13.应用于数控机床中的两种PLC的型式、特点、区别
　　可编程序控制器应用于数控机床中有两种型式，即内装型和独立型。
　　内装型PLC的特点是：
　　（1）其性能指标由所属的CNC装置的性能规格确定。它的硬件和软件被作为CNC装置的基本功能统一设计，具有结构紧凑、适配性强等优点。
　　（2）它有与CNC共用微处理器和具有专用微处理器两种类型：前者利用CNC微处理器的余力来完成PLC的功能，I/O点数较少；后者由于有独立的微处理器，多用于顺序程序复杂及动作速度要求快的场合。
　　（3）它与CNC其他电路同装在一个机箱内，共用一个电源和地线。
　　（4）它的硬件电路可与CNC其他电路制作在同一块印刷电路板上，也可以单独制成一块附加印刷电路板。
　　（5）它对外没有单独配置的I/O接口电路，而是使用CNC装置本身的I/O接口电路。
　　（6）采用内装型PLC，扩大了CNC内部直接处理的窗口通信功能，可以采用梯形图编辑和传送高级控制功能，且造价低，提高了CNC的性能／价格比。
　　独立型PLC的特点是：
　　（1）可根据数控机床对控制功能的要求灵活选购或自行开发。
　　（2）有自己的I／O接口电路，PLC与CNC装置、PLC与机床侧的连接都通过I/O接口电路连接。PLC本身采用模块化结构，装在插板式笼箱内，I／O点数可通过I／O模块或插板的增减灵活配置。
　　（3）可以扩大CNC的控制功能，可以形成两个以上的附加轴控制。
　　（4）在性能／价格比上不如内装型PLC。
　　由内装型和独立型PLC的特点不难看出它们之间的区别：
　　（1）内装型PLC其硬件和软件被作为CNC装置的基本功能统一设计，其性能指标由所属的CNC装置的性能，规格确定。而独立型PLC是根据数控机床对控制功能要求进行灵活选购或自行开发的单独的PLC机。
　　（2）内装型PLC可以与CNC共用一个微处理器，而独立型PLC不与CNC共用一个微处理器。
　　（3）内装型PLC与CNC其他电路同装在一个机箱内，共用一个电源和地线。而独立型PLC本身采用模块化结构，单独装在插板式笼箱内，I/O点数可通过I/O模块或插板的增减灵活配置。
　　（4）内装型PLC对外没有单独配置的I/O接口电路，面是使用CNC装置本身的I/O接口电路。而独立型PLC有自己的I/O接口电路，PLC与CNC装置、PLC与机床侧的连接都通过I/O接口电路连接；
　　（5）独立型PLC可以扩展CNC的控制功能，可以形成两个以上的附加轴控制。而内装型PLC则不可以。
　　（6）在性能／价格比上，内装型PIE高于独立型。
　　14.PLC在工业控制中的应用
　　PLC广泛应用于工业控制中，可以应用PLC进行顺序控制和开关逻辑控制、闭环过程控制、组合数字控制，可以组成多级控制系统及控制机器人等，PLC也可以用于位置控制中。
　　15。伺服系统的分类以及数控机床对伺服系统的要求
　　按照控制对象和使用目的的不同，数控机床伺服系统可分为进给伺服系统、主轴伺服系统和辅助伺服系统。按照伺服系统调节理论，数控机床的进给伺服系统可 分为开环、闭环和半闭环系统；按驱动部件的动作原理又可将其分为电液控制系统和电气控制系统。电气控制系统又有步进电动机驱动系统、直流伺服电动机驱动系 统和交流伺服电动机驱动系统。按照反馈控制方式，数控机床进给伺服系统有脉冲比较、相位比较、幅值比较和全数字等伺服系统之分。
　　数控机床的进给伺服驱动系统应该满足高精度、快速响应、调速范围宽、低速大转矩、可靠性高等要求。数控机床的主轴驱动系统不仅应该具有宽的调速范围， 而且能在尽可能宽的调连范围内保持恒功率输出。另外，为了满足不同数控机床的加工要求，主轴驱动系统还应该满足一些特殊要求。例如，为了能在数控车床上加 工螺纹要求主轴驱动与进给驱动实行同步控制；为了保证端面加工的表面粗糙度，要求数控车床、数控磨床等机床的主轴驱动具有恒线速切削功能；加工中心的主轴 驱动系统应具有高精度的主轴停位控制功能，以便进行自动换刀；有的数控机床还要求主轴驱动系统具有角度控制功能。
　　16.步进电动机的工作原理及特点
　　步进电动机是一种同步电动机，定子磁场在空间旋转时，转子跟随磁场同步旋转。定子磁场的激磁磁势为脉冲式，使磁场以一定频率步进式旋转，转子也就一步 一步旋转。可见，步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移（或直线位移）的执行元件。给步进电动机供电的电源是脉冲电源，而不是直流电源或正弦交流电 源。步进电动机的优点有：步进电动机转子的转速主要取决于脉冲的频率，转子总的角位移取决于总的脉冲数，转于的转向取决于分配脉冲的相序。其步距值不受各 种干扰因素的影响。步距误差不长期积累，步进电动机每走一步所转过的角度（实际步距值）与理论步距值之间总有一定的误差。从某一步到任何一步，即走任意步 数后，也总会有一定的累积误差，但每转一圈的累积误差为零。但步进电动机的过载能力比较差。
　　17.步进电动机的主要性能指标
　　步进电动机的主要性能指标有：
　　（1）步距精度。我国生产的步进电动机的步距精度一般在±10~±30分的范围，有些可达±2—±5分。
　　（2）最大静转矩。用以衡量步进电动机带负载的能力。
　　（3）起动频率。是使步进电动机能够由静止定位状态不失步地起动，并进入正常运行的控制脉冲最高频率。在电动机空载情况下，称为空载起动频率。在有负载情况下，不失步起动所允许的最高频率将大大降低。
　　（4）连续运行频率。步进电动机起动后，其转速将跟随控制脉冲频率连续上升而不失步的控制脉冲的最高频率称为连续运行频率的最高工作频率。步进电动机的连续运行频率随负载的增大而下降，但步进电动机连续运行频率远高于其起动频率。
　　18.常用的反应式、永磁感应子式步进电动机的主要区别永磁感应子式步进电动机的定子结构与反应式步进电动机的定子结构基本相同，也分成若干个极，极 上有齿和控制线圈。但永磁感应子式步进电动机的转子由两段铁心和位于中部的环形磁钢组成：由于磁路内含有永久磁钢，故当定子绕组断电后仍具有一定的定位转 矩。
　　19.步进电动机的转数和转速的计算
　　步进电动机的步距角用下式计算：
　　
　　式中：m——步进电动机的相数；
　　　　　K——与通电方式有关的系数，是拍数与相数比例系数，如单拍或双拍时K=1，单、双拍时K=2；
　　　　　 ——步进电动机转子齿数。
　　步进电动机的转速用下式计算：
　　n=60f/N.Zr（r／min）
　　式中：f——控制脉冲频率；
　　　　　N——运行拍数；
　　　　　Zr——转子齿数。
　　20.步进电动机对驱动电源的要求，驱动电源的组成和功能
步进电动机的运行性能是步进电动机和驱动电源的综合体现。驱动电源应满足以下基本要求：
　　（1）电源的相数、通电方式、电压、电流应与步进电动机的基本参数相适应；
　　（2）能满足步进电动机起动频率和运行频率的要求；
　　（3）工作可靠，抗干扰能力强；
　　（4）成本低，效率高，安装和维护方便。
　　驱动电源通常由环形分配器和功率驱动器组成。环形分配器的功能可由硬件、软件以及软、硬件相结合的方式来实现。其主要功能是将CNC装置的插补脉冲， 按步进电动机所要求的规律分配给功率驱动器的各相输入端，以控制步进电动机励磁绕组的导通或关断。由于电动机有正反转要求，所以环形分配器的输出是周期性 的，又是可逆的。功率驱动器的功能是将环形分配器输出的脉冲信号放大，以便用足够的功率来驱动步进电动机。
　　21.直流主轴电动机、交流主轴电动机、永磁直流伺服电动机、永磁同步交流伺服电动机的结构及特点，以及它们之间的区别
　　直流主轴电动机的结构与普通直流电动机的结构基本相同。两者之间的主要区别是：直流主轴电动机在主磁极上除了绕有主磁极绕组外，还绕有补偿绕组，以便 抵消转子反应磁动势对气隙主磁通的影响，改善电动机的调速性能；直流主轴电动机都采用轴向强迫通风冷却或热管冷却，以改善冷却效果；直流主轴电动机尾部都 同轴装有速度检测元件，如测速发电机；直流主轴电动机一般都能承受150%的过载负荷。
　　永磁直流伺服电动机由电动机本体和检测部件组成。反馈用的检测部件装在电动机的尾部（非轴伸出端）。电动机本体主要由机壳、定子磁极和转子三部分组成。
　　定子磁极是一个永磁体。由于是采取永磁式励磁方式，不需要励磁功率，在同样的输出功率下有较小的体积和较轻的重量。
　　转子分为普通型和小惯量型两类。小惯量型转子直流伺服电动机的共同特点是转子惯量小，适合于快速响应的伺服系统。但其过载能力低，当用于数控机床等进 给伺服系统中时，由于转子惯量与机械传动系统匹配较差，电动机轴与机械传动系统不能直接相连，必须采取一些措施。普通型转子与一般直流电动机的转子相似， 也是有槽转子，只是转子铁芯上的槽数较多，且采用斜槽，在一个槽内又分布有几个虚槽，以减小转矩的波动。与一般直流电动机相比，转子铁芯长度对直径的比大 些，气隙小些。普通型转子永磁直流伺服电动机与小惯量型转子直流伺服电动机相比，具有以下一些特点：
　　（1）低速时输出的转矩大，惯量比较大，能与机械传动系统直接相连，省去齿轮等传动机构，从而有利于减小机械振动和噪声，以及齿隙误差。
　　（2）转子的热容量大，电动机的过载性能好，一般能加倍过载几十分钟。
　　（3）调速范围宽，当与高性能速度控制单元组成速度控制系统时，调速范围可达1：1000以上。
　　（4）转子惯量比较大，为了满足快速响应的要求，需要加大电动机的加速转矩，为此需要加大电源容量。
　　（5）转子温升高（电动机允许温升可达150—180~C），可通过转轴传到机械上去，这会影响精密机械的精度。
　　交流主轴电动机都采用感应电动机的结构，是经过专门设计的鼠笼式三相异步电动机。带有三相绕组的定子和带有笼条的转子是电动机的核心。它没有外壳，定 子铁芯直接暴露在空气中，而且在定子铁芯上做有轴向通风孔，以利于电动机冷却、缩小电动机体积，增大输出功率。转于做成细长形，以减小转子的转动惯量。交 流主轴电动机的外形呈多边形，面不是圆形。交流主轴电动机的尾部都同轴安装有脉冲发生器（或脉冲编码器）。交流主轴电动机也具有一定的过载能力，一般能在 额定负载的1.2—1.5倍负载下工作几分钟至半个小时。
　　永磁同步交流伺服电动机主要由三部分组成：定子、转子和检测部件。定子形状与普通感应电动机的定子相似，具有齿槽，内有三相绕组。但其外表面多呈多边形，且无外壳，这样有利于散热。转子带有永磁体，由多块永久磁铁和冲片组成。
　　直流伺服电动机与交流伺服电动机的主要区别是前者带有电刷和换向器而后者不带。永磁直流伺服电动机与永磁同步交流伺服电动机的区别除了有无电刷和换向 器外，再就是前者的定子磁极是一个永磁体而后者的转子带有永磁体。伺服电动机与普通电动机的一个明显区别是前者都同轴装有用于反馈的检测元件而后者没有。 主轴直流电动机与普通直流电动机以及主轴交流电动机普通交流电动机的区别比较明显，不再重复。还应该指出，上述四种电动机的调速方法也不相同。
　　22.直流主轴电动机、交流主轴电动机、永磁直流伺服电动机、永磁同步交流伺服电动机的性能及速度控制方法
　　直流伺服电动机的优点是具有优良的调速性能。其缺点是电动机的电刷和换向器容易磨损，需要经常维护；由于换向器换向时会产生火花而使最高转速受到限 制，也使应用环境受到限制；直流电动机结构复杂，制造困难，成本高。采用交流伺服电动机完全克服了直流伺服电动机固有的缺点，并且通过采取措施也可以获得 好的调速性能。
　　永磁直流伺服电动机和永磁同步交流伺服电动机的性能，由于其伺服系统的要求，需要用一些特性曲线和数据表加以全面描述。其中最重要的是电动机的工作曲线。在数据表中给出了有关电动机性能的一些参数值，是选购和使用电动机不可少的参考资料。
　　直流主轴电动机为他励直流电动机，电动机的电磁转矩可以表示为：
　　
　　式中：CT——转矩系数；
　　 ——励磁磁通（wb）；
　　 ——转子回路电流（A）。
　　由于电磁转矩中的两个可控量砂和h是互相独立的，所以可以方便地分别进行调节。而且这种关系无论在静态还是在动态都成立，这就保证了电动机的良好的静、动态转矩控制特性、从而得到优良的调速性能。
　　直流主轴电动机在基本速度以下为恒转矩范围，在基本速度以上为恒功率范围。因此采用双域调速系统调速，由转子绕组控，制回路和磁场控制回路两部分组 成。在转子绕组控制回路中，通过改变转子绕组电压（即外加电压）调速，为恒转矩调速，适于基本速度以下的恒转矩范围。在磁场控制回路中，通过改变励磁电流 If（即改变磁通 ）调速，为恒功率调速，适于基本速度以上的恒功率范围。
　　与直流主轴电动机相类似，交流主轴电动机也存在一个基本速度，在基本速度以下为恒转矩区域，在基本速度以上为恒功率区域。恒功率的速度范围只有1：3的速度比，当速度超过一定值后，功率一速度特性曲线会向下倾斜。
　　对于交流主轴电动机、气隙磁通和转子电流不是独立变量，它们都是转差率S的函数，无法分开进行独立控制。另外，被控量是既有大小又有相位的矢量，比标 量难控制得多。为了改善交流主轴电动机的控制性能，常采用矢量控制调速方法。这种调速方法将被控变量从矢量转换为标量，通过这种转换，将交流电动机模拟成 直流电动机来控制其转矩，从而获得高动态调速性能。
　　用于数控机床进给伺服系统中的永磁直流伺服电动机多采用改变外加电压的调速方法。这是因为这种调速方法具有恒转矩调速特性、机械特性好、经济性能好等 特点。现代数控机床的直流进给伺服系统中多采用晶体管脉宽调制调速系统。所谓脉宽调制调速，就是利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进行控 制，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电动机转子绕组两端，通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变转子绕组两端的平均电压，从而达到调节电动机 转速的目的。
　　永磁同步交流伺服电动机转子转速为：
　　
　　式中：nr——转子转速；
　　　　　ns——定子旋转磁场转速；
　　　　　f——电源频率；
　　　　　P——磁极对数。
　　可见，可以通过改变电动机电源频率来调速。该方法可以实现无级调速，能够较好地满足数控机床的要求。为电动机供电的变频电源采用交一直一交变频器。可 以采用不同的方案来实现永磁同步交流伺服电动机的调速控制，常见的有自同步控制变频调速，电流控制调速和矢量控制调速等。
　　23.工业机器人的组成、分类及编程方式
　　工业机器人由操作机、驱动装置和控制系统三部分组成。
　　操作机也称执行机构，由末端执行器、手腕、手臂和机座组成。其功能与人的手臂相似。
　　驱动装置为操作机工作提供动力，分为电动、液动和气动三种类型。其执行部件（伺服电动机、液压缸或气缸）可以与操作机直接相连，也可以通过齿轮、链条和谐波减速器与操作机连接。
　　控制系统功能是控制工业机器人按要求动作，分为开环控制系统和闭环控制系统。目前，工业机器人多采用计算机控制。
　　工业机器人有多种分类方法：
　　（1）按坐标形式分为直角坐标式（代号PPP）；圆柱坐标式 （代号RPP）；球坐标式（代号RRP）；关节坐标式（代号RRR），又称回转坐标式，分为垂直关节坐标和平面（水平）关节坐标。
　　（2）按驱动方式分为电力驱动、液压驱动和气压驱动。电力驱动的驱动元件可以是步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。液压驱动可以获得很大的 抓取能力（可抓取高达上千牛力），传动平稳，防爆性好，动作也较灵敏，但对密封性要求高，不宜于在高、低温现场工作，需配备一套液压系统。采用气压驱动的 机器人结构简单、动作迅速、价格低，但由于空气可压缩而使工作速度稳定性差，抓取力小（几十牛力至百牛力）。
　　（3）按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制。点位控制方式简单，适用于上下料、点焊、卸运等作业。连续轨迹控制比较复杂，常用于焊接、喷漆和检测的机器人中。
　　工业机器人有示教编程和语言编程两种编程方式。示教编程又分为手把手示教编程和示教盒示教编程。适用于重复操作型，所面对的作业任务比较简单的机器人。语言编程方式适用于动作复杂，操作精度要求高的工业机器人（如装配机器人）。
　　24.工业机器人的特性参数和技术要求
　　工业机器人的主要特性参数有：
　　（1）坐标型式。常用的坐标型式有直角坐标、圆柱坐标、球坐标、关节坐标等。
　　（2）运动自由度数。自由度数表示机器人动作的灵活程度。一般少于6个，也有多于6个的。
　　（3）各自由度的动作范围。指各关节的活动范围。各关节的基本动作范围决定了机器人操作机工作空间的形状和大小。
　　（4）各自由度的动作速度。指各关节的极限速度。
　　（5）额定负载。指在规定性能范围内，在手腕机械接口处所能承受的最大负载允许值。
　　（6）精度。主要包括位姿精度、位姿重复性、轨迹精度、轨迹重复性等。
　　工业机器人的技术要求包括：外观和结构、电气设备、可靠性和安全性。
　　25.柔性制造单元的结构形式
　　柔性制造单元有托盘存储库式和机器人直接搬运式两种结构形式。柔性制造单元是一种在人的参与减到最小时，能连续运转地对同一工件族内不同的工件进行自 动化加工的最小单元，它既可以作为独立使用的加工生产设备，又可作为更大、更复杂的柔性制造系统和柔性自动线的基本组成模块。
　　26.柔性制造单元与加工中心的区别
　　柔性制造单元是在加工中心的基础上发展起来的。它增加了机器人或托盘自动交换装置、刀具和工件的自动测量装置、加工过程的监测装置。与加工中心相比，它具有更好的柔性，更高的生产率，可实现某些零件的多品种、小批量加工。
　　27.柔性制造系统的基本功能、组成及其柔性
　　柔性制造系统的基本功能包括自动加工功能（包括检验、清洗等）、自动搬运功能和将以上两者综合起来的综合软件功能。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。
　　加工系统由加工中心或加工中心与数控机床混合组成的加工设备。除此之外，还有清洗、切屑处理等辅助装置或设备。一个系统的机床配置可按“互补”和“互 替”方式配置，也可按这两种方式混合配置。“互补”是指系统需配置完成不同工序的机床（如车、铣、磨……），在工序上互相补充，而不能代替。“互替”是指 一个系统中配置有相同的机床，如其中一台机床有故障时，另一台相同工序的机床可以替代加工，以免等待。
　　物流系统包括工件与刀具夹具的输送、装卸及仓库存储等装置。工件和夹具的存储多用立体仓库，并由仓库计算机进行控制和管理。输送设备有传输带、有轨或 无轨小车及行走机器人等。系统还设有中央刀库，由工业机器人在中央刀库和各机床之间进行刀具的输送和交换。
　　信息流系统执行单元加工中信息流的处理、储存和传输等功能，是协调多台机床加工和物料输送的计算系统。
　　柔性制造系统的柔性体现在随机加工能力、容忍故障能力、工作和生产能力的柔性和系统生产纲领的柔性等几个方面。
　六、其他常见机器设备
　　（一）考试目的
　　通过对本部分内容的考试，测试考生对常见机电设备的分类、性能指标、技术参数、特点等知识熟悉的情况，考核考生对机电设备的认知程度。
　　（二）考试基本要求
　　1.掌握以下内容：
　　（1）内燃机主要性能指标；
　　（2）汽油机与柴油机的主要区别；
　　（3）剪板机的技术参数；
　　（4）通用压力机的主要技术参数；
　　（5）压力容器的使用工艺条件；
　　（6）压力容器的主要分类方法；
　　（7）锅炉的分类；
　　（8）锅炉的基本参数；
　　（9）起重机的主要参数；
　　（10）桥式起重机、流动起重机的特点及用途。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）内燃机的分类、基本术语及型号的表示方法；
　　（2）内燃机构造；
　　（3）燃气轮机特点、结构及各组成部分的功能；
　　（4）铸铁、铸钢、有色金属常用熔炼设备的结构及特点；
　　（5）金属压力加工设备的分类及型号编制；
　　（6）锻锤、机械压力机、水压机的构造、应用及规格表示方法；
　　（7）通用压力机按机身结构形式分类；
　　（8）压力容器的基本结构；
　　（9）锅炉各组成部分的功用及工作过程；
　　（10）起重机的分类；
　　（11）起重机的专用零部件。
　　3.了解以下内容：
　　（1）内燃机工作原理；
　　（2）剪板机的分类；
　　（3）压力容器的有关法规及技术标准。
　　（三）要点内容
　　1.内燃机分类
　　燃料直接在发动机内部燃烧的热力发动机称为内燃机。
　　内燃机分类方法有以下几种：
　　（1）按所用燃料分类。
　　（2）按工作循环冲程分类。
　　（3）按气缸数和排列方式分类。
　　（4）按进气方式分类。
　　（5）按冷却方式不同分类。
　　（6）按着火方式分类。
　　（7）按可燃混合气形成的方式分类。
　　2.内燃机基本名词术语
　　内燃机基本名词术语主要有：工作循环；上、下止点；活塞行程；气缸工作容积；气缸总容积；压缩比；工况。
　　3.内燃机型号
　　内燃机型号由以下部分组成：
　　（1）首部为产品特征代号。
　　（2）中部由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程数符号和缸径符号组成。
　　（3）后部为结构特征符号及用途特征符号。
　　（4）尾部为区别符号。
　　其中，首部和尾部根据具体情况允许不表示。
　　4.四冲程内燃机工作原理
　　四冲程内燃机每个工作循环由进气、压缩、作功和排气四个冲程组成。
　　5.柴油机增压
　　柴油机增压是将新鲜空气在进入气缸之前进行压缩，以提高进气密度，从而达到提高功率的目的。
　　6.内燃机构造
　　内燃机主要由曲柄连杆机构、固定件、配气机构、燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统和起动系统组成。
　　7.内燃机主要性能指标
　　内燃机性能通常用动力性能和经济性能指标表示，主要有输出扭矩、有效功率、有效燃料消耗率、有效热效率等。
　　8.汽油机与柴油机主要区别
　　汽油机与柴油机在结构与原理方面有许多相同之处，其主要不同点在于所用燃料、燃料供给方式和燃料点火方式等。
　　柴油机以柴油为燃料，汽油机以汽油为燃料。
　　柴油机柴油由喷油器雾化，与被压缩的高温空气混合。柴油机电控燃油喷射技术可优化喷油规律及喷油量。汽油机采用电控燃油喷射，根据不同工况要求制出一定数量和浓度的可燃混合气，控制空燃比（空气与燃料之比）。
　　柴油机利用汽缸内被压缩空气的高温自燃点火（压燃）；汽油机设有点火系统。传统汽油机利用火花塞电极产生的火花点火 （点燃）；现代汽油机采用电控点火定时，保证在各种工况下实现最佳控制。提高汽油机的扭矩和功率。
　　9.燃气轮机
　　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，但其热效率低。
　　燃气轮机主要由压气机、燃烧室和蜗轮三大部分组成。压气机的作用是完成燃气轮机热力循环中的空气压缩过程，提高工质 （气体）的压力。压气机有轴流式和离心式两种基本类型。
　　蜗轮的作用是将燃气的热能和压力能转换为轴上的机械功。蜗轮分为轴流式蜗轮和径流式蜗轮两类。
　　燃烧室是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能以热的形式释放出来。燃烧室从总体结构上分为三大类：圆筒式燃烧室、管形燃烧室和环形燃烧室。
　　10.金属熔炼设备
　　金属熔炼的目的是要获得预定的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。在熔炼中要提高熔炼设备的熔化率，降低燃料消耗，以提高经济效益。
　　（1）铸铁熔炼设备主要有冲天炉、反射炉、工频感应炉。
　　（2）一般工厂为了生产铸钢件，采用电弧炉和感应电炉做为铸钢熔炼设备。
　　（3）有色金属熔炼的特点是熔点低、合金元素易于氧化烧损，常用的熔炉有坩埚炉、反射炉、电阻炉等。
　　11.金属压力加工
　　金属压力加工包括锻造和冲压两大类加工方法。
　　锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、形状和尺寸的锻件加工方法。
　　冲压是压力机和模具对板材、带材、管材、型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件加工方法。
　　12.金属压力加工设备的型号
　　金属压力加工设备的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。
　　13.常用锻造设备
　　（1）锻锤：锻锤是由重锤下落或强迫高速运动产生的动能对坯料做功，使之塑性变形的机器设备。它结构简单，工作灵活，万能性强，使用面广，易于维修，适用于自由锻和模锻，但振动大，较难实现生产自动化。常用锻锤有空气锤和蒸汽一空气锤。
　　①空气锤：它是生产小型锻件的常用设备，其规格以空气锤落下部分的质量来表示。
　　②蒸汽一空气锤：它是生产大、中型锻件常用的设备，可分为蒸汽一空气自由锻锤和蒸汽一空气模锻锤，其规格以落下部分的质量来表示。
　　（2）机械压力机：机械压力机是用机械传动机构将电动机的旋转运动转变为滑块的直线往复运动，对坯料进行加工的锻压设备。常用的机械压力机有摩擦压力机和模锻曲柄压力机。
　　①摩擦压力机：摩擦压力机的优点是结构简单，制造、维修费用低，对基础、厂房建筑要求低，工艺万能性大。缺点是生产率低。摩擦压力机的规格用公称工作压力来表示。
　　②模锻曲柄压力机：模锻曲柄压力机的特点是结构刚度大，振动小，噪声小，加工精度高，生产率高，但结构复杂，造价高。模锻曲柄压力机的吨位是用滑块运行到接近下死点时所产生的最大压力来表示。
　　（3）水压机：水压机是以水基液体为工质的液压机。主要用于大型工件的锻压工艺。水压机的优点是工作行程大，冲击、噪声小，劳动条件好，环境污染小。水压机的规格以水压机的静压力来表示。
　　14.常用板料冲压设备
　　常用板料冲压设备有剪板机、剪切冲型机和通用压力机。 （1）剪板机分类方法有多种，其技术参数主要有：①可剪板厚。②可剪板宽。③剪切角度。④行程次数。
　　（2）通用压力机按机身结构形式分为开式压力机和闭式压力机。通用压力机的主要技术参数有：①公称压力。②滑块行程。③滑块行程次数。④封闭高度。⑤压力机工作台面尺寸及滑块底面尺寸。
　　15.压力容器的使用工艺条件
　　压力容器是一种内部或外部承受气体或液体压力的密封容器。由于使用条件恶劣，故对其安全性有很高的要求。
　　压力容器的使用工艺条件是指压力、温度、容积、介质等。压力条件包括：最高工作压力、设计压力、最大允许工作压力；温度条件包括：设计温度、使用温 度、试验温度；容积条件是指对于圆筒形压力容器，决定容积大小的关键是直径与长度，对于球形压力容器，决定容积大小的关键是直径；介质条件可按易懂程度和 毒性程度分类。
　　16.压力容器主要分类方法
　　（1）按使用位置分类：分为固定式容器、移动式容器。
　　（2）按设计压力分类：分为低压容器、中压容器、高压容器、超高压容器。
　　（3）按作用原理分类：分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。
　　（4）按容器壁厚分类：分为薄壁容器、厚壁容器。
　　17.压力容器的结构
　　压力容器常见的结构形式有球形和圆筒形；常见的压力容器一般由简体、封头、法兰、接管、人孔、支座等部分组成，压力容器的结构主要由一个能承受一定压 力的壳体及必要的连接件、密封件和内件构成；压力容器的安全附件可分为三类：监控类、保护类、静电接地装置。
　　18.压力容器的有关法规及技术标准
　　压力容器的有关法规及技术标准有：《锅炉压力容器安全监察暂行条例》、《压力容器安全技术监察规程》、《压力容器使用登记管理规则》、《在用压力容器检验规程》、《钢制压力容器》。
　　19.锅炉的分类
　　锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成热水或蒸汽的机械设备，提供热水的锅炉称为热水锅炉，产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉。
　　锅炉的分类：
　　（1）按用途分类：可分为发电锅炉、工业锅炉、热水锅炉和特种锅炉。
　　（2）按压力分类：按锅炉出口压力可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界锅炉六种。
　　（3）按结构形式分类：分为火管式和水管式两种。
　　20.锅炉的基本参数
　　（1）锅炉容量。
　　（2）蒸汽压力。
　　（3）蒸汽温度。
　　（4）给水温度。
　　21.锅炉的组成
　　锅炉由锅炉本体和辅助设备组成。锅炉本体是由锅和炉两部分组成。锅是汽水系统，其作用是吸收和发出热量。锅由省煤器、锅筒、水冷壁、过热器组成。炉是燃烧系统，是有关燃料燃烧的部分，由空气预热器、燃烧器和炉膛、炉墙组成。
　　22.起重机的分类
　　起重机械按其功能和构造特点可分为轻小型起重设备、起重机和升降机。
　　23.起重机最主要的性能参数
　　起重机最主要的性能参数：起重量和工作级别，除此之外还有：跨度、轨距……等。
　　（1）起重量。起重量是指被起升重物的质量，分为额定起重量、最大起重量、总起重量、有效起重量。
　　（2）工作级别。工作级别是反映起重机械总的工作状况的性能参数，它反映起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的工作特性，划分为8级，由起重机的利用等级和载荷状态两个因素确定。
　　起重机械专用零部件有：钢丝绳、滑轮组、卷筒组、吊钩组、抓斗、车轮与轨道、制动装置和安全保护装置。
　　24.常见的起重机
　　（1）典型通用桥式起重机：
　　①吊式桥式起重机：是基本类型，吊具是吊钩，用途广泛。
　　②抓斗桥式起重机：用抓斗抓重物，适用于散装物料的装卸吊运工作。
　　③电磁桥式起重机：取物是用电磁吸盘，适用于吊运具有导磁性的金属物料。
　　（2）流动起重机是一种工作场所经常变换，能在带载或空载
　　情况下沿无轨路面运行，并依靠自重保持稳定的臂架型起重机。典型的流动起重机有：
　　①汽车起重机：将起重部分接装在通用或专用汽车底盘上，
　　运行速度快，适于长距离迅速转换作业场地。机动性好但不能带载荷行驶，通过性能差，适用于公路通达、流动性大、工作地点分散的作业场所。
　　②轮胎起重机：采用专用底盘，其车桥为刚性悬挂，可吊重行驶，越野能力强。适用于作业场地较集中的场合。
　　③全路面起重机：既可高速行驶，又有较强通过崎岖路面的能力，可吊重行驶。适于流动性大，通行条件差的工地。
　　④履带起重机：用履带和地面接触，可吊重物行驶，适于松散、泥泞地面作业。

　　七、机器设备的经济管理
　　（一）考试目的
　　机器设备的经济管理内容是评估师所必须掌握的重要基础知识。通过对本部分内容的考核，测试考生对设备寿命周期费用理论、设备的磨损与补偿理论以及设备在维修保养、更新改造、报废等过程中的技术经济分析方法等机器设备经济管理基础知识的认知程度。
　　（二）考试基本要求
　　1.掌握以下内容：
　　（1）设备寿命周期费用的定义；
　　（2）使用寿命周期费用法评价设备的基本步骤及方法；
　　（3）设备磨损程度的度量以及设备在使用和维修过程中的成本核算及经济分析方法；
　　（4）设备技术改造经济决策中使用的基本方法。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）设备管理中使用的主要技术经济指标；
　　（2）设备检查、维修的基本概念及内容；
　　（3）常用的设备更新周期的确定方法；
　　（4）设备更新的经济分析；
　　（5）设备技术改造方案的分析方法。
　　3.了解以下内容：
　　（1）设备经济管理的概念及基本内容；
　　（2）研究寿命周期费用的目的；
　　（3）设备磨损与补偿的基本概念；
　　（4）设备更新的条件和基本方式；
　　（5）设备技术改造的概念；
　　（6）设备报废的概念及设备报废的条件。
　　（三）要点内容
　　1.寿命周期费用
　　寿命周期费用是指设备一生的总费用，即设置费和维持费两者之和。设置费是指设备前期的一次性投人费用，包括：研究开发费、设计费、制造费、安装费及试 运行费等；维持费是指在设备使用过程中分期投入的费用，包括：运行费、维修费、后勤支援费、报废费用等。
　　在计算设备的寿命周期费用时有两种前提：即在不考虑资金的时间价值的前提下计算和在考虑资金的时间价值前提下计算。
　　不考虑资金的时间价值，寿命周期费用（静态寿命周期费用）的计算公式为：
　　
　　式中：P——寿命周期费用；
　　 ——第t年的维持费用；
　　n——寿命周期；
　　A——设备的设置费。
　　考虑资金的时间价值，寿命周期费用现值的计算公式为：
　　
　　式中：I——折现率。
　　2.寿命周期费用评价
　　寿命周期费用作为评价指标是为了使设备在使用过程中具有良好的经济效果，在设备的开发、投资、改造等各阶段，通过对寿命周期费用的分析比较，为最终决策提供依据。
　　使用寿命周期费用作为评价指标，其目的是使所选择的方案具有最佳经济性，它不仅考虑了设备的设置费用，也考虑了设备一生的所有费用。
　　比较的设备功能效果不同时，通过计算费用效率指标来进行，其计算公式：
　　费用效率=系统效率／寿命周期费用
　　费用效率是一个综合程度很高的指标。它将设备一生的总费用同所获得的一系列效益进行全面的、系统的比较，从而做出经济性评价。
　　3.设备的磨损
　　设备的磨损有两种：有形磨损和无形磨损。
　　（1）有形磨损是指设备在实物形态上的磨损，又称物质磨损。有形磨损分为两种：
　　在使用过程中，由于发生摩擦、振动、腐蚀和疲劳等现象产生的磨损，称为第1种有形磨损。第工种有形磨损与使用时间和使用强度有关。
　　在闲置过程中，由于自然力的作用而腐蚀，或管理不善和缺乏必要的维护而自然丧失精度和工作能力，称为第Ⅱ种有形磨损。第Ⅱ种有形磨损在一定程度上与闲置时间和保管条件有关。
　　设备的有形磨损，一部分是可以通过修理消除，属于可消除性的有形磨损；另一部分不可以通过修理捎除，属于不可消除性的有形磨损。
　　（2）无形磨损是指由于工艺改进或生产规模扩大等原因使生产同样结构设备的重置价值降低，导致原有设备贬值；或由于科学技术进步而不断出现性能更加完 善、生产效率更高的设备，致使原有设备价值降低。前者称为第1种无形磨损，后者称为第Ⅱ种无形磨损。第工种无形磨损，设备技术结构和经济性能并未改变，只 是购买新设备的费用比过去降低了，这种无形磨损虽然使使用中的现有设备部分贬值，但是设备本身的技术特性和功能不受影响，设备尚可继续使用，因此一般不需 要更新。第Ⅱ种无形磨损，是由于出现了生产率更高、经济性更好的设备，旧设备在生产效率、产品质量以及生产中的原材料、燃料、动力和人工成本消耗方面相对 落后，导致生产成本的相对提高，经济效果的降低。这种经济效果的降低，实际上反映了原设备使用价值的部分或全部丧失，当设备的贬值达到一定程度，就需要用 新设备来代替现有旧设备或对旧设备进行技术改造。第Ⅱ种无形磨损也称功能性磨损。
　　（3）设备磨损程度的度量。设备有形磨损的度量一般用设备实际价值损失与设备重置价值之比来表示。对于可以通过修理消除的有形磨损，其价值损失等于设 备的修复费用；对于不能通过修理消除的有形磨损，其价值损失一般反映为价值的降低；第Ⅰ种无形磨损反映为设备的重置价值的降低；第Ⅱ种无形磨损反映为成本 费用相对提高的折现值；综合反映设备有形磨损和无形磨损的指标是综合磨损程度。
　　（4）设备磨损的补偿。机器设备遭受磨损以后，应当进行补偿，磨损形式不同，补偿方式也不一样。
　　机器设备的有形磨损是由零件磨损造成的。局部的有形磨损，一般可以通过修理和更换磨损零件的办法，使磨损得到补偿；当设备产生不可修复的磨损则需要进行更新；设备遭受第Ⅱ种无形磨损时，可采用更新或技术改造的办法加以补偿。
　　4.设备维修
　　设备维修是指对设备的维护、检查和修理。
　　设备维护包括清理擦拭、润滑涂油、检查调校，以及补充能源、燃料等消耗晶等，分为日常维护、定期维护。日常维护是设备维护的基础工作，分为每班维护和周末维护；定期维护是在维修工辅导配合下，由操作者对设备进行的维护。
　　设备检查分为日常检查、定期检查、精度检查和法定检查等。
　　设备修理可分为预防性修理、事后修理、改善修理和质量修理等。
　　5.设备修理的经济管理分析
　　设备的修理费用包括日常维护保养费用、小修理费用、中修理费用和大修理费用等。
　　（1）设备小修与维护保养费用。设备小修与维护保养费用的确定主要应从维修费用定额的确定及维修费用的核算这两方面来考虑。确定维修费用定额主要有三种方法：按设备拥有量确定、按工业产值确定、按设备计划开动台时确定。
　　维修费用的核算是指定期对维修费用进行整理、统计与核算，对单机、生产线或生产班组等进行核算，并对维修费用发生情况进行经济分析，找出设备开动台时 与维修费用的关系，综合评价设备的可靠性、维修性、经济性，为制订合理的维修费用定额指标以及设备维修费用的控制和设备信息反馈提供依据。
　　（2）设备大修理成本及其经济分析。设备的大修理费用一般使用设备的单位大修理成本这一指标。即一个修理复杂系数的设备所要消耗的各种修理费用。
　　设备的修理复杂系数是表示设备修理复杂程度的计量单位。修理复杂系数是一个可比单位，该系数在国际上通常用R表示。可细分为机械修理复杂系数 （Rj）、电气修理复杂系数（Rd）、管道修理复杂系数（Rg）等。修理复杂系数主要由设备的结构复杂程度、加工精度、规格尺寸、转速和变速级数以及可维 修性等因素决定。一般而言，设备结构越复杂，尺寸越大，加工精度越高，其修理复杂系数也就越大。
　　设备大修理费用计算分为设备单位大修理费用预算、设备实际单位大修理费用、单台设备计划大修理费用、单台设备的实际大修理费用、企业全年的设备大修理费用。
　　设备大修理成本的核算与分析是企业对设备工作实行经济管理的中心环节，用有限的人力、物力、财力和时间等资源，修理好更多的设备。设备大修理成本愈 低，说明维修的经济活动水平愈高。设备大修理成本经济分析指标主要有：大修理成本与基期大修理成本的相对比率、大修理成本与基期大修理成本的绝对数、实际 大修理成本与计划大修理成本的相对比率、实际大修理费用与计划大修理费用的绝对数。
　　6.设备更新的经济分析
　　（1）设备的更新周期的确定常用最小平均费用法和低劣化数值法。
　　最小平均费用法有两种方式，不考虑资金的时间价值和考虑资金的时间价值的情况下年平均费用最小。在不考虑资金的时间价值时，年平均费用为由年均运行维 护费和年均折旧费组成；考虑资金的时间价值时，年平均费用考虑了设备原值、残值和年运行维护费现值后的年平均费用最小。
　　低劣化数值法：机器设备随着使用年限的增长，有形磨损和无形磨损不断加剧，设备的运行维修费用相应增大，这就是设备成本低劣化现象。按照统计资料预测这种劣化程度则可在设备使用早期测定出设备的最佳更新期。
　　（2）有形磨损导致设备更新的经济分析方法为最小年度费用法。对年度费用的比较有两种方式，一是以设备更新改造的时点作为比较时点，即将未来发生的费 用（如年度的维护费用等）折为现值进行比较；二是以实际的发生年度作为比较时点，即将一次性的投资费用（如更新、修理费用等）折算成未来年金。
　　（3）无形磨损导致设备更新的经济分析。由于技术进步，有些设备从有形磨损角度来看还可以继续使用，但是新型的、高效的先进设备已经出现，这时就面临 一个是否需要更新设备的问题。这类问题的分析方法可用年度使用费用法，通过对新、老机床的年度使用费用分析来决定。对于专用设备，由于它们只能生产某种特 定产品，因而需要考虑其产品的经济寿命。
　　7.设备技术改造的经济分析
　　对设备进行技术改造，首先需要投入一次性的改造费用；设备技术改造以后，还需付出年度维护费用。将寿命周期内的各年度维护费用折算成现值，就是设备寿命周期总维护费用的现值。
　　设备技术改造一般都有两个或两个以上的设计与实施方案，不同的技术改造方案之间可能存在差异，如： （1）投资额不同； （2）各年度维护费用不同； （3）不同方案产生的效果不一定相同，主要是指：改造后设备的生产效率不一定完全相同。设备技术改造方案的差异会产生不同的经济效益。
　　设备技术改造的经济分析方法一般也采用寿命周期费用法。对于改造效果相同的方案进行比较应采用总费用现值法。对于改造效果不同的方案，需要进行费用效率分析。
　　8.设备的报废
　　设备报废的条件：凡符合下述条件之一者，即应申请报废。
　　（1）超过经济寿命和规定的使用年限，由于严重磨损，已达不到最低的工艺要求，且无修理或技术改造价值者。
　　（2）设备虽然没有超过规定的使用年限，但由于严重损坏，不具备使用条件，而又无修复价值者。
　　（3）影响安全、严重污染环境，虽然通过采取一定措施能够得到解决，但在经济上很不合算。
　　（4）设备老化、技术性能落后、耗能高、效率低、经济效益差的或由于新设备的出现，若继续使用可能严重影响企业经济效益的设备。
　　（5）国家强制淘汰的高耗能设备。
　　（6）因为其他原因而不能继续使用，也不宜转让给其他企业，又无保留价值的设备。
　　9.设备管理的主要技术经济指标
　　（1）设备完好指标
　　主要生产设备完好率：主要生产设备完好台数／主要生产设备总台数×100%
　　（2）设备数量利用指标
　　现有设备实际利用率：实际使用设备数／实有设备数×100%
　　实有设备安装率：已安装设备数／实有设备数×100%
　　已安装设备利用率：实际使用设备数／已安装设备数×100%
　　现有设备实际利用率：实有设备安装率×已安装设备利用率
　　（3）设备时间利用指标
　　计划时间利用率：实际工作时间／计划工作时间×100%
　　日历时间利用率：实际工作时间／日历时间×100%
　　（4）设备能力利用指标
　　设备能力利用率：一定时期的实际产量／此期间的最大可能产量×100%
　　（5）设备的综合利用率指标
　　设备的综合利用率：设备的时间利用率x设备的能力利用率