料：树脂为主要成分，分为：（1）热塑性塑料：受热后软化，可反复塑制成型，如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。（2）热固性塑料：受热后不再软化，强热下发生分解，不可反复成型。优点：耐高温，受压不易变形；缺点：机械性能不好。如：酚醛塑料、环氧塑料等。2.橡胶：3.纤维4.涂料5.胶粘剂非金属材料应用1.非金属板材：（1）酚醛复合板材：制作低、中压空调系统及潮湿系统的风管，不适用高压、洁净、酸碱、防排烟系统（2）聚氨酯复合板材：制作低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境风管，不适用酸碱、防排烟系统。（3）玻璃纤维复合板材：制作中压以下空调系统风管，不适用洁净、酸碱、防排烟、潮湿。（4）硬聚氯乙烯板材：制作洁净室含酸碱的排风系统风管。2.非金属管材：（1）无机非金属管材：混凝土管，预应力混凝土管，钢筋混凝土管等，常用于排水管。（2）有机及复合管材：1聚乙烯塑料管：无毒，输送生活用水。2ABS工程塑料管：耐腐蚀，耐温，耐冲压。应用于机械、电气、纺织、汽车，可用来制作机器零件、各种仪表外壳、设备衬里。3聚丙烯管（PP管）：刚性、强度、硬度、弹性优于聚乙烯，但耐温性差，易老化，常用于流体输送。4硬聚氯乙烯管（PVC-U）：用于建筑工程排水。5铝塑复合管（PAP管）：铝合金层增加耐压和抗拉强度，使管道容易弯曲而不反弹。例如：塑料及复合材料水管常用的有：聚乙烯塑料管、涂塑钢管、ABS工程塑料、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管。常用电气材料的类型及应用1.电线的类型及应用：（1）BX型、BV型：铜芯电线，被广泛采用，适合450/750及以下动力装置的管道敷设。（2）RV型、RX型：铜芯软线，采用在需柔性连接的可动部位。（3）BVV型：多芯的平行或圆形塑料电线，可在电气设备内配线。较多用在家用电器内的固定连接。2.电缆的类型及应用：（1）YJV型：交联聚乙烯型电力电缆，不能受机械外力作用，适用于室内、隧道内、桥架及管道内敷设。（2）YJV22型：内钢带铠装电力电缆，能承受一定的机械外力作用，不能承受大的拉力，长期允许最高温度为90℃。（3）ZR-YJFE型、NH-YJFE型：阻燃、耐火等特种辐照交联电力电缆，最高允许工作温度为125℃。可敷设在吊顶内，高层建筑的电缆竖井内，且适用于潮湿场所。（4）YJV32型、WD-ZANYJFE型：内钢丝铠装型电力电缆，能承受相当的机械外力作用。（5）KVV型控制电缆：适用于室内各种敷设方式的控制电路中绝缘材料的类型及应用1.绝缘漆2.绝缘胶3.气体介质绝缘材料：常用的有：空气、氮气、二氧化硫、六氟化硫（SF6）。六氟化硫（SF6）无色、无味、不燃、不爆，无毒且化学性质稳定的气体，具有良好的绝缘性能和灭弧性能。4.液体绝缘材料5.云母制品6.层压制品*机电工程常用设备通用设备的分类和性能1.泵的分类和性能：（1）按安装工程类别分类，有：离心式泵，旋涡泵，电动往复泵，柱塞泵，蒸汽往复泵，计量泵，螺杆泵，齿轮油泵，真空泵，屏蔽泵，简易移动潜水泵。其中离心泵效率高，结构简单。（2）按泵的工作原理和结构形式分类：容积式，叶轮式。泵的性能参数：主要有泵的流量，杨程，轴功率，转速，效率，必须汽蚀余量。例如：一幢30层的高层建筑，其消防水泵的杨程应在130m以上。2.风机的分类和性能：（1）按安装工程类别分类，有：离心式通风机，离心式引风机，轴流式通风机，回转式鼓风机，离心式鼓风机。（2）按气体在旋转叶轮内部流动方向分类：离心式风机，轴流式风机，混流式风机。（3）按结构形式分类：单级风机，多级风机风机的性能参数：主要有流量，压力，功率，效率，转速。噪声和震动的大小也是风机的指标。3.压缩机的分类和性能：（1）按安装工程类别分类，有：活塞式压缩机，回转式螺杆压缩机，离心式压缩机（2）按压缩气体不同分为：空气压缩机，氧气压缩机，氨压缩机，天然气压缩机。（3）按照压缩气体方式分类：容积式压缩机，动力式压缩机。（4）按结构形式和和工作原理，有：往复式（活塞式，膜式）压缩机和回转式（滑片式，螺杆式，转子式）压缩机。（5）按压缩次数：单级，两级，多级压缩机。压缩机的性能参数：容积，流量，吸气压力，排气压力，工作效率，输入功率，输出功率，性能系数，工作噪声等。专用设备的分类和性能电力设备的分类和性能：火力发电设备：利用燃料燃烧时产生热能来加热水，使水变成过热蒸汽，来推动汽轮发电机组来发电的。以煤炭，石油，天然气为燃料的统称为火力发电。以生物质为燃料的称为生物质发电，以城市垃圾为燃料的称为垃圾发电。以工业余热为热源的称为余热发电。1.锅炉：（1）按特种设备目录分为：1承压蒸汽锅炉：设计正常水位大于等于30L，且额定蒸汽压力大于等于0.1MPa。2承压热水锅炉：出口水压大于等于0.1MPa，且额定功率大于等于0.1MW。3有机热载体锅炉：额定功率大于等于0.1MW，包括有机热载体气相、液相炉。（2）按用途分为：电站锅炉，工业锅炉，船用锅炉，机车锅炉。性能参数：对外输出热介质并提供热能。参数主要有蒸发量，压力，温度，锅炉受热面蒸发率、发热率，热效率等。2.汽轮机：（1）按工作原理分为：冲动式、反动式汽轮机，冲动、反动联合汽轮机。（2）按热力过程分为：凝气式、背压式、调节抽气式、中间再热式。（3）按蒸汽参数高低：高、中、低、超高、亚临界、超临界、超超临界压力汽轮机。性能参数：功率，主汽压力，主汽温度，进气量，排气压力，汽耗，转速。核能发电设备：利用核反应堆裂变所产生的热能。包括：压水堆核电站，沸水堆核电站，重水堆核电站，石墨气冷堆核电站，高温气冷堆核电站，快中子增殖堆核电站。1.核发电设备：核岛，常规岛，辅助系统（BOP）。风力发电设备：（1）按安装场地分为：陆上，海上风电机组。（2）按叶片数量分为：但叶片，双叶片，三叶片，多叶片风电机组。三叶片安装最多。（3）按驱动方式分为：1直驱式：没有齿轮箱，直接带动发电机转子旋转，结构简单，可靠性强，效率高，维护成本低等优点。2双馈式：叶轮与发电机之间增加了变速箱，有效避免叶片冲击载荷，降低发电机故障率。（3）按叶片可调性分为：1定桨距风电机组：桨叶与轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速变化。2变桨距风电机组：桨叶可在轮毂上自由转动，通过改变桨距实现风电机组从风中吸收的功率。光伏发电设备：将太阳能转化为电能。（1）光伏发电系统的分类：1独立光伏发电系统：也称离网光伏发电，为交流负载供电，还需配置逆变器。2并网光伏发电：经并网逆变器转换为符合电网要求的交流电之后接入公共电网。（2）性能特点：1优点：无资源枯竭危险，能源质量高。安全可靠，无污染，无噪声，不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势。无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电，建设周期短，获取能源花费的时间短。2缺点：照射能量分布密度小，占用面积大，获得的能源受季节，昼夜，阴晴等气象条件影响较大，相对火力发电成本高，光伏板制作过程不环保。石油化工设备的分类和性能静置设备分类和性能：许多静置设备属于特种设备。（1）按设计压力分为：1常压设备：P0.1MPa2低压设备：0.1MP≤P＜1.6MPa3中压设备：1.6MP≤P＜10MPa4高压设备：10MP≤P＜100MPa5超高压设备：P≥100MP