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1、机电设备评估基础机电设备评估基础主讲：朱蕊主讲：朱蕊广西科技大学鹿山学院广西科技大学鹿山学院第一页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第四章其他常见机电设备第四章其他常见机电设备第二页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第一节内燃机第一节内燃机一、概述一、概述热机是将燃料中的化学能转变为机械功的热力热机是将燃料中的化学能转变为机械功的热力发动机。发动机。内燃机内燃机燃料直接在发动机内部燃料直接在发动机内部燃烧燃烧活塞式内燃机（往复活塞活塞式内燃机（往复活塞式和旋转活塞式）式和旋转活塞式）燃气轮机燃气轮机外燃机外燃机燃料在发动机外部燃烧的热机燃料在发动机外部燃烧的热机第三页，编辑于星期六：十六点 五
2、十二分。【提示】内燃机与外燃机相比，具有【提示】内燃机与外燃机相比，具有 热效率高、体积小、起热效率高、体积小、起动迅速动迅速等优点，因而广泛地应用于飞机、舰船、汽车、内燃等优点，因而广泛地应用于飞机、舰船、汽车、内燃机车、摩托车、拖拉机等各种车辆上。机车、摩托车、拖拉机等各种车辆上。第四页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（一）内燃机分类（一）内燃机分类 使用燃使用燃料料工作循工作循环冲程环冲程数数气缸数和排列气缸数和排列方式方式进气方式进气方式冷却方式冷却方式着火方式着火方式柴油、柴油、汽油、汽油、煤气、煤气、天然气天然气等等四、二四、二冲程冲程单缸、多缸；单缸、多缸；多缸分为直立多缸分为
3、直立式、卧式、式、卧式、V型、型、X型等型等 非增压非增压（自然吸（自然吸气）、增气）、增压压水冷、风水冷、风冷冷点燃式点燃式（汽油机）（汽油机）压燃式压燃式（柴油机）（柴油机）第五页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（二）内燃机基本名词术语（二）内燃机基本名词术语1.工作循环：进气、压缩、燃烧膨胀、工作循环：进气、压缩、燃烧膨胀、排气。这一系列连续的过程称为内燃机的排气。这一系列连续的过程称为内燃机的工作循环。工作循环。2.上、下止点：活塞在气缸内作往复运上、下止点：活塞在气缸内作往复运动时的两个极端位置。活塞离曲轴旋转中动时的两个极端位置。活塞离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点，离曲轴旋转
4、中心最远的位置称为上止点，离曲轴旋转中心最近的位置称为下止点。心最近的位置称为下止点。第六页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第七页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第八页，编辑于星期六：十六点 五十二分。3.活塞行程：上下止点之间的距离。活塞行程：上下止点之间的距离。S2rr曲轴半径曲轴半径4.气缸工作容积（气缸排量）：活塞从上止点气缸工作容积（气缸排量）：活塞从上止点运动到下止点所走过的气缸容积。运动到下止点所走过的气缸容积。燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶部与燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积。用气缸盖之间的容积。用V c表示。表示。气缸总容积：活塞位于下止点时
5、，活塞顶部与气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积。用气缸盖之间的容积。用V a表示。表示。显然，气缸总容积气缸工作容积燃烧室容显然，气缸总容积气缸工作容积燃烧室容积。积。第九页，编辑于星期六：十六点 五十二分。5.压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气体压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气体在气缸内被压缩的程度。在气缸内被压缩的程度。6.工况：一般用功率和曲轴转速表示，也可用负工况：一般用功率和曲轴转速表示，也可用负荷与转速表示。荷与转速表示。【例题【例题单选题】内燃机压缩比等于（）。单选题】内燃机压缩比等于（）。A.燃烧室容积与气缸的工作容积之比值加燃烧室容积与
6、气缸的工作容积之比值加1B.气缸的工作容积与燃烧室容积之比值加气缸的工作容积与燃烧室容积之比值加1C.燃烧室容积与气缸总容积的比值燃烧室容积与气缸总容积的比值D.气缸总工作容积与燃烧室总容积的比值气缸总工作容积与燃烧室总容积的比值第十页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（三）型号（三）型号1.型号表示方法如图所示。型号表示方法如图所示。第十一页，编辑于星期六：十六点 五十二分。2.型号含义型号含义内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如：内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如：柴油机、汽油机、煤气机、沼气机、双（多种）燃料柴油机、汽油机、煤气机、沼气机、双（多种）燃料发动机。发动机。内燃机型
7、号由阿拉伯数字、汉语拼音字母和根据内燃机型号由阿拉伯数字、汉语拼音字母和根据气缸布置所规定的象形字符号组成。气缸布置所规定的象形字符号组成。（1）首部：产品特征代号，由制造厂自选相应）首部：产品特征代号，由制造厂自选相应字母表示，包括系列代号、换代符号和地方、企业代字母表示，包括系列代号、换代符号和地方、企业代号。每种符号一般用一个或两个字母表示。号。每种符号一般用一个或两个字母表示。（2）中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、）中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。气缸数和缸径用数字表示，冲程符号和缸径符号组成。气缸数和缸径用数字表示，气缸布置形式符号，气缸布置形式符号，
8、V为为V型布置，型布置，P为平卧型布置，为平卧型布置，多缸直列及单缸一般不标符号。四冲程不标注。多缸直列及单缸一般不标符号。四冲程不标注。（3）后部：结构特征符号及用途特征符号分别）后部：结构特征符号及用途特征符号分别按表按表41和表和表42的规定执行。的规定执行。（4）尾部：区分符号。）尾部：区分符号。第十二页，编辑于星期六：十六点 五十二分。表表41结构特征符号结构特征符号 符符 号号结构特征结构特征 符号符号结构特征结构特征无符号无符号FNS水冷水冷风冷风冷凝汽冷却凝汽冷却十字头式十字头式ZZLDZ增压增压增压中冷增压中冷可倒转可倒转第十三页，编辑于星期六：十六点 五十二分。表表42用途
9、特征符号用途特征符号 符号符号用途用途符号符号用途用途无符号无符号TMGQJ通用型及固定通用型及固定动力动力拖拉机拖拉机摩托车摩托车工程机械工程机械汽车汽车铁路机车铁路机车 DCCZYL发电机组发电机组船用主机右机船用主机右机基本型基本型船用主机左机船用主机左机基本型基本型农用运输车农用运输车林业机械林业机械第十四页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【注意【注意1】首部和尾部符号根据具体情况允】首部和尾部符号根据具体情况允许不表示。由国外引进的内燃机产品，若许不表示。由国外引进的内燃机产品，若保持原结构性能不变，允许保留原产品型保持原结构性能不变，允许保留原产品型号。号。【注意【注意2】最重要
10、的是缸数、气缸直径，是】最重要的是缸数、气缸直径，是必不可少的；必不可少的；【注意【注意3】排列方式中，多缸直列及单缸一】排列方式中，多缸直列及单缸一般不标符号；四冲程不标，二冲程用般不标符号；四冲程不标，二冲程用E表示；表示；结构特征省略表示水冷；用途特征省略表结构特征省略表示水冷；用途特征省略表示通用型及固定动力。示通用型及固定动力。第十五页，编辑于星期六：十六点 五十二分。举例：举例：柴油机柴油机165F单缸、四冲程、缸径单缸、四冲程、缸径65mm；风冷、；风冷、通用型；通用型；R175A单缸、四冲程、缸径单缸、四冲程、缸径75mm；水冷、；水冷、通用型；通用型；R为为175产品换代符号
11、、产品换代符号、A为为系列产品改进的区分符号。系列产品改进的区分符号。12V135ZG12缸、缸、V型、四冲程、缸径型、四冲程、缸径135mm；水冷，增压、工程机械用。水冷，增压、工程机械用。汽油机汽油机1E65F单缸、二冲程、缸径单缸、二冲程、缸径65mm；风冷、；风冷、通用型。通用型。492QA四缸、直列、四冲程、缸径四缸、直列、四冲程、缸径92mm；水冷、汽车用；水冷、汽车用；A为区分符号。为区分符号。第十六页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【2011考题考题单选题】某单选题】某492QA内燃机的内燃机的曲柄半径为曲柄半径为90mm，燃烧室容积为，燃烧室容积为0.4升，升，该发动机的排
12、气量为（）升。该发动机的排气量为（）升。A.1.2B.1.6C.4.8D.6.4第十七页，编辑于星期六：十六点 五十二分。二、内燃机工作原理二、内燃机工作原理（一）四冲程内燃机工作原理（一）四冲程内燃机工作原理第十八页，编辑于星期六：十六点 五十二分。1.进气冲程。工作时进气门打开，排气门关闭，活进气冲程。工作时进气门打开，排气门关闭，活塞由上止点运动到下止点，曲轴旋转塞由上止点运动到下止点，曲轴旋转180，新鲜气体，新鲜气体吸入气缸。吸入气缸。2.压缩冲程。在进气终了，内燃机的进、排气门均压缩冲程。在进气终了，内燃机的进、排气门均关闭，气缸形成封闭系统，活塞开始向上运动，活塞关闭，气缸形成封
13、闭系统，活塞开始向上运动，活塞由下止点运动到上止点，曲轴旋转由下止点运动到上止点，曲轴旋转180，将气缸内的，将气缸内的气体压缩，压力和温度均有很大提高。气体压缩，压力和温度均有很大提高。3.做功冲程。由于内燃机燃料燃烧，使缸内气体压做功冲程。由于内燃机燃料燃烧，使缸内气体压力和温度急剧提高。气缸内高温高压气体膨胀做功，力和温度急剧提高。气缸内高温高压气体膨胀做功，推动活塞由上止点运动到下止点，曲轴旋转推动活塞由上止点运动到下止点，曲轴旋转180。膨。膨胀功经连杆由曲轴输出，从而把燃料的热能变为机械胀功经连杆由曲轴输出，从而把燃料的热能变为机械功。功。第十九页，编辑于星期六：十六点 五十二分。
14、4.排气冲程。为了使能量转换过程连续地进行下去，排气冲程。为了使能量转换过程连续地进行下去，缸内气体在膨胀做功以后，排气门打开活塞由下向缸内气体在膨胀做功以后，排气门打开活塞由下向上运动，将废气从排气门排出。内燃机经过进气、上运动，将废气从排气门排出。内燃机经过进气、压缩、膨胀和排气过程，完成一个工作循环。当活压缩、膨胀和排气过程，完成一个工作循环。当活塞再次由上向下运动时，又开始了下一个工作循环。塞再次由上向下运动时，又开始了下一个工作循环。第二十页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【总结】由此可见，四冲程内燃机在一个工作循环【总结】由此可见，四冲程内燃机在一个工作循环的四个行程中，只有一个
15、行程是做功的，其余三个的四个行程中，只有一个行程是做功的，其余三个行程是做功的准备行程。因此单缸内燃机曲轴每转行程是做功的准备行程。因此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，其两周只有半周是由膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则靠惯性维持转动，所以曲轴转速是不均余一周半则靠惯性维持转动，所以曲轴转速是不均匀的。匀的。在多缸四冲程内燃机中，每个气缸的工作过程在多缸四冲程内燃机中，每个气缸的工作过程是相同的，但是所有气缸的做功行程并不同时发生，是相同的，但是所有气缸的做功行程并不同时发生，如四缸内燃机，曲轴每转半周便有一个气缸在做功。如四缸内燃机，曲轴每转半周便有一个气缸在
16、做功。这样内燃机气缸数增多，不仅功率增加，工作转速这样内燃机气缸数增多，不仅功率增加，工作转速也更加平稳。也更加平稳。第二十一页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【例题【例题单选题】下列关于四冲程柴油机的单选题】下列关于四冲程柴油机的说法中，正确的是（）。说法中，正确的是（）。A.六缸柴油机曲轴每转六分之一周便六缸柴油机曲轴每转六分之一周便有一个气缸做功有一个气缸做功B.柴油机活塞从下止点压缩燃油混合柴油机活塞从下止点压缩燃油混合气到达上止点附近时自行着火燃烧气到达上止点附近时自行着火燃烧C.柴油机的气缸数量越多转速越高柴油机的气缸数量越多转速越高D.在四个冲程中，有两个冲程进气门在四个冲程中
17、，有两个冲程进气门和排气门同时处于关闭状态和排气门同时处于关闭状态第二十二页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（二）柴油机增压（二）柴油机增压增压器按照增压的程度不同，可分为增压器按照增压的程度不同，可分为低增压器、中增压器、高增压器和超高增低增压器、中增压器、高增压器和超高增压器压器；按驱动增压器的动力不同，可以分按驱动增压器的动力不同，可以分为为废气涡轮增压器、机械增压器和复合增压废气涡轮增压器、机械增压器和复合增压器器。其中，应用最多的是废气涡轮增压。其中，应用最多的是废气涡轮增压。废气涡轮增压内燃机可以增大功率、废气涡轮增压内燃机可以增大功率、降低了耗油量率，提高了经济性、有利于降低了
18、耗油量率，提高了经济性、有利于改善内燃机的排放改善内燃机的排放。第二十三页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第二十四页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第二十五页，编辑于星期六：十六点 五十二分。但是内燃机增压后增加了内燃机机械负荷和热负荷；但是内燃机增压后增加了内燃机机械负荷和热负荷；在性能上要求内燃机与增压器有在性能上要求内燃机与增压器有良好的配合良好的配合；同时由；同时由于增压器转速很高，对于增压器转速很高，对其材料和制造工艺也其材料和制造工艺也要求较高。要求较高。【资料】单就效率而言，涡轮增压系统能以【资料】单就效率而言，涡轮增压系统能以“倍倍数数”来提升引擎动力输出，在来提升引擎动力
19、输出，在1988年年F1赛车禁止使赛车禁止使用增压发动机之前，排量用增压发动机之前，排量1.5升的涡轮增压发动机可升的涡轮增压发动机可以产生以产生1200匹的马力。远远超过了如今匹的马力。远远超过了如今F1赛车赛车3升自升自然吸气式发动机的然吸气式发动机的900匹马力。匹马力。三、内燃机总体结构三、内燃机总体结构（一）曲柄连杆机构（一）曲柄连杆机构主要运动部件，作用是将活塞的往复运动变为曲主要运动部件，作用是将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，将作用在活塞上的燃气压力变为扭矩，轴的旋转运动，将作用在活塞上的燃气压力变为扭矩，通过曲轴输出。通过曲轴输出。第二十六页，编辑于星期六：十六点 五十二分
20、。第二十七页，编辑于星期六：十六点 五十二分。活塞组活塞组活塞、活塞环活塞、活塞环（气环和油环）（气环和油环）、活塞销、活塞销活塞顶部与气缸盖、气缸活塞顶部与气缸盖、气缸共同组成燃烧室。活塞的共同组成燃烧室。活塞的主要作用是承受气缸中气主要作用是承受气缸中气体的作用力，并将此力通体的作用力，并将此力通过活塞销传递给连杆，以过活塞销传递给连杆，以推动曲轴旋转。推动曲轴旋转。连杆组连杆组连杆、连杆盖、连杆轴瓦、连杆螺栓将活塞承受的力传给曲轴；并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴飞轮组曲轴飞轮组曲轴、飞轮、附件承受连杆传来的力，并转换成绕曲轴轴线的转矩，以输出所需要的动力。第二十八页，编辑于
21、星期六：十六点 五十二分。第二十九页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（二）固定件：由机体、气缸盖、气缸垫、气缸套和油（二）固定件：由机体、气缸盖、气缸垫、气缸套和油底壳等组成。作为内燃机的骨架，用来安装和支承运动部底壳等组成。作为内燃机的骨架，用来安装和支承运动部件和辅助系统。件和辅助系统。（三）配气机构：由凸轮轴、推杆、挺柱、摇臂、气（三）配气机构：由凸轮轴、推杆、挺柱、摇臂、气门等组成。门等组成。（四）燃料供给系统：（四）燃料供给系统：柴油机燃料供给系统主要由油箱、输油泵、柴油滤清柴油机燃料供给系统主要由油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等组成，其功用是定时、定量、定压器、喷油泵、
22、喷油器等组成，其功用是定时、定量、定压地向燃烧室喷入柴油，并创造良好的燃烧条件，满足燃烧地向燃烧室喷入柴油，并创造良好的燃烧条件，满足燃烧过程的需要。过程的需要。汽油机燃料供给系统主要有两种：汽油机燃料供给系统主要有两种：化油器式燃油供给系化油器式燃油供给系统和电控燃油喷射系统统和电控燃油喷射系统。化油器式燃料供给系统主要由油箱、输油泵、滤清器、化油化油器式燃料供给系统主要由油箱、输油泵、滤清器、化油器等组成。功用是将汽油和空气按比例形成的可燃混合气连续地器等组成。功用是将汽油和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、燃烧过程的需要。汽油机电控燃供给气缸，以满足混合气形成、
23、燃烧过程的需要。汽油机电控燃料供给系统通过喷油器，定时、定量地把汽油喷入进气道或气缸料供给系统通过喷油器，定时、定量地把汽油喷入进气道或气缸中，使发动机在各种情况下都能获得最佳浓度的混合气。中，使发动机在各种情况下都能获得最佳浓度的混合气。电控柴油机喷射系统由电控柴油机喷射系统由传感器、控制器和执行器传感器、控制器和执行器组成。组成。第三十页，编辑于星期六：十六点 五十二分。传感传感器器实时检测柴油机运行状态、使用者的操作思想及实时检测柴油机运行状态、使用者的操作思想及操作量等信息，并输送给控制器。基本传感器有：操作量等信息，并输送给控制器。基本传感器有：柴油机转速传感器、齿杆位移传感器及喷油
24、提前柴油机转速传感器、齿杆位移传感器及喷油提前角传感器等。角传感器等。控制控制器器其核心部分是计算机，它负责处理所有信息，执其核心部分是计算机，它负责处理所有信息，执行程序，并将运行结果作为控制指令输出到执行行程序，并将运行结果作为控制指令输出到执行器。它还有通信功能，与其他控制系统进行数据器。它还有通信功能，与其他控制系统进行数据传输和交换，输送出必要的信息；同时，根据其传输和交换，输送出必要的信息；同时，根据其他系统的实时情况，修改燃油系统的执行指令，他系统的实时情况，修改燃油系统的执行指令，适当修正喷油量、喷油提前角等。适当修正喷油量、喷油提前角等。执行执行器器根据控制器送来的执行指令，
25、驱动调节喷油量及根据控制器送来的执行指令，驱动调节喷油量及喷油定时的相应机构，从而调节柴油机的运行状喷油定时的相应机构，从而调节柴油机的运行状态。态。第三十一页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（五）冷却系统：由气缸、气缸盖、水泵、（五）冷却系统：由气缸、气缸盖、水泵、散热器等组成。散热器等组成。（六）润滑系统：由机油泵、机油滤清器、（六）润滑系统：由机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀等组成。机油散热器、各种阀等组成。（七）点火系统：是汽油机（七）点火系统：是汽油机、煤气机等所煤气机等所特有的系统。特有的系统。第三十二页，编辑于星期六：十六点 五十二分。传统汽油机采用传统汽油机采用火花塞点
26、火，点火系统主火花塞点火，点火系统主要由火花塞、点火线圈、分电器和蓄电池要由火花塞、点火线圈、分电器和蓄电池组成组成，其功用是在预定的时刻及时点燃气，其功用是在预定的时刻及时点燃气缸内的可燃混合气。缸内的可燃混合气。现代汽油机采用现代汽油机采用 电控点火定时和爆燃电控点火定时和爆燃控制控制，可使汽油机在不产生爆燃的条件下，可使汽油机在不产生爆燃的条件下，在各种工况下实现最佳控制，最大限度地在各种工况下实现最佳控制，最大限度地提高汽油机的扭矩和功率。提高汽油机的扭矩和功率。（八）起动系统：由起动电动机、蓄电池、（八）起动系统：由起动电动机、蓄电池、起动按钮和导线组成。起动按钮和导线组成。第三十三
27、页，编辑于星期六：十六点 五十二分。四、汽油机和柴油机的主要区别四、汽油机和柴油机的主要区别柴油机：燃料在压缩终点前喷入气缸，在气缸柴油机：燃料在压缩终点前喷入气缸，在气缸内部混合，称为内部形成混合气。空气在气缸内被内部混合，称为内部形成混合气。空气在气缸内被压缩，产生高温、高压，使燃料自行燃烧，称为压缩，产生高温、高压，使燃料自行燃烧，称为 压压燃式燃式。汽油机：燃料和空气在气缸外部先混合好再进汽油机：燃料和空气在气缸外部先混合好再进入气缸，称为外部形成混合气。利用火花塞产生的入气缸，称为外部形成混合气。利用火花塞产生的电火花将燃料点燃，称为电火花将燃料点燃，称为 点燃式点燃式。此外，在压缩
28、比、扭矩、热效率、转速和功率范围此外，在压缩比、扭矩、热效率、转速和功率范围等方面，也有差别。等方面，也有差别。第三十四页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第三十五页，编辑于星期六：十六点 五十二分。表表43汽油机与柴油机主要不同点的比较汽油机与柴油机主要不同点的比较 项目项目柴油机柴油机汽油机汽油机进气进气纯空气纯空气汽油与空气的混合气汽油与空气的混合气点火方法点火方法利用压缩空气的高温自燃利用压缩空气的高温自燃点火（压燃）点火（压燃）现代汽油机广泛采用电控点现代汽油机广泛采用电控点火定时技术（点燃）火定时技术（点燃）燃料的雾化燃料的雾化与混合气的与混合气的形成方法形成方法柴油在燃烧室内由喷
29、油器柴油在燃烧室内由喷油器雾化，与被压缩的高温空雾化，与被压缩的高温空气混合；采用电控喷射，气混合；采用电控喷射，可优化喷油规律及喷油量可优化喷油规律及喷油量采用电控喷射技术，定时、采用电控喷射技术，定时、定量地把汽油喷入进气道或定量地把汽油喷入进气道或气缸中，可获得最佳浓度的气缸中，可获得最佳浓度的混合气混合气压缩比压缩比较高较高较低较低扭矩扭矩低速时扭矩较大低速时扭矩较大高速时扭矩较大高速时扭矩较大机体结构机体结构因燃烧压力高，机件强度因燃烧压力高，机件强度大，构造坚固，较笨重大，构造坚固，较笨重因燃烧压力低，机件强度低，因燃烧压力低，机件强度低，构造轻巧构造轻巧热效率热效率较高较高较低较
30、低适于功率范适于功率范围围适用于大、中和小功率适用于大、中和小功率适用于中、小及微型功率适用于中、小及微型功率转速转速较低较低较高较高第三十六页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【例题【例题多选题】下列论述正确的有（）。多选题】下列论述正确的有（）。A.内燃机的压缩比是指气缸总容积与燃烧室内燃机的压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比容积之比B.柴油机采用增压器，只能增加进气量，改柴油机采用增压器，只能增加进气量，改善排放，不能提高发动机功率善排放，不能提高发动机功率C.8E430Z型柴油机是一台八缸、二冲程、缸型柴油机是一台八缸、二冲程、缸径为径为430mm，并具有增压特性的柴油机，并具有增压
31、特性的柴油机D.柴油机采用电控燃油喷射技术，可优化喷柴油机采用电控燃油喷射技术，可优化喷油规律及喷油量，提高柴油机的功率降低噪声与油规律及喷油量，提高柴油机的功率降低噪声与排放污染排放污染E.一般汽油机比柴油机的转速高是因为汽油一般汽油机比柴油机的转速高是因为汽油机的压缩比较大机的压缩比较大第三十七页，编辑于星期六：十六点 五十二分。五、内燃机主要性能指标五、内燃机主要性能指标动力性能参数是扭矩与功率；经济性动力性能参数是扭矩与功率；经济性能参数是热效率与燃料消耗率。能参数是热效率与燃料消耗率。（一）输出扭矩：曲轴上输出的扭矩。（一）输出扭矩：曲轴上输出的扭矩。（二）有效功率：单位时间对外所做
32、（二）有效功率：单位时间对外所做的功。的功。有效功率是内燃机的主要性能指标之有效功率是内燃机的主要性能指标之一。一。第三十八页，编辑于星期六：十六点 五十二分。内燃机功率标定是制造企业根据内燃机的用途、内燃机功率标定是制造企业根据内燃机的用途、寿命、可靠性及使用条件等要求，人为地规定该寿命、可靠性及使用条件等要求，人为地规定该产品在大气条件下所输出的有效功率及相应的转产品在大气条件下所输出的有效功率及相应的转速，被称为标定功率及标定转速。我国国家标准速，被称为标定功率及标定转速。我国国家标准规定，内燃机功率分为以下四级：规定，内燃机功率分为以下四级：15分钟分钟功率功率允许连续运行允许连续运行
33、15分钟的最大有效功率，适用于较大功率储分钟的最大有效功率，适用于较大功率储备或需要瞬时发出最大功率的汽车、军用车辆、快艇等用备或需要瞬时发出最大功率的汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。途的内燃机。1小时小时功率功率允许连续运行允许连续运行1小时的最大有效功率，适用于需要一定功率小时的最大有效功率，适用于需要一定功率储备，以克服突增载荷的工程机械、内燃机车、大型载货储备，以克服突增载荷的工程机械、内燃机车、大型载货汽车、船舶等用途的内燃机。汽车、船舶等用途的内燃机。12小时小时功率功率允许连续运行允许连续运行12小时的最大有效功率，适用于在小时的最大有效功率，适用于在12小时内小时内连续运转
34、，而且要充分发挥功率的拖拉机、农业排灌、内连续运转，而且要充分发挥功率的拖拉机、农业排灌、内燃机车、移动式发电机组等用途的内燃机。燃机车、移动式发电机组等用途的内燃机。持续功持续功率率该功率为内燃机允许长时间连续运行的最大有效功率，适该功率为内燃机允许长时间连续运行的最大有效功率，适用于需要长期连续运转的固定动力、排灌、船舶、电站等用于需要长期连续运转的固定动力、排灌、船舶、电站等的内燃机。的内燃机。第三十九页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【提示】除持续功率外，其他几种功率均具【提示】除持续功率外，其他几种功率均具有间歇性工作的特点，故被称为间歇功率。有间歇性工作的特点，故被称为间歇功率。
35、（三）有效燃料消耗率（比油耗）：（三）有效燃料消耗率（比油耗）：1小时小时内，发出内，发出1千瓦的功率所消耗的燃料（克）。千瓦的功率所消耗的燃料（克）。（四）有效热效率（四）有效热效率转换成有效功的热量与所消耗燃料热转换成有效功的热量与所消耗燃料热量的比值。量的比值。第四十页，编辑于星期六：十六点 五十二分。一般来说：一般来说：高速柴油机的热效率在高速柴油机的热效率在0.360.40中速柴油机的热效率在中速柴油机的热效率在0.380.45低速柴油机的热效率在低速柴油机的热效率在0.400.48汽油机的热效率在汽油机的热效率在0.250.36增压内燃机偏于高值。增压内燃机偏于高值。【结论】柴油机
36、中，高速的低于低速的；汽油机低【结论】柴油机中，高速的低于低速的；汽油机低于柴油机；非增压低于增压的。于柴油机；非增压低于增压的。【例题【例题单选题】内燃机的热效率是一项重要的经单选题】内燃机的热效率是一项重要的经济指标，在一般情况下（）的热效率较高。济指标，在一般情况下（）的热效率较高。A.高速柴油机高速柴油机B.中速柴油机中速柴油机C.低速柴油机低速柴油机D.汽油机汽油机第四十一页，编辑于星期六：十六点 五十二分。六、燃气轮机六、燃气轮机 第四十二页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（一）特点和用途（一）特点和用途功率大，重量轻，体积小，振动噪声功率大，重量轻，体积小，振动噪声小，维修方便
37、；但热效率低。是新型舰船小，维修方便；但热效率低。是新型舰船动力装置，在航空上，也占据了绝对优势。动力装置，在航空上，也占据了绝对优势。（二）基本结构及作用原理（二）基本结构及作用原理燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部分组成。轮三大部分组成。第四十三页，编辑于星期六：十六点 五十二分。1.压气机：在压气机中进行的是压缩过程。压气机：在压气机中进行的是压缩过程。作用是完成吸气和压缩过程。提高工质作用是完成吸气和压缩过程。提高工质（气体）的压力。（气体）的压力。压气机有轴流式和离心式两种基本类压气机有轴流式和离心式两种基本类型。型。轴流式：空气沿着与轴线平行的
38、方向流动。它的轴流式：空气沿着与轴线平行的方向流动。它的特点是流量大、效率高。特点是流量大、效率高。第四十四页，编辑于星期六：十六点 五十二分。离心式压气机中，空气沿着半径方向流动。离心式压气机中，空气沿着半径方向流动。与轴流式相比，流量小，效率低。与轴流式相比，流量小，效率低。【注意】单级离心式压气机结构简单、【注意】单级离心式压气机结构简单、外形短、重量轻。且小尺寸的压气机，离外形短、重量轻。且小尺寸的压气机，离心式的效率反而比轴流式高。心式的效率反而比轴流式高。所以，航空和大型燃气轮机中以轴流所以，航空和大型燃气轮机中以轴流式压气机为主，而小型燃气轮机以离心式式压气机为主，而小型燃气轮机
39、以离心式压气机为主。压气机为主。第四十五页，编辑于星期六：十六点 五十二分。2.涡轮：作用是将燃气涡轮：作用是将燃气的热能和压力能转换的热能和压力能转换为轴上的机械功。为轴上的机械功。涡轮分为轴流式涡轮分为轴流式蜗轮和径流式蜗轮两蜗轮和径流式蜗轮两类。类。和离心式（径流和离心式（径流式）相比，轴流式在式）相比，轴流式在大流量的情况下，效大流量的情况下，效率较高，应用广泛。率较高，应用广泛。第四十六页，编辑于星期六：十六点 五十二分。3.燃烧室：燃烧室中进行的是燃烧过程，将增压后的燃烧室：燃烧室中进行的是燃烧过程，将增压后的空气同燃料进行混合和燃烧，通过燃烧把燃料的化学空气同燃料进行混合和燃烧，
40、通过燃烧把燃料的化学能以热的形式施放出来。能以热的形式施放出来。燃烧室由外壳、火焰管、涡流器、喷油嘴、混合燃烧室由外壳、火焰管、涡流器、喷油嘴、混合器组成，有圆筒形、管形、环形三类器组成，有圆筒形、管形、环形三类燃料：可用煤油、柴油、重油、原油、天然气等。燃料：可用煤油、柴油、重油、原油、天然气等。第四十七页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第二节金属熔炼设备第二节金属熔炼设备熔炼目的：获得预定成分和一定温度的金属液，并熔炼目的：获得预定成分和一定温度的金属液，并尽量减少金属液中的气体和夹杂物，提高熔炼设备尽量减少金属液中的气体和夹杂物，提高熔炼设备的熔化率，降低燃料消耗，以达到最佳的技术经济
41、的熔化率，降低燃料消耗，以达到最佳的技术经济指标。指标。第四十八页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【例题【例题多选题】金属熔炼的目的有（）。多选题】金属熔炼的目的有（）。A.获得一定形状的零件获得一定形状的零件B.获得预定成分和一定温度的金属液获得预定成分和一定温度的金属液体体C.减少金属液中的气体减少金属液中的气体D.减少金属液中的夹杂物减少金属液中的夹杂物E.改变金属硬度，以便进行切削加工改变金属硬度，以便进行切削加工 第四十九页，编辑于星期六：十六点 五十二分。一、铸铁熔炼设备一、铸铁熔炼设备主要有主要有冲天炉、反射炉、工频感应炉冲天炉、反射炉、工频感应炉等。其中，等。其中，冲天炉简单
42、、操作方便、熔化率高、成本低，应用广冲天炉简单、操作方便、熔化率高、成本低，应用广泛。泛。（一）冲天炉的结构（一）冲天炉的结构冲天炉由炉身、烟囱、炉缸和前炉组成。冲天炉由炉身、烟囱、炉缸和前炉组成。加料口以下，主风口以上部分，称为炉身；高于加料口以下，主风口以上部分，称为炉身；高于加料口的部分，称为烟囱；主风口以下至炉底部分为加料口的部分，称为烟囱；主风口以下至炉底部分为炉缸；前炉是储存铁水和排渣用。炉缸；前炉是储存铁水和排渣用。第五十页，编辑于星期六：十六点 五十二分。第五十一页，编辑于星期六：十六点 五十二分。冲天炉生产率是用每小时能熔化多少吨铁水表示，冲天炉生产率是用每小时能熔化多少吨铁
43、水表示，通常为通常为0.530吨吨/小时（小时（t/h），最常用的为），最常用的为1.510吨吨/小时（小时（t/h），炉子内径越大，其生产率越），炉子内径越大，其生产率越高。高。（二）冲天炉的熔化过程（二）冲天炉的熔化过程金属炉料：新生铁、回炉铁、废钢、铁合金。金属炉料：新生铁、回炉铁、废钢、铁合金。炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损而炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损而减少，磷基本不变，硫含量增大。减少，磷基本不变，硫含量增大。所以，脱硫是熔化过程中的重要问题。所以，脱硫是熔化过程中的重要问题。（三）生产技术经济指标（三）生产技术经济指标1.一般可达一般可达1400，较好的可达，较好的
44、可达14501500，在燃料消耗相同的条件下，温度越高，在燃料消耗相同的条件下，温度越高，经济效果越好。经济效果越好。2.熔化率（生产率）：每小时熔化的铁水熔化率（生产率）：每小时熔化的铁水t/h（吨（吨/小时），反映熔化能力，公称熔化率系小时），反映熔化能力，公称熔化率系列为列为2、3、5、8、10。第五十二页，编辑于星期六：十六点 五十二分。3.燃料消耗率：用铁焦比燃料消耗率：用铁焦比或焦炭消耗率或焦炭消耗率表示。表示。国内，冲天炉的铁焦比国内，冲天炉的铁焦比一般为一般为810，即，焦炭消，即，焦炭消耗率耗率为为10%12.5%。4.熔化强度：每平方米炉膛面积每小时熔化金属炉料熔化强度：每
45、平方米炉膛面积每小时熔化金属炉料的重量。的重量。q=Q/AQ熔化率，熔化率，A冲天炉内熔化带断面面积。一般在冲天炉内熔化带断面面积。一般在q69t/m2h，也有超过，也有超过9t/m2h的。的。第五十三页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【例题【例题单选题】使用冲天炉生产铁水，（单选题】使用冲天炉生产铁水，（）是熔化过程中的重要问题之一。）是熔化过程中的重要问题之一。A.脱磷脱磷B.脱硫脱硫C.脱碳脱碳D.脱锰脱锰第五十四页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【链接】炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损【链接】炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损而减少，磷基本不变，硫含量增大。而减少，磷基本不变
46、，硫含量增大。二、铸钢熔炼设备二、铸钢熔炼设备常用的方法：氧气顶吹转炉炼钢法、碱性平炉炼常用的方法：氧气顶吹转炉炼钢法、碱性平炉炼钢法和电弧炉炼钢法。钢法和电弧炉炼钢法。常用的设备：一般工厂为了生产铸钢件，采用电常用的设备：一般工厂为了生产铸钢件，采用电弧炉（容量为弧炉（容量为0.520t）和感应电炉做为铸钢熔炼设）和感应电炉做为铸钢熔炼设备。（平炉容量较大，转炉灵活性较差）备。（平炉容量较大，转炉灵活性较差）第五十五页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【2011考题考题单选题】下列炼钢方法中，单选题】下列炼钢方法中，（）既可以用于炼钢厂也可以用于一般（）既可以用于炼钢厂也可以用于一般工厂。工
47、厂。A.氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢B.碱性平炉炼钢碱性平炉炼钢C.电弧炉炼钢电弧炉炼钢D.水压机水压机第五十六页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（一）电弧炉（一）电弧炉第五十七页，编辑于星期六：十六点 五十二分。依靠石墨电极与炉料之间产生的电弧发热进行冶炼。炉依靠石墨电极与炉料之间产生的电弧发热进行冶炼。炉温可达温可达2000。酸性炉衬：价格便宜、寿命长、生产率高，但不能酸性炉衬：价格便宜、寿命长、生产率高，但不能去除硫、磷。去除硫、磷。碱性炉衬：可以去除硫、磷，冶炼优质钢，但成本碱性炉衬：可以去除硫、磷，冶炼优质钢，但成本高。高。最大优点是热效率高达最大优点是热效率高达75%，缺点是
48、钢液吸收氢气。，缺点是钢液吸收氢气。（二）感应电炉（二）感应电炉第五十八页，编辑于星期六：十六点 五十二分。工作原理：当工频电流通过感应线圈时，工作原理：当工频电流通过感应线圈时，金属炉料在交变磁场作用下，表面层产生金属炉料在交变磁场作用下，表面层产生感应电流（称为涡流）而发热，使金属熔感应电流（称为涡流）而发热，使金属熔化并过热达到所需温度。感应电炉热效率化并过热达到所需温度。感应电炉热效率为为60%左右。左右。感应电炉的优点在于钢中元素烧损率感应电炉的优点在于钢中元素烧损率较低，可以制得含气少、非金属夹渣少、较低，可以制得含气少、非金属夹渣少、含碳低、合金元素损失少的各种优质钢；含碳低、合
49、金元素损失少的各种优质钢；其熔炼速度快，能源损耗少，易于实现真其熔炼速度快，能源损耗少，易于实现真空熔炼，适用于中、小型铸钢件熔炼。空熔炼，适用于中、小型铸钢件熔炼。缺点是炉渣的温度较低，故其冶金化缺点是炉渣的温度较低，故其冶金化学反应能力较差，使得炼钢中的一些冶金学反应能力较差，使得炼钢中的一些冶金反应进行得不充分，另外其电气设备价格反应进行得不充分，另外其电气设备价格较贵，对炉衬材料要求较高。较贵，对炉衬材料要求较高。第五十九页，编辑于星期六：十六点 五十二分。【例题【例题单选题】某车间拟更新铸钢熔炼设单选题】某车间拟更新铸钢熔炼设备，要求制得的钢液含气少、非金属夹渣备，要求制得的钢液含气
50、少、非金属夹渣少、含碳低、合金元素损失少，并且要易少、含碳低、合金元素损失少，并且要易于实现真空熔炼。下列设备中，符合上述于实现真空熔炼。下列设备中，符合上述要求的熔炼炉是（）。要求的熔炼炉是（）。A.酸性电弧炉酸性电弧炉B.碱性电弧炉碱性电弧炉C.感应电炉感应电炉D.坩埚炉坩埚炉第六十页，编辑于星期六：十六点 五十二分。（三）有色金属熔炼（三）有色金属熔炼1.有色金属：除铁与铁合金以外的其它金属。常用于铸有色金属：除铁与铁合金以外的其它金属。常用于铸造的金属有铜、铝、镁、锡、铅、锌等。造的金属有铜、铝、镁、锡、铅、锌等。2.熔炼要求：金属炉料快速熔化，以免合金元素的烧损，熔炼要求：金属炉料快