机电工程常用材料及工程设备

1、机电工程常用材料及工程设备机电工程施工技术第一节 机电工程常用材料及工程设备2H310000 机电工程施工技术本章知识体系2H311000 机电工程常用材料及工程设备2H312000 机电工程专业技术2H313000 工业机电工程施工技术2H314000 建筑机电工程施工技术2H311000 机电工程常用材料及工程设备2H311010 机电工程常用材料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、钛及钛 合

2、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。（一）生铁碳的质量分数（ c） 大于 2%的铁碳合金称为生铁。（二）铸铁碳的质量分数 超过 2%（一般为 2.5%3.5%）的铁碳 合金称为铸铁。铸铁类型及应用如下：（1）按断口颜色分为： 灰铸铁、白口铸铁、麻口铸 铁。灰铸铁普遍应用于工业中 。例如，在火电站中，灰 铸铁多用于制造 低中参数汽轮机的低压缸和隔板 。（2）按生产方法和组织性能分为： 普通灰铸铁、孕 育铸铁、特殊性能铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、特殊性 能铸铁。三）钢碳的质量分数 不大于 2%的 铁碳合金称为钢。1.

3、 按化学成分和性能分类（1）碳素结构钢： 屈服强度有 Q195 Q275等级别。 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。钢绞丝高强度螺栓圆钢预应力锚具（2）合金结构钢：在机电工程中， 低合金结构钢最 为常用 。屈服强度有 Q345 Q620等强度等级。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 ，因为该种钢不仅韧度好，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包括： 耐候钢、耐海水腐蚀钢、石油天然气

4、管线钢锅炉汽包2. 按钢的用途分类分为： 结构钢、工具钢、特殊用钢、专用钢、铸钢、 热轧钢、冷轧钢、冷拔钢 。【例】（2017 真题）低合金结构钢的强度等级是根 据（ ）划分的。A. 屈服强度B. 抗拉强度C. 抗压强度D. 抗弯强度正确答案 A答案解析本题考查的是黑色金属材料。合金结构 钢根据屈服强度划分，共有 Q345、Q390、Q420、Q460、 Q500、Q550、Q620等强度等级。【例】（ 2012.6 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 正确答案 C 答案解析本题考查的是机电工程常用材料的应用。 低合金结构钢也称

5、为低合金高强度钢，主要适用于锅 炉汽包、压力容器、压力管道、桥梁、重轨和轻轨等 制造。（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。热轧型钢断面形式a 圆钢b 方钢c 六角钢d 扁钢e 角钢f工字钢g 槽钢h H 型钢i T 字钢j钢轨k 钢板桩例如，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

6、。【例】 （2014一级真题）电站锅炉炉墙上型钢制作 的刚性梁通常采用（ ）制成。A. 工字钢B. T 型钢C. 角钢D. 槽钢正确答案 A 答案解析本题考查的是电站锅炉炉壁的材料要求。 电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘 H 型钢；为确保 炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度，在炉墙上设有 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。2. 板材 注意“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 。3. 管材 在机电安装工

7、程中，常用的管材有 普通无缝钢管、 螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、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 ，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 12Cr1MoV等钢材。焊条、管4. 钢制品 在机电安装工程中，常用的钢制品主要有 件、阀门 等。管件制品阀门图例二、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。按成分和工艺特 点不同分为 变形铝合金和铸造铝合金 。（二

8、）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高纯度合金； 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 ， 而且 塑性很好，容易冷、热成型，易焊接 。铜合金一般 分为黄铜、青铜和白铜三大类。黄铜是以 锌为主要合金元素的铜合金。白铜

9、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）钛及钛合金钛的熔点高，热膨胀系数小 ，导热性差 。纯钛塑性 好、强度低 ，容易加工成型， 钛的抗氧化能力优于大多 数奥氏体不锈钢 。（四）镁及镁合金 纯镁的室温密度是所有金属结构材料中最低的 。 镁合金按照形成的工艺特点不同分为 变形镁合金和 铸造镁合金 两类。（五）镍及镍合金1. 纯镍。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。工业纯镍有良好的强度和导电 性，可用于 电子器件 ；同时由于其耐蚀性好，还可用于 食品加工设备 。2. 镍合金。镍

10、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】 （2012.6 真题）机电工程常用的黑色金属是 （ ）。A. 铝B. 铸铁C. 紫铜D. 钛合金正确答案 B答案解析本题考查的是黑色金属材料。选项 A、C、D属于有色金属。2H311012 非金属材料的类型及应用一、非金属材料的类型（一）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）通用塑料通用塑料包括： 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。1）聚乙烯（

11、 PE）：强度较低、耐热性不高，但具有 优良的耐蚀性和电绝缘性，耐低温冲击、易加工 。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）工程塑料工程塑料包括 ABS塑料、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲 醛等。1）ABS塑料：缺点是 可燃、热变形温度较低、耐候 性较差、不透

12、明 等。2）聚酰胺（ PA）：聚酰胺的缺点是 吸湿性大、对强 酸、强碱、酰类等抵抗力较差，易老化 。常用于 代替铜 及其他有色金属制作机械、化工、电器零件 。3）聚碳酸酯（ PC）：缺点是 耐候性不够理想，长期 暴晒容易出现裂纹 。2. 橡胶（1）通用橡胶。用于制造 软管、密封件、传送带 等 一般制品使用的橡胶，如 天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡 胶、氯丁橡胶 等。（2）特种橡胶。指具有特殊性能，专供特殊性能要 求使用的橡胶。如 硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丁腈 橡胶等。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

13、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 。（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 维复合风管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。

14、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】（ 2016 一级真题）下列非金属风管材料中， 适用于酸碱性环境的是（ ）。A. 聚氨脂复合板材B. 酚醛复合板材C. 硬聚氯乙烯板材D. 玻璃纤维复合板材正确答案 C 答案解析本题考查的是机电工程中常用的非金属 材料使用范围。硬聚氯乙烯风管适用于洁净室含酸碱 的排风系统。（五）塑料及复合材料水管1. 聚乙烯塑

15、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 。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 。【例】（ 2013真题）同时具备耐腐蚀、耐温及耐冲 击的塑料水管是（ ）。A. 聚乙烯管B. 聚丙烯管C. ABS管D. 聚氯乙烯管正确答案 C答案解析本题考查的是机电工程常用材料的应用。 ABS工程塑料管： 耐腐蚀、 耐温及耐

16、冲击性能均优于聚 氯乙烯管，它由热塑性丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共 聚体粘料经注射、挤压成型加工制作，使用温度为 -20 70，压力等级分为 B、C、D三级。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-YVV、P ZRC-YYJV、P 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 检测和控制用计算机系统 或自动化控制装

17、置上 。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2. 绝缘导线（ 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

18、线，因为电焊位置不固定，多移动 。【例】（ 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. 塑料绝缘铜芯软线正确答案 D 答案解析本题考查的是电线电缆。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. 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

19、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。（ 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

20、管道内，能承受机械损伤，但不能承受大 的拉力。【例】（ 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.VLV32B.VLV22C.VLVD.VV正确答案 A 答案解析本题考查的是电线电缆。 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。（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。一般控制电路中负荷间断电流不大，因此芯线截 面较小，通常在 10mm2 以下，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

21、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。符号含义： 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【例】（ 2015 真题）下列关于控制电缆的说法，正 确的是（ ）。A. 芯线的截面积在 10mm2 以下B. 线芯材质多采用钢

22、导体C. 芯线的绞合主要采用对绞线D. 允许的工作温度为 95E. 绝缘层材质可采用聚乙烯 正确答案 AE 答案解析本题考查的是电线电缆。控制电缆线芯 多采用铜导体；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。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 。气体绝缘材料： 空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫 （SF6）等。2. 按其化学性质不同，可分为 无机绝缘材料、有机 绝缘材料和混合绝缘材料 。了解无机绝缘材料类型2H311020 机电工程常用工程设备2H311021 通用工程设备的分类和性能

23、 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】（ 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. 汽轮机正确答案 A 答案解析本题考查的是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、压缩机设备一、泵的分类和性能1. 泵的分类 按介质在旋转叶轮内部流动方向分为 离心式、轴流 式、混流式 。2. 泵的性能泵的性能参数有： 流

24、量、扬程、功率、效率、转速、 比转数 等。例如： 一幢 30 层（98m高）的高层建筑，其 消防水泵的扬程应在 130m以上 。离心泵图片二、风机的分类和性能1. 风机的分类风机按工作原理不同分为 叶片式（离心式、 轴流式、 混流式）、容积式（往复式、回转式） ；按结构形式分 为单级风机、多级风机 ；按照排气压强的不同分为 通风 机、鼓风机、压气机 。2. 风机的性能参数 风机的性能是指风机在标准进气状态下的性能，标 准进气状态即风机进口处空气压力为一个标准大气压， 温度为 20，相对湿度为 50%的气体状态，主要性能参 数有： 流量（又称为风量）、风压（全风压、动压、静 压）、功率、效率、转

25、速、比转速 等。离心风机与轴流风机【例】（ 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、转速正确答案 A 答案解析本题考查的是通用工程设备的分类和性 能。风机的主要性能参数有： 流量（又称为风量）、 风压（全风压、动压、静压）、功率、效率、转速、 比转速 等。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

26、 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 。【例】（ 2015 真题）按压缩气体的方式分类，属于 速度型的压缩机有（ ）。A. 轴流式B. 螺杆式C. 转子式D. 离心式E. 混流式正确答案 ADE 答案解析本题考查的是压缩机的分类和性能。速 度型压缩机可分为轴流式、离心式、混流式。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、辊子（滚柱）输送

27、机、气力输送机等带式输送机螺旋输送机五、金属切削机床的分类和性能1. 金属切削机床的分类按加工精度，可分为 普通精度机床、精密机床和高 精度机床 ；按自动化程度，可分为 手动操作机床、半自 动机床和自动机床 ；按机床的适用范围，又可分为 通用 机床、专门化机床、专用机床 。2. 金属切削机床的性能 金属切削机床的基本参数包括 尺寸参数、运动参数 和动力参数 。六、锻压设备的分类和性能 锻压设备的基本特点是力大，故多为重型设备，通 过对金属施加压力使其成型。七、铸造设备的分类和性能铸造设备可将熔炼成符合一定要求的金属液体，浇 进铸型里，经冷却凝固、清整处理后，形成预定形状、 尺寸和性能的铸件。2

28、H311022 电气工程设备的分类和性能一、电动机的分类和性能1. 电动机的分类按结构及工作原理分有 同步电动机、异步电动机、 直流电动机 ；按转子的结构分有 鼠笼型感应电动机、绕 线型感应电动机 。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：【例】 （2014 一级真题）异步电动机与同步电动机 相比，其缺点是（ ）。A. 结构较复杂B. 功率因数低C. 价格较贵D. 启动麻烦正确答案 B 答案解析本题考查的是电动机的分类和性能。 异 步电动机与同步电动机相比，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