化工机械基础课程设计
目录
1、塔的设计条件及主要物性参数表 (1)
2、塔设备设计计算程序及步骤 (2)
按设计压力计算塔体和封头厚度 (2)
塔设备质量载荷计算 (2)
按设计压力计算塔体和封头壁厚 (3)
自振周期计算 (5)
地震载荷与地震弯矩计算 (5)
地震载荷与地震弯矩计算 (7)
风载荷与风弯矩计算 (7)
风载荷与风弯矩计算 (9)
偏心弯矩 (9)
最大弯矩 (10)
圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 (10)
塔设备压力试验时的应力校核 (11)
裙座轴向应力校核 (12)
基础环设计 (13)
地脚螺栓计算 (15)
3、设计结果汇总表 (15)
4、设计综述 (16)
5、参考资料 (16)
6、主要符号说明 (17)
板式塔设备机械设计任务书
1. 设计任务及操作条件：
试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。
已知条件为：塔体内径Ｄi＝1200mm，塔高30m，工作压力为0.8MPa，设计温度为350℃，介质为原油，安装在南京郊区，地震强度为8度，塔内安装50层浮阀塔板，塔体材料选用20R，裙座选用Q235A。
2. 设计内容
（1）根据设计条件选材；
（2）按设计压力计算塔体和封头壁厚；
（3）塔设备质量载荷计算；
（4）风载荷与风弯矩计算；
（5）地震载荷与地震弯矩计算；
（6）偏心载荷与偏心弯矩计算；
（7）各种载荷引起的轴向应力；
（8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；
（9）塔体水压试验和吊装时的应力校核；
（10）基础环设计；
（11）地脚螺栓计算；
（12）板式塔结构设计。
3. 设计要求：
（1）进行塔体和裙座的机械设计计算；
（2）进行裙式支座校核计算；
（3）进行地脚螺栓座校核计算；
（4）绘制装备图（A3图纸）
1
1、塔的设计条件及主要物性参数表
将全塔分为5段，计算截面分别为0－0、1－1、2－2、3－3、4－4。
表1 设计条件及主要物性参数表
已 知 设 计 条 件 分段示意图
塔体内径D i 1200mm （分段示意图在附图中）
塔体高度H 3000mm 工作压力p 0 0.8MPa 设计压力p 0.8MPa 设计温度t
350℃ 塔体
材 料
20R 许用应力
[σ] 133MPa [σ]t
92MPa
设计温度下弹性模量E
1.73×105MPa 常温屈服点σs
245MPa 厚度附加量C 2mm 塔体焊接接头系数φ
0.85 介质密度ρ 810kg/m 3 塔盘数N
50 每块塔盘存留介质层高度h w
100mm 基本风压值q 0 250N/m 2 地震设防烈度 7度 设计基本地震加速度
0.2 场地类别 II 类 地面粗糙度 B 类 偏心质量m e 4000kg 偏心矩e 2000mm
塔外保温层厚度δs
100mm 保温材料密度ρ
s 300kg/m 3 裙座
材料
Q235-A 许用应力[σ]s t 140MPa 常温屈服点σs 235MPa
设计温度下弹性模量E s
厚度附加量C s 2mm 人孔、平台数
6 地脚螺栓
材料 Q235-A 许用应力
[σ]bt
147MPa 腐蚀裕量C 2
3mm 个数n
40
2、塔设备设计计算程序及步骤
按设计压力计算塔体和封头厚度
计算内容 计算公式及数据
塔内液柱高度h/m 可忽略 液注静压力p H /MPa 可忽略
计算压力p c /MPa 8.0==+=p p p p H c
圆筒计算厚度δ/mm 16.68
.085.09221200
8.0][2=-???=-=
c t
i c p D p φσδ 圆筒设计厚度δc /mm 16.8216.6c =+=+=C δδ 圆筒名义厚度δn /mm 12=n δ
圆筒有效厚度δe /mm
10212=-=-=C n e δδ
封头的计算厚度δh /mm 15.68
.05.085.09221200
8.05.0][2=?-???=-=c t i c h p D p φσδ
封头设计厚度δhc /mm 15.8215.6=+=+=C h hc δδ 封头名义厚度δhn /mm 12=hn δ
封头有效厚度δ
he /mm
10212=-=-=C hn he δδ
塔 设 备 质 量 载 荷 计 算
计算内容
计算公式及数据
3
1(0~1)
2(1~2) 3(2~3) 4(3~4) 5(4~5)
塔段内直径D i /mm 1200 塔段名义厚度δni /mm
10
塔段长度l i /mm 1000
2000
7000
10000
10000
塔设备高度H/mm 30000 1单位筒体质量 m 1m /kg/m 298 筒体高度H 1/mm 29350
筒体质量m 1/kg 3.874635.292981=?=m 封头质量m 2/kg 27421372=?=m
裙座高度H 3/mm 3000
裙座质量m 3/kg 8940.32983=?=m
塔体质量m 01/kg
3.99148942743.874632101=++=++=m m m m 298
596 2086 2980 3954.3
塔段内件质
量m 02/kg
15
.424175502.14
4
22
02=???=
??=
π
π
N i q N D m
(浮阀塔盘质量2/75m kg q N =)
--
--
1102.7
1611.6
1526.85
保温层质量m 03/kg
8922
300
)2545.03208.0(2300750.29])010.022.1()1.02010.022.1[(4
2])2()22[(4
22203
202203=?-?+
???+-?+?+?=
'
++-++=
π
ρδδδπ
m H D D m n i s n i m 03'——封头保温层质量，（kg ）
--
18.9
2302.9
3289.5
3310.7
按设计压力计算塔体和封头壁厚
平台、扶梯质量m 04/kg 平台质量q p ＝150kg/m 2 笼式扶梯质量q F ＝40kg/m
平台数量n ＝6 笼式扶梯高度H F ＝29m
4620
294015065.0])006.02010.020.2()9.02006.02010.020.2[(4
2
1
])22()222[(4222204=?+????+?+-?+?+?+?=
?+?++-+++=π
δδδδπ
F F p n i n i H q nq D B D m
40 80
1433 1533 1534
操作时塔内物料质量m 05/kg
6.60848002545.0800)5.1501.0(2.14)(4
21
102
05=?+?+???=
++=
π
ρρπ
f w i V h N h D m
--
203.6 2261 2804 816
人孔、接管、法兰等附
件质量m a /kg
按经验取附件质量为：
6.24783.991425.025.001=?==m m a
74.5
149
521.5 745 988.6
充液质量m w /kg
33703
10002545.02100035.292.14
24
202
=??+???=
+=
π
ρρπ
w
f w i w V H D m
－ 254.5 7916 9424 16108.5 偏心质量m e /kg
再沸器：m e ＝4000
－
－
1400
2600
－
操作质量m 0/kg
6.322304000
6.24786.6084462089221.42413.991405040302010=++++++=++++++=e
a m m m m m m m m 412.5
1047.5
11107.
1
16649.1 12130.5
最小质量m min /kg
1.3078340006.2478462089221.4241
2.0
3.99142.004030201min =++++?+=+++++=e
a m m m m m m m
412.5
843.9
7963.9
4
11469.82
.97
5
最大质量m max /kg
6787940006.247833703462089221.42413.991404030201max =++++++=++++++=e
a w m m m m m m m m 412.5
1098.4
16762.1
22183.1 27422.9
5
自 振 周 期 计 算
计算内容
计算公式及数据
塔设备的自振周期T 1/s
68
.1101200
8.71073.129350
6.322302935033.901033.9033
53
3
01=???????=?=--i
e D E H m H
T δ 地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算
计算内容
0~1 1~2 2~3 3~4 4~5
各段操作质量m i /kg 412.5
1047.5
11167.1 16649.1 12130.5
计算内容
计算公式及数据
0～1 1～2 2～3 3～4 4～顶 各点距地面高度h i /mm 1000
2000
7000
10000
10000
h i
1.5
3.16×104 8.94×104 5.24×105 1.84×106 1.84×106
m i h i 1.5
1.3×107 9.36×107 6.5×109 1.66×1010 1.21×1010
∑==6
15
.1i i
i h m A
3.54×1010
h i 3 1.0×109 8.0×109 3.43×1011 1.0×1012 1.0×1012 m i h i 3
4.125×1011
8.38×1011 3.81×1015 1.66×1016 1.21×1016
∑==6
1
3
i i i h m B
3.25×1016 A/B 1.08×10－6
基本振型参与系数η
k1
5.165.111008.1i i k h h B A -?==
η 0.034 0.096 0.565
1.987 1.987
阻尼比§i 0.02
衰减指数γ
957.002
.055-5.002
.0-05.09.055.0-05.09.0i =??+=-+
=i ζζγ
阻尼调整系数η2
319.102
.07.106.002
.0-05.017.106.0-05.01i 2=?++=++
=i ζζη
地震影响系数最大值
αmax
α
max ＝0.12
（设计烈度为7度,设计基本加速度0.15g 时）
场地土的特征周期T g T g ＝0.4（地震分组为第一组，II 类场地土） 地震影响系数α
1
T g =0.4 039.012.0319.168.14.0975 .0max 21 1=????? ??=???? ? ??=αηαγ T T g 水平地震力F k1/N g m F k k k 111ηα= 5.36 13.61 145.11 216.35 157.63 垂直地震影响系数 αvmax αvmax =0.65αmax =0.078 当量质量m eq /kg 取m eq =0.75m 0=24172.95 底面垂直地震力F v 0-0/N F v 0-0=αvmax*m eq*g=18477.80 m i h i 5 1012.4? 61009.2? 7 1077.7? 81066.1? 81021.1? i i h m ∑=6 1 i 3.68×108 任意质量i 处垂直地震力F vi /N 8 06 1 vi 1068.380 .18477F ?= ?= -=∑v k k k i i F h m h m 20.71 105.18 3903.58 8358.54 49330.3 6090.01 7 任意计算截面i 处垂直地震力F v 1-1 F v 1-1= ∑=n k vi F 1 0-0截面 1-1截面 2-2截面 3-3截面 4-4截面 5-5截面 18477.80 18457.09 18351.91 14448.33 6089.79 ------ 地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算 计算内容 计算公式及数据 0～1 1～2 2～3 3～4 4～5 5～顶 底截面处地震弯矩 0-E M /N ·mm 8 010 01065.129350 81.96.32230039.035 16 m 3516?=????== -gH M E α 截面1－1处地震弯矩 1 1-E M /N ·mm 8 5.35 .25.35 .25.35.25.35 .201111057.1)10004100029350142935010(29350 17581.96.32230039.08)41410(1758?=?+??-?????=+?-= -h h H H H g m M E α 截面2－2处地震弯矩 2 2-E M /N ·mm 8 5.35 .25.35 .25 .35.25.35 .2012 21041.1)30004300029350142935010(29350 17581.96.32230039.08)41410(1758?=?+??-?????=+?-= -h h H H H g m M E α 风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算 计算内容 计算公式及数据 0～1 1～2 2～3 3～4 4～顶 各计算段的外径 D Oi /mm 122010212002=?+=+=n i O i D D δ 塔顶管线外径d O /mm 480 第i 段保温层厚度 δsi /mm 100 管线保温层厚度 δ ps /mm 100 笼式扶梯当量宽度K 3 400 各计算段长度l i /mm 1000 2000 7000 10000 10000 操作平台所在计算段的长度l 0/mm -- -- 7000 10000 10000 平台数 0 0 2 2 2 各段平台构件的投影面积∑A/mm 2 2×9.0×105 2×9.0×105 2×9.0×105 操作平台当量宽度K 4/mm 42l A K ∑= 操作平台当量宽度 K 4/mm 514.3 360 360 各计算段的有效直径D ei /mm ps O si O i ei d K D D δδ224++++= 2100 2100 2614.3 2460 2460 432K K D D si Oi ei +++=δ 1820 1820 2334.3 2180 2180 取大值D ei /mm 2100 2100 2614.3 2460 2460 各计算段顶截面距地面的高度h it /m 1 3 10 20 30 风压高度变化系数f i 查表5-23 1.0 1.0 1.0 1.25 1.42 体型系数K 1 0.7 基本风压值 q 0/N/m 2 350 塔设备的自振周期 T 1/s 1.68 q 0T 12 350×1.682=987.84 脉动增大系数ξ（B 类） 查课程设计指导书表5-24 2.17 脉动影响系数νi （B 类） 查课程设计指导书表5-24 0.72 0.72 0.72 0.79 0.83 h it /H 0.034 0.102 0.341 0.681 1.00 第i 段振型系数φzi 根据h it /H 与u 查课程设计指导书表5-25 0.02 0.02 0.17 0.53 1.00 9 各计算段的风振系数K 2i i zi i i f K φξν+ =12 1.031 1.031 1.265 1.727 2.268 各计算段的水平风力P i /N 602110-?=ei i i i i D l f q K K P 530.6 1061.2 5674.4 13009.8 19413.6 风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算 计算内容 计算公式及数据 0～1 1～2 2～3 3～4 4～顶 0-0截面的风弯矩 0-W M /N ·mm 8 543215321321211 01020.76.19413250007.130091500065004.56742.106120005006.530) 2 ()2 ()2(2?=?+?+?+?+?=+++++??????++++++=-l l l l l P l l l P l l P l P M W 1-1截面的风弯矩 1 1-W M /N ·mm 8 54325432432322 1 1108.66.19413240008.130********.567455002.10611000) 2 ()2 ()2(2?=?+?+?+?=++++??????++++++=-l l l l P l l l P l l P l P M W 2-2截面的风弯矩 2 2-W M /N ·mm 8 543543433 2 21003.66.19413220008.130********.56743500)2()2(2?=?+?+?=+++++=-l l l P l l P l P M W 偏 心 弯 矩 计算内容 计算公式及数据 偏心质量m e /kg 4000 偏心距e/mm 2000 偏心弯矩M e /N ·mm 710848.7200081.94000?=??==ge m M e e 最 大 弯 矩 计算内容 计算公式及数据 0-0截面 1-1截面 2-2截面 e i i W M M +- 7.98×108 7.58×108 6.81×108 e i i W i i E M M M ++--25.0 4.23×108 4.05×108 3.7×108 最大弯矩i i M -max /N ·mm 7.98×108 7.58×108 6.81×108 圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 计算内容 计算公式及数据 0-0截面 1-1截面 2-2截面 有效厚度 δei /mm 10 筒体内径D i /mm 1200 计算截面以上的操作质量m 0i-i /kg 32230.6 31818.1 30770.6 设计压力引起的轴向应力σ1/MPa 2410 41200 8.041=??==ei i pD δσ 0 0 24 操作质量引起的轴向应力σ2/MPa ei i i i D g m δπσ-= 02 8.38 8.27 8.00 最大弯矩引起的轴向应力σ3/MPa ei i i i D M δπσ2 max 24-= 70.5 67.0 60.2 载荷组合系数K 1.2 系数A 3-1056.1600 10 094.0094.0?=?== i ei R A δ 设计温度下材料的许用（20R ，350℃）， []MPa t 86=σ 11 应力[σ]t /MPa （Q235-A ，350℃），[]MPa t 75s =σ 75 75 86 系数B/MPa （20R ，350℃），135=B （Q235-A ，350℃），135=B 135 135 135 KB/MPa 162 162 162 K[σ]t /MPa 90 90 103.2 许用轴向压应力[σ]cr /MPa 取以上两者中小值 90 90 103.2 K[σ]t φ/MPa 90 90 103.2 圆筒最大组合压应力（σ2+σ3）/MPa 对内压塔器[]cr K σσσ≤+32（满足要求） 78.88 75.27 68.20 计算内容 计算公式及数据 0-0截面 1-1截面 2-2截面 圆筒最大组合拉应力（σ1—σ2+σ3）/MPa 对内压塔器[]φσσσσt K ≤+-321（满足要求） 62.2 58.8 76.2 塔设备压力试验时的应力校核 计算内容 计算公式及数据 试验介质的密度（介质 为水）γ/kg/m 3 1000 液柱高度H w /m 27.53 液柱静压力 γH/9.81/MPa 0.28 2-2截面最大质量m T 2-2/kg 1.663684.10985.4126787922=--=-T m 试验压力p T /MPa [][]44.1921338.025.125.1=??==t T p p σσ 筒体常温屈服点 σs /MPa 245 2-2截面0.9K σs /MPa 264.6 2-2截面KB/MPa 162 压力试验时圆筒材料的取以上两者中小值 许用轴向压应力[σ]cr /MPa 162 试验压力引起的周向应力σT /MPa 4 .10310 2) 101200)(1081.953.27100044.1(2) )(g (6 =?+???+= ++= -ei ei i w s T T D H p δδγσ 液压试验时：s T K σσ9.04.103<=（满足要求） 试验压力引起的轴向应 力σT1/MPa 2.43104120044.141=??==ei i T T D p δσ 重力引起的轴向应力 σT2/MPa 27.1710 120081.91.66368222 =???==-πδπσei i T T D g m 弯矩引起的轴向应力 σT3/MPa 93 .22101200)10848.71003.63.0(4)3.0(42782 2 23=???+???=+=-πδπσei i e W T D M M 压力试验时圆筒最大组合应力/MPa 85.4892.2227.172.43321=+-=+-T T T σσσ 液压试验时：φσσσσs T T T K 9.085.48321<=+-（满足要 求） cr T T ][0.4093.2227.1732σσσ<=+=+（满足要求） 裙 座 轴 向 应 力 校 核 计算内容 计算公式及数据 0-0截面积A sb /mm 2 41076.3101200?=??==πδπis is sb D A 0-0截面系数Z sb /mm 3 722 1013.11012004 4 ?=??= = π δπ s is sb D Z KB/MPa 162 K[σ]t s /MPa 90 裙座许用轴向应力/MPa 取以上两者中小值 90 0-0截面组合应力/MPa KB A g m Z M sb sb <=??+??=+-32.8810 76.381 .9678791013.11098.74 7800 0max 检查孔加强管长度 150 13 l m /mm 检查孔加强管水平方向的最大宽度b m /mm 450 检查孔加强管厚度 δm /mm 12 A m 36001215022=??==m m m l A δ 1-1截面处裙座筒体的截面积A sm /mm 2 4101.4]360012)122450[(2121200] )2[(?=-??+?-??=-+-=∑πδδδπm es m m es im sm A b D A 1-1截面处的裙座筒体截面系数Z sm /mm 3 7 222 2 1000.2225600150122222?=-???=?? ? ??-??? ??=m im m es m b D l Z δ h-h 截面处的裙座壳截面系数Z sm /mm 3 () 7 622 101.11000.26120045021212004 24?=?-???-??= ?? ? ??--= ∑π δδπm es im m es im sm Z D b D Z 1-1截面组合应力/MPa KB A g m Z M sm sm <=??+??= +--68.4810 1.481 .91.31818100.21058.74 78 11011max KB 82.41101.481 .95.67466101.110848.7108.63.03.04 77811max 11<=??+ ??+??=+ +--sm sm e W A g m Z M M 基 础 环 设 计 计算内容 计算公式及数据 裙座内径D is /mm 1200 裙座外径D os /mm 122412212002=?+=+=es is os D D δ 基础环外径D ob /mm 15003001200300=+=+=is ob D D 基础环内径D ib /mm 9003001200300=-=-=is is D D 基础环伸出宽度b/mm 300)17002300(2 1 )(21=-=-= os ob D D b 相邻两筋板最大外侧间距l /mm 250 基础环面积A b /mm 2 6222 21088.1)17002300(4 )(4 ?=-= -= π π ib ob b D D A 基础环截面系数Z b /mm 3 844441088.21500 32) 9001500(32) (?=?-= -= ππob ib ob b D D D Z 基础环材料的许用应力[σ]b /MPa []MPa b 75=σ 水压试验时压应力 σb1/MPa 94 .21088.181.9322301088.21098.768 8000max 1=??+??=+=-b b b A g m Z M σ 操作时压应力σ b2/MPa 37 .110 88.181 .9678791088.210848.7102.73.03.06 878max 002 =??+??+??=+ +=-b b e W b A g m Z M M σ 混凝土基础上的最大压力σbmax /MPa 取以上两者中大值 2.94 b/l 2.1250/300/==l b 矩形板力矩C x 、C y 系数 查表5-27得：C x =-0.0846 C y =0.1120 对X 轴的弯矩M x /N ·mm/mm 由b/l 得：2.23852-30094.20846.0-2=??=x M 对Y 轴的弯矩M y /N ·mm/mm 由b/l 得：2058025094.21120.02=??=y M 计算力矩M s /N ·mm/mm 取以上两者中大值 2238 有筋板时基础环厚度/mm 31.42752 .223856][6=?==b s b M σδ 经圆整取42=b δ 15 地 脚 螺 栓 计 算 计算内容 计算公式及数据 最大拉应力σ B1/MPa 61 .21088.181 .9307831088.210848.7102.76 878min 001=??- ??+?=- +=-b b e W B A g m Z M M σ 最大拉应力σ B2/MPa 31 .11088.184771-81.93223010 88.210848.7102.725.01065.125.06 8 7 8800000002 =??= -??+??+?=-- ++=---b V b e W E B A F g m Z M M M σ 基础环中螺栓承受的最 大拉应力σB 取以上两者中大值 061.2>=B σ 塔设备必须设置地脚螺栓 地脚螺栓个数n 40 地脚螺栓材料的许用应力[σ]bt /MPa 对Q-235A ，取[]MPa bt 147=σ 地脚螺栓腐蚀裕量C 2/mm 地脚螺栓取mm C 32 = 地脚螺栓螺纹小径d 1/mm []6.353147 401088.161.2446 21=+?????= +=πσπσC n A d bt b B 故取40—M48地脚螺栓满足要求 3、设计结果汇总表 计 算 结 果 塔体圆筒名义厚度 δn /mm 12（满足强度和稳定性要求） 塔体封头名义厚度 δhn /mm 12（满足强度和稳定性要求） 裙座圆筒名义厚度 12（满足强度和稳定性要求） δen/mm 基础环名义厚度 25（满足强度和稳定性要求） δb/mm 地脚螺栓个数40（满足强度和稳定性要求） 地脚螺栓公称直径 48（满足强度和稳定性要求） d/mm 4、设计综述 本次是进行一蒸馏塔与裙座的机械设计，设计结果如汇总表所示。其中地脚螺栓的个数根据《化工设备设计全书——塔设备》中的裙座地脚螺栓个数表中查取得：裙座底部内直径为1200mm时，地脚螺栓取48个，这样可能会导致裙座底部基础环所受的局部应力不均匀，但是通过校核计算并圆整得到地脚螺栓的公称直径为48mm，故选用40-M48的大直径地脚螺栓才能满足强度和稳定性要求。 本设计的任务是进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。计算量比较大，计算公式繁琐，数据比较大。在计算过程中遇上一些参数是需要从书本的图或表格中查找出，有些数据还需要结合我们的理论课的书本来查找相关系数。在设计的过程中，我们都会遇到各种各样的问题，但是大家一起努力工作的同时，对不懂的问题进行讨论之后，把遇到的问题都解决了。本次设计的收获是在设计过程中，要善于查表和查找相关资料，并认真思考，结合书本以及所学知识解决，这样问题就变得迎刃而解了。 5、参考资料 [1] 陈国恒主编．化工机械基础第二版．北京：化学工业出版社，2006．1，103~103 [2] 全国压力容器标准化技术委员会．钢制压力容器用封头（JB/T4746-2002）， 2002．8，39~39 [3] 蔡纪宁张秋翔主编．化工设备机械基础课程设计指导书．北京：化学工业 出版社，2000．6，60~60 [4] 路秀林王者相主编．化工设备设计全书塔设备．北京：化学工业出版社， 2004．1，324~327 6、主要符号说明 系数，按GB150相关章节，壳体和裙座质量， 塔设备壳体内径，内体质量， 基础环内径，保温材料质量， 塔设备壳体直径，平台扶梯质量， 基础环直径，操作时塔内物料质量， 裙座壳体外直径，塔设备第i段的操作质量， 塔顶管线外径，距地面处的集中质量，偏心质量中心至塔设备中心线距离，塔设备的当量质量，设计温度下材料的弹性模量，任意计算截面i-i的基本振型地震弯矩， 风压高度变化系数底截面0-0出的地震弯矩，塔设备底截面处的垂直地震力，任意计算截面I-I处的风弯矩， 塔设备任意计算截面处垂直地震力，底截面0-0处的风弯矩， 任意计算截面I-I处的最大弯矩，集中质量引起的基本振型水平地震 力 重力加速度，取基本风压值， 塔设备高度，基础环计算厚度，塔设备顶部至第i段底截面的距离，圆筒的有效厚度， 塔设备第i段顶截面距地面的高度，分头的有效厚度， 塔设备第i段集中质量距地面高度，裙座的有效厚度， 地i段、第i-1段的截面惯性距，圆筒的名义厚度， 载荷组合系数，取封头的名义厚度， 体型系数，裙座的名义厚度， 笼式扶梯当量宽度，管线保温层厚度， 操作平台当量质量，塔设备第i段保温层厚度， 第i计算段长度，由内压和外压引起的轴向应力，操作平台所在计算段的长度，重力及垂直地震力引起的轴向应力， 人空、接管、法兰等附属件质量，最大弯矩引起的轴向应力， 偏心质量，试验压力引起的周向应力， 塔设备操作质量，设计温度下圆筒材料的许用轴向压应力 17 一、名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受 内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR 在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该 尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值，称为横向变形系数或泊松 比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。 εεν'= 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS 的形态存在于钢中，FeS 和Fe 形成低熔点（9850C ）化合物，而钢材的热 加工温度一般在11500C-12000C 以上，当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，称为“热脆”。 二．作图题（共10分） 根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分） 三、问答题（共26分） 1. Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 （钢种），其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ，235为 屈服强度值 ，A 表示 质量等级 ，F 表示 沸腾钢 ；0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 （钢种），18 表示 含铬18% ， 9 表示 含镍9% ；ZL7代表 铸铝 （钢种）； H80 代表 黄铜 （钢种），80 表示平均含铜80% 。（5分） 2．埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分） 埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 3．什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外 压容器的类型？（8分） 容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒；n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分） （1） 直径为2000mm ，设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为0.6Mpa 的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为1.0Mpa 的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） 为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 四、计算题（共54分） 1、 一个低合金钢内压反应釜，内径mm D i 1000=，工作压力MPa 0.2（装有安全阀），工 作温度C 0 300，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（[]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ，()s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+=）（10分） l 解：设壁厚mm 11，mm C 8.01=，mm C 12= []mm C p pD t i d 97.98.105 .129.01442100005.122=+?-????=+-=?σδ 圆整为规格钢板，取mm n 10=δ厚。 化工过程设备机械基础期末复习B卷答案B Lele was written in 2021 2009 ～2010 学年第 二 学期 科目: 《化工机械基础》 考查试题 B 答案及评分标准 命题教师：陈志静 使用班级：石化专08-1、2、3班 一、填空题（每空0.5分，共9分） 1、大小相等；方向相反；作用在同一直线上 2、平衡状态； 3、力对点的矩；Fd ；力使物体绕矩心逆时针转为正，反之为负； 4、0．45%； 5、填料塔；板式塔； 6、管箱；管束；壳体；管板；折流板等； 7、Pa ；MPa ； 8、拉； 二、判断题（在（ ）内对的打“√”，错的打“×”，每题1分，共6分） 1、√ 2、× 3、√ 4、 × 5、 × 6、√ 三、多选题（每题2分，共10分，选多或选少均不得分） 1、ABD 2、AC 3、ABCD 4、BCD 5、ABD 四、简答题（每题5分，共25分） 1、边缘应力有两个明显的特点，即边缘应力的局限性和边缘应力的自 限必性。可以在构件连接处作局部处理边缘应力峰值，如在连接处有几何突变处可用圆弧过渡连接，在厚度突变处设置坡口，或在应力峰值高峰区采用局部加强结构等。 2、根据定义，δ为壳体计算壁厚，是按强度公式计算得到的厚度值， δd 是设计厚度，其值为δd=δ+C 2,C 2为腐蚀裕量，δn 为名义厚度，其值为δn=δd+C 1+Δ,C1为钢板负偏差，Δ为向上圆整值，δe 为有效厚度，δe=δn-C,C 为钢板壁厚附加量，C=C 1+C 2。 3、板式塔主要零部件有塔盘、降液管、溢流堰等，塔盘是塔内气液接 触分离的主要场所，为塔的物料分离提供条件。降液管是塔内液体下降的通道，使重组分物料最后由塔的下部出料。溢流堰的作用是保证塔板上有足够分离需要的流层高度，并保证塔内液体在塔板上均匀分布。 4、压力试验的目的是：验证容器在超工作压力条件下，容器的宏观强 度，焊缝的致密性，密封结构的可靠性，检查制造过程中容器的质量是否存在缺陷，在设备使用前的安全情况。常用的压力试验方法为液压试验，相对安全性好。 5、导流筒的作用是把进入壳程的流体引导至管束的羰头，充分利用管 束端部的换热面积，提高传热效率，并兼有防冲的作用，使管束不会受到进入壳程流体的过大冲蚀。 机械设计制造及其自动化专业 业务培养目标: 业务培养目标:本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 业务培养要求:本专业学生主要学习机械设计与制造的基础理论,学习微电子技术、计算机技术和信息处理技术的基本知识,受到现代机械工程师的基本训练,具有进行机械产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力: 1.具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力; 2.较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识,主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识; 3.具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能; 4.具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识,了解其科学前沿及发展趋势; 5.具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力; 6.具有较强的自学能力和创新意识。 主干课程: 主干学科:力学、机械工程。 主要课程:工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、制造技术基础。 主要实践性教学环节:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文等,一般应安排40周以上。 修业年限:四年 授予学位:工学学士 相近专业:机械设计制造及其自动化材料成型及控制工程工业设计过程装备与控制工程车辆工程机械工程及自动化机械电子工程汽车服务工程机械类车辆保险与理赔专业 ====推荐图书=== 高考专业详解与填报指南 开办院校 北京 [比较]华北电力大学(北京 [比较]中国农业大学[比较]中国地质大学[比较]北京化工大学 [比较]北京林业大学[比较]北京信息科技大学[比较]北方工业大学[比较]北京石油化工学院 [比较]北京物资学院 天津 [比较]天津大学[比较]天津工程师范学院[比较]天津城市建设学院 上海 一、名词解释(10分) 1、无力矩理论:在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用,该情况下的应力状态与承受内压 的薄膜相似,又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力:以16MnR 在200℃时的力学性能为基础,其最大操作压力即为具有该尺 寸法兰的公称压力。 3、泊松比:弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值,称为横向变形系数或泊松比。 就是一无量纲的量,其数值随材料而异,也就是通过试验测定的。 ε εν' = 4、同素异构转变:在固态下晶体构造随温度发生变化的现象,称同素异构转变。 5、热脆:硫以FeS 的形态存在于钢中,FeS 与Fe 形成低熔点(9850 C)化合物,而钢材的热加工 温度一般在11500C-12000 C 以上,当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂,称为“热脆”。作图题(共10分) 根据受力图画出剪力图与弯矩图(10分) 三、问答题(共26分) 1、 Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 (钢种),其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ,235为 屈服强度值 ,A 表示 质量等级 ,F 表示 沸腾钢 ;0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 (钢种),18 表示 含铬18% , 9 表示 含镍9% ;ZL7代表 铸铝 (钢种); H80 代表 黄铜 (钢种),80 表示平均含铜80% 。(5分) 2.埋弧自动焊的优缺点就是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点就是什么？(5分) 埋弧自动焊的优点:1)生产效率高;2)焊缝质量高;3)劳动条件好 缺点:不及手工电弧焊灵活,工件边缘准备与装配质量要求高、费工时,必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊,用氩气为保护介质,就是惰性气体,既不与金属起化学反应也不溶于液态金属,可避免焊接缺陷,获得高质量的焊缝。 3.什么就是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断 外压容器的类型？(8分) 容器强度足够,却突然失去原有的形状,筒壁被压瘪或发生褶皱,筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形,这种现象称为弹性失稳。其实质就是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形,产生的波形数n=2时,为长圆筒;n>2时,为短圆筒;如只发生强度破坏,无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？(8分) （1） 直径为2000mm,设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为0、6Mpa 的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为1、0Mpa 的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） 为三类容器;(2)为二类容器;(3)为二类容器;(4)为三类容器。 四、计算题(共54分) 1、 一个低合金钢内压反应釜,内径mm D i 1000=,工作压力MPa 0.2(装有安全阀),工作 温度C 0 300,釜体采用单面手工电弧焊(有垫板),全部无损探伤,内部介质有轻微腐蚀性,试设计反应釜筒体壁厚,并校核水压试验强度。([]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ,() s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+= )(10分) 表 钢板负偏差C l (mm) 解:设壁厚mm 11,mm C 8.01=,mm C 12= []mm C p pD t i d 97.98.105 .129.014421000 05.122=+?-????= +-= ?σδ 圆整为规格钢板,取mm n 10=δ厚。 水压试验校核:() ()MPa D p e e i T T 5.1902 .822.81000144170 05.1225.12=?+? ??= += δδσ 金属材料焊接专业培养计划 学制：四年起用年级：2008 培养目标： 金属材料焊接专业：本专业培养能坚持社会主义道路、德智体全面发展、适应社会主义市场经济发展需要的、高素质的复合型金属材料焊接专业的高级工程技术人才。要求学生具有良好的物理、化学基础及较高的外语水平、掌握计算机应用技术，掌握金属材料及焊接的基本知识、同时在两者的结合领域受到严格的训练。学生毕业后可到工矿企业、科研院所、大专院校等企事业单位从事现代金属材料的焊接生产、管理和开发新材料、新工艺、新产品等工作，也可以继续攻读材料科学与工程专业及相关学科的硕士、博士学位。 培养要求： 金属材料焊接专业：本专业主要学习金属材料及焊接技术方面的基本理论和基本知识，受到焊接基本方法的训练，具有分析和解决金属材料的的结构、性能和焊接生产等问题的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1. 掌握金属材料的物理冶金、制备和焊接工艺以及相关设备的基本理论、基本知识； 2. 掌握金属材料组织和性能的研究方法； 3. 具有较强的分析和解决金属材料及其热处理质量问题的基本能力； 4. 了解本学科的理论前沿和发展动态； 5. 掌握文献检索、资料查询基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。 主干学科：金属材料焊接 学位课：毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论、高等数学、材料近代分析测试方法、金属力学性能、金属物理性能、金属腐蚀与防护、计算机在材料科学中的应用、大型铸锻件材料及热加工工艺。 金属材料焊接专业：金属学与热处理、焊接冶金学、金属焊接性、弧焊方法及工艺、焊接结构、压力焊与钎焊。 集中实践教学环节：国防教育与军事训练、课程设计、金工实习、专业调研、材料专业实验、生产实习、毕业设计。 授予学位：工学学士 化工机械基础复习卷 一、选择题 1.以下各组中，压力容器与代号对应错误的一组是：( ) A 反应设备——R B 换热器——E C 分离设备——S D 储存容器——B 2. 在化工厂中，换热器的投资约占到了整个投资的40%，其中列管式换热器使用最为普遍。以下各项中不属于列管式换热器的是：( ) A 固定管板式换热器B 填料函式换热器C U 形管式换热器D 翅片式换热器 3. 下列各项中，不属于填料塔的部件的是：( ) A 溢流堰B 喷淋装置C 液体在分布器D 填料支承结构 4. 下列属于填料塔内部部件的是：( ) A 折流板B 联轴器C 液体喷淋装置D 溢流堰 5. 化工生产常用的反应器中，用于固体与气体直接反应的反应设备是：( ) A 流化床反应器B 流动床反应器C 固定床反应器D 鼓泡反应器 6. 适用于大规模气象反应，尤其是气象催化反应的反应设备是：( ) A 流化床反应器B 流动床反应器C 固定床反应器D 鼓泡反应器 7. 以下化工用管中，属于非金属管的是：( ) A 硅铁管B 玻璃钢管C 紫铜管D 铸铁管 8. 在常用阀门中，用于防止超压保护设备的阀门是：( ) A 节流阀B 截止阀C 安全阀D 旋塞阀 9. 用于控制流体方向，防止流体逆流的阀门是：( ) A 截止阀B 闸阀C 节流阀D 止回阀 10. 常见机械传动中，能够自动防止过载的是：( ) A 皮带传动B 齿轮传动C 链传动D 蜗杆传动 11. 以下那种设备是用来分离非均相混合物的：( ) A 泵 B 压缩机 C 输送机 D 离心机 12. 以下设备中不属于动设备的是： A 泵 B 蒸发器 C 压缩机 D 离心机 13. 不是利用阀芯的垂直升降实现阀门启闭的是：( ) A 球阀 B 节流阀 C 截止阀 D 闸阀 14. 管件中用于连接两端直径不同的管子，起到节流升压作用的是：( ) A 异径管 B 三通 C 四通 D 弯头 15. 阀门泄露是化工厂常见的设备故障，以下哪个不是常见阀门故障：( ) 2003.6《化工机械基础》试题答案（48学时） —、名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受 内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR在200°C时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有 该尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横I何应变与轴向应变之比的绝对值，称为横l，J变形系数或泊松 比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。1/ = 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS的形态存在于钢中,FeS和Fe形成低熔点（985%）化合物，而钢材的热 加工温度一般在1150°C-1200°C以上，当钢材热加工时由于FeS化合物的过早焰化而导致工件开裂，称为“热脆”。 %1.作图题（共10分） 根据受力图画出勇力图和弯矩图（10分） qa2q 三、问答题（共26分） 1.Q235.A,F代表普通碳素钢（钢种）,其中0为屈服强度的头一个拼音字母，235 为 屈服强度值，A表示质量等级，F表示沸腾钢；0Crl8Ni9代表为竦不锈钢（钢种,18表示含铭18% , 9表示含锲9% ；ZL7代表铸铝（钢种）；H80代表茧铜（钢种），80表示平均含铜80%。（5分） 2.埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分） 埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用叙弧焊，用氧气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 3.什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外 压容器的类型？（8分） 容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一?瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒; n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分） （1）直径为2000mm,设计压力为lOMpa的废热锅炉 （2）设计压力为0. 6Mpa的氟化氢气体储罐 （3）设计压力为1. OMpa的据玻璃压力容器 （4）p为4Mpa的剧毒介质容器 （1）为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 四、计算题（共54分） 1、一个低合金钢内压反应釜,内径D t = 1000/n/??, I .作压力2.0MPa（装有安全阀），T. 作 温度300°C ,釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（[b]'=144MPo [b] =1 lOMPa = 345"。，％, =相'」卷 < 0.9冲）（10 分） 表钢板负偏差Ci （mm） 解：设壁厚 1 \mm , C l = ().8mm , C9 = \mm =「. +C= 2U05XI。。。+18 = 9.97〃而 5l 2[o-]z(p-p2x144x0.9-2x1.05 燕山大学 机械设计课程设计说明书题目：带式输送机传动装置 学院（系）：机械工程学院 年级专业： 13级锻压2班 学号： 130101020076 学生姓名：张建雷 指导教师：周玉林 目录 一、机械设计课程设计任务书 (1) 二传动方案的拟定 (1) 三、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算 (1) 四、传动零件的设计计算 (3) 4.1第一级直齿圆锥齿轮的设计 (3) 4.2第二级斜齿圆柱齿轮的设计 (6) 五、轴的设计及校核 (10) 5.1轴的机构设计 (10) 5.2输出轴的校核 (13) 六、轴承的选择和寿命计算 (17) 七、键的选择和校核 (19) 八、联轴器的选择 (20) 九、箱体的结构尺寸 (20) 十、传动装置的附件及说明 (21) 十一、润滑和密封说明 (22) 十二、三维设计 (23) 十三、设计小结 (24) 十四、参考文献 (25) 计算及说明结果一、机械设计课程设计任务书 一、设计题目：带式输送机传动装置 二、传动装置简图： v F D 图1-1传动装置简图 三、原始数据及要求 F=1611N D=0.27m v=1.28m/s 四、其他条件： 使用地点：室外生产批量：小批 载荷性质：微振使用年限：八年一班 二、传动方案的拟定 圆锥齿轮减速器相对于其他减速器机构可以改变力矩方向，可以把横向传动转为竖直传动，用于输入轴与输出轴垂直方向布置的传动装置。而且承载能力高，噪音低，传动相对平稳，箱体体积小，节省空间，重量轻，传动效率高，可靠耐用，使用寿命长。针对本题目的设计要求，决定采用圆锥—圆柱齿轮的设计方案。 三、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数的计算。 1、电动机类型和结构方式，选择Y系列IP44 2、选择电动机功率，所选电动机的额定功率稍大于工作功率P d，即P ed≥P d. 卷筒的输出功率P w=FV/1000ηw=2.148KW 其中卷筒的工作效率ηw=0.96 则电动机的输出功率P d=P w/ηa=2.148KW/0.85=2.527KW 其中传动总效率ηa=η12η22η34=0.85 η1为联轴器效率0.99， η2为齿轮传动啮合效率（弹性联轴器）0.97 η3为滚动轴承传动效率0.98. 3、电动机转速的确定 卷筒转速n w=60V/πD=90.6r/min 传输带牵引力：F=1611N 传输带工作速度： v=1.28m/s 滚筒直径：D=0.271m P d=2.527 KW 《工程力学》课程教学大纲 课程代码：070407 课程性质：专业必修总学时：32 学时 总学分：2 开课学期： 5 适用专业：化学工程与工艺 先修课程：机械制图、化工原理后续课程：化学反应工程大纲执笔人：FGFG 参加人：FGFHHH 审核人：FGFD 编写时间：2012 年8 月 编写依据：化学工程与工艺专业人才培养方案（2010 ）年版 一、课程介绍 工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。综合了《理论力学》、《材料力学》、《金属学》、《机械设计》、《化工容器与设备》多门课程的部分内容，是一门多学科、理论与实用并重的机械类教学课程。这门课程有利于非机械类专业学生综合能力的培养，而又无须设置多门课程，比较符合培养复合型人才的需要，所以继化工工艺专业之后，像轻工、食品、制药、环保、能源等非机械类专业，也在开设类似或相同的课程。通过本课程的教学，使学生掌握杆件、平板、回转形壳体的基础力学理论和金属材料的基础知识，具备设计、使用和管理中、低压压力容器与化工设备的能力。 二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用 工程力学主要研究物体机械运动和杆件弹性变形的一般规律。它不仅是工科专业重要的技术基础课，而且是能够直接用于工程实际的技术学科。通过本课程的学习，可以开发学生的智力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。 化工、生物、轻工、食品及制药等工艺过程需要由设备来完成物料的粉碎、混合、储存、分离、传热、反应等操作。化工设备是化工、生物等工艺流程中的重要组成部分。所以，本课程是化工、生物等专业的专业课的基础。 三、本课程教学所要达到的基本目标 通过本课程的学习，使学生能够了解工程力学的基础知识，初步掌握它们在石油，化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生进一步了解本课程。四、学生学习本课程应掌握的方法与技能 通过本门课的学习，要求学生了解内、外压容器的设计原则，掌握中、低压设计的一般方法，能准确为容器选配法兰、支座、人孔等零部件及标准件，了解塔设备、换热设备的工作原理与结构之间的关系，具备对塔设备和换热设备进行机械设计及校核的能力。 五、本课程与其他课程的联系与分工 化工机械基础是化学工程与工艺专业及应用化学等专业的一门重要专业技术基础课，是学习后续课程如化学反应工程、化工分离过程、化工工艺学的重要基础。 六、本课程的教学内容与目的要求 【第一章】物理的受力分析及其平衡条件(4学时) 1、教学目的和要求：了解如何从构件所受的已知外力求取未知外力。解决这个问题的步骤：第一步是通过受力分析，确定未知的约束反力力线方位；第二步是研究物体的受力平衡规律，利用这一规律求取未知外力。 2、教学内容： （1）力的概念及其性质 （2）刚体的受力分析 （3）平面汇交力系的简化与平衡 （4）力矩、力偶、力的平移定理 化工设备机械基础复习题 选择题 1材料的刚度条件是指构件抵抗（ B ）的能力。 A .破坏 B .变形 C .稳定性 D .韧性 2、 一梁截面上剪力左上右下，弯矩左顺右逆，描述正确的是（ A ）。 A. 剪力弯矩均为正 B ?剪力弯矩均为负 C.剪力为正弯矩为负 D .剪力为负弯矩为正 3、 压容器封头直边的作用是（ B ）。 A. 制造加工容易 B .防止热应力与边缘应力叠加 4、构件的强度、刚度和稳定性（ 7、平面一般力系的平衡条件为（ 8、受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是（ 9、单元体上的主平面是指 A.剪应力为零的平面 .既有正应力又有剪应力的平面 C.正应力为零的平面 .既没有正应力又没有剪应力的平面 C.局部加强 .节约材料 A ?只与材料的力学性质有关; B .只与构件的形状尺寸有关; C .与A 和B 都有关; D.与A 和B 都无关。 5、为保证整个机器设备在外力作用下安全可靠地工作, 它们的每个构件必须满足三个基本 条件，即要有足够的（ A .强度、刚度、塑性 B. 塑性、 韧性、 稳定性 C.强度、刚度、稳定性 D. 塑性、 韧性、 强度 6、下述类型设备中，承压性能最好的是（ A )。 A.球形容器 B .圆筒形容器 .方形容器 .椭圆形容器 A F x 0, F y 0 0, F y 0, M o (F i ) 0 C. F x F x 0, M o (FJ 0 A. 长圆筒、刚性圆筒 .短圆筒、刚性圆筒 C .长圆筒、短圆筒 .长圆筒、短圆筒、刚性圆筒 10、优质非合金钢20g表示（D ） A.含碳量为千分之20的容器用钢 B.含碳量为万分之20的容器用钢 C.含碳量为千分之20的锅炉用钢 D.含碳量为万分之20的锅炉用钢 11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，正确的是（ D ） A.应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效； B.应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效； C.应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效； D.应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效 12、在承受压的圆柱形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴（ B ） A.与筒体轴线平行 B ?与筒体轴线垂直 C.与筒体轴线成45度角 D ?任何方向均可 13、下述材料中哪一个与其它材料不同类（C/D ）。 A.低碳钢 B ?优质钢C ?铜D ?铸铁 14、当采用无缝钢管作为筒体时，其公称直径为（ A ） A.管子的外径 B .管子的径 C.管子的平均直径 D .管子的公称直径 15、用三种不同材料制成尺寸相同的试件，在相同的试验条件下进行拉伸试验，得到的应力 —应变曲线如图示。比较三条曲线，可知拉伸强度最高、弹性模量最大、塑性最好的材 A.a、b、c B.b、c、a C.b、a、c D.c、b、a 16、化工容器就其整体而言，通常属于轴对称问题，是因为（ 燕山大学里仁学院专业介绍 机械设计制造及其自动化专业 本专业培养具备机械设计、制造及其自动化基础知识和专业知识，能在工业生产第一线从事机械工程及其自动化领域内的技术、经营和管理的，具有综合素质，创新精神和专业技术能力的应用型高级专门人才。本专业的学生按机械设计制造及其自动化的宽口径专业培养、并设有现代冶金机械工程、流体传动及控制工程、机电一体化工程、现代制造工程、现代设计工程等特色专业方向的课程模块供学生修读。 本专业的主要课程有：高等数学、理论力学、材料力学、工程制图、机械原理、机械设计、控制工程基础、电工与电子技术、微机原理与数控技术、液压与气压传动、计算机文化基础、基础英语等课程。 学生毕业后，可在高等院校、科研单位及工矿企业等部门从事相关的教学、科研、开发、生产与管理等工作。 材料成型及控制工程专业 本专业属于机械、材料和计算机交叉渗透的综合性工程技术学科，主要培养具备现代设计方法、计算机辅助设计（CAE/CAD/CAM）及材料加工方面知识与应用能力、能从事技术开发、材料成型质量控制、相关设备及模具设计于制造、企业管理与经营销售等方面工作，具有综合素质，创新精神和专业技术能力的应用型高级专门人才。 本专业的主要课程有：高等数学、理论力学、材料力学、工程制图、机械原理、机械设计、控制工程基础、塑性成形原理、机械CAD/CAM、冲压工艺及模具设计、塑性成形工艺及模具设计、现代成形设备、现代材料成形技术等。 学生毕业后，可在高等院校、科研单位及工矿企业等部门从事相关的教学、科研、开发、生产与管理等工作。 建筑环境与设备工程专业 本专业培养从事采暖供热、通风除尘、空气调节、制冷技术及锅炉房工艺设计、施工、运行调节、技术经济管理工作的应用型高级技术人才。 本专业的专业课程有：传热学、流体力学、工程热力学、建筑环境学、流体输配管网、供热工程、空调工程、工业通风、空调用制冷技术、锅炉与锅炉房设备、安装工程概预算、自动控制理论、建筑环境测量、建筑给排水等。 学生毕业后，可在设计单位、建筑安装工程公司、工程监理公司、物业管理公司等单位从事室内环境设备系统及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理等工作。 土木工程专业 本专业培养掌握坚实土木工程基本理论，熟悉全面土木工程知识结构，具有基本人文科学素养，具备从事土木工程项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力，能在土木工程的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术和管理工作的应用型高级工程技术人才。本专业设有建筑工程、工程管理和道路桥梁工程三个专业方向。 本专业的主要课程有：工程力学、结构力学、建筑材料、工程测量、工程制图、地基基础、混凝土结构、钢结构、房屋建筑工程、道桥工程、工程管理、施工技术等。 学生毕业后可从事建筑工程、市政工程和房地产等部门的设计、规划、开发及管理。也可在高等院校、科研单位从事教学与科研工作。 国际经济与贸易专业 本专业以经济学、管理学、国际金融、国际经济贸易理论为基础，掌握进口业务、国际商法、基本理论、基本知识与基本技能，培养具有国际市场营销、国际投资与技术转让、商务谈判技巧以及跨国公司经营等业务知识，熟悉通行的国际交易规则和国际惯例，以及中国对外贸易的政策法规，并能熟练地运用外语从事对外经济贸易工作的应用型高级专门人才。 燕山大学 机械设计课程设计说明 书题蜗杆- 齿轮二级减速 目录错误！未找到引用源。 电动机选择计算 1．原始数据 ① 运输链牵引力 F=2252N ② 运输链工作速度 V=0.37m/s ③ 滚筒直径 D=0.36m 2 ．电动机型号选择 ⑴运输链所需功率，取 FV 1000ηw 2252 0.37 1000 0.96 0.87kW P w =0.87kW 取 η1=0.99 （联轴器 轮）, η4=0.98（轴承） ）, η2=0.97（齿轮 ） , η3=0.8 （蜗 ηa =0.7 则传动装置总效率 ηa =η1 2 ×η2 × 3η× 4η4 =0.7 ⑵电动机功率 P d =P w / ηa =0.87/0.70=1.24kW ⑶卷筒轮转速 60V 60 0.37 蜗杆—齿轮减速器推荐传动比为 i ' =15~60 故电动机转速可选范围 n 'd =i ' ×n=（15~60） ×19.6=294~1176 r / min 则符合这一范围的同步转速为 综合考虑选电动机型号为 Y100L-6 ，主要性能如下表： P d =1.24kW n=19.6r/m 电动机型号 Y100L-6 n d =1000r/m i n n m =940r/mi n p 2 p 1× 12=p 1 2 3 1.23 ×0.8 ×0.98=0.96kW P 4= 0.88kW p 3 p 2 23 p 2 2 3 =0.96 ×0.97 ×0.98=0.91kW p 4 p 3 34 p 3 1 3=0.91 ×0.99 ×0.98=0.88kW 3.各轴输入转距： T d =9550 ×P d /n m =9550×1.24/940=12.6N ·m T 1=T d ×η01=T d 1 12.6 ×0.99=12.47 N·m T 2=T 1×i 1×η12=12.47 ×20×0.98 ×0.8=195.5N· m T 3=T 2×i 2× 23 =195.5 ×2.5 ×0.97 ×0.98=464.6 N ·m T 4=T 3× 34 =464.6 ×0.98 ×0.99=450.75 N ·m 运动和动力参数计算结果整理于下 1.0 0 20 2.5 1.00 传动 比i 效率 η 0.99 0.784 0.95 0.97 T d =12.6 N ·m T 1=12.47 N ·m T 2 195.5N T 3 464.6N T 4 450.75N 化工机械基础试题及 答案 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2 一、 名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力 状态和承受内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR 在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压 力即为具有该尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值，称为横向变形 系数或泊松比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。 ε εν'= 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS 的形态存在于钢中，FeS 和Fe 形成低熔点（9850C ）化合 物，而钢材的热加工温度一般在11500C-12000C 以上，当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，称为“热脆”。 二． 作图题（共10分） 根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分） 三、问答题（共26分） 1. Q235-A●F代表普通碳素钢（钢种），其中Q为屈服强度的头一个拼音字母，235为屈服强度值，A表示质量等级，F表示沸腾钢；0Cr18Ni9 代表铬镍不锈钢（钢种），18 表示含铬18% ， 9 表示含镍9% ；ZL7代表铸铝（钢种）； H80 代表黄铜（钢种），80 表示平均含铜80% 。（5分） 2．埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？ （5分） 埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3 课程设计说明书 学生姓名：赵志远杨新宇吕林猛赵帅任江周 王晓峰翟文朔孙亚光 专业班级：轧钢二班 指导教师：黄华贵、许石民、于凤琴、陈雷 得分： 答辩时间：2014.12.12 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院基层教学单位：冶金机械系 目录 第一章矫直机下矫直辊系装配及原理 (4) 1.1 矫直机下矫直辊系结构组成 (4) 第二章零件设计过程 (4) 2.1 辊系零件创建 (4) 2.2部分零件图 (5) 第三章矫直机下矫直辊系装配 (6) 3.1 辊系装配 (6) 3.2装配图 (6) 第四章矫直机下矫直辊系工程图创建 (7) 4.1创建过程 (7) 4.2工程图 (7) 第五章设计心得体会 (8) 参考文献 (9) 第一章矫直机下矫直辊系装配 1.1 矫直机下矫直辊系结构组成 电机、键、联轴器、挡圈、轴向调整蜗杆、定距环、套、唇形密封圈、轴向调整透盖、螺栓、螺母、垫圈、接近开关信号板、接近开关托架、螺柱、薄螺母、固定螺母、辊片固定螺母、固定环、销、固定垫圈、辊片套、螺钉、矫直辊、衬套、透盖、杯形套、外定距环、内定距环、轴承、操作侧止动垫片、操作侧锁紧螺母下矫直辊轴、定距套、杯形套、轴承、锁紧螺母、止动垫片、螺钉、下套筒、蜗轮箱箱体、蜗轮箱上盖、轴向调整蜗轮、轴向调整环、油封 第二章零件设计过程 2.1 辊系零件创建 利用SolidWorks画出各零件图。 创建过程： 1、画出草图； 2、对草图进行拉伸、旋转； 3、对多余部分切除、钻孔； 4、进一步加工； 5、保存。 2.2 部分零件图下套筒 涡轮箱上盖 下矫直滚轴 001 机械工程学院 发布日期:2011-8-24 13:48:35新闻来自:本站原创 080201 机械制造及其自动化 本学科是国家重点学科，具有博士学位授予权，是研究机械制造系统、机械制造过程及制造手段的学科。 本学科主要研究方向：超精密加工与微纳米制造、数字化设计制造及企业信息化、并联机器人设计理论与应用、数控装备与生产自动化、特种加工、复杂刀具设计及制造。 本学科目前承担教学科研项目20余项，其中国家科技重大专项2项，国家自然科学基金3项，省部级项目8项；近年来在国内外重要学术期刊上发表科技论文300余篇，出版专著3部；获教学科研奖励20余项，其中国家级2项，省部级10余项。 本学科现有教师18人，其中教授8人（含博士生导师3人），副教授6人，中青年教师均具有博士学位。 欢迎机械、自动控制、力学类等相关专业的本科毕业生报考。080202 机械电子工程 本学科是国家重点学科，具有博士学位授予权，是将机械学、电子学、流体传动及控制、信息化技术、计算机技术等有机融合而形成的一门综合性学科。 本学科主要研究方向：并联机器人机构学理论与应用、并联机械与数控加工机床、微操作机器人系统、新型传感器技术及应用、嵌入式仿真机器人系统、医用机电一体化系统、机电一体化 综合应用技术、CAD/CAM技术、重型机械电液伺服控制系统与比例控制系统、液压系统控制策略和智能故障诊断预报、新型电液控制元件的开发与应用、流体力学基础理论与应用研究、工程机械液压系统控制技术及主动安全保障技术的研究、机械工况监测及故障诊断技术。 本学科目前承担国家重大专项项目、国家863项目、国家自然科学基金等项目21项，省部级和其他科研项目70余项；近年来在各类学术期刊发表论文570余篇，其中SCI、EI、ISTP收录250余篇，公开出版学术专著和教材17部；获国家发明专利9项、实用新型专利9项；荣获国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步奖25项。 本学科现有教师52人，其中教授23人（含博士生导师13人），副教授11人，高级工程师3人，具有博士学位者27人，具有在国外学习经历者14人。现有国家级教学团队2个。 欢迎机械、自动控制、力学类等相关专业的本科毕业生报考。080203 机械设计及理论 本学科是国家重点学科，具有博士学位授予权。下设冶金机械系、机械设计系、机械工学部、工程图学部、国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心、河北省高精度轧制技术装备工程研究中心和轧制设备及成套技术教育部工程研究中心。 本学科主要研究方向：轧制工程技术理论、现代机械设计理论与方法、加工过程质量控制与计算机仿真技术、现代机械传动 2012 《化工机械基础》试题答案(48学时) 一、名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受 内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR 在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值，称为横向变形系数或泊松 比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。 ε εν'= 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS 的形态存在于钢中，FeS 和Fe 形成低熔点（9850C ）化合物，而钢材的热 加工温度一般在11500C-12000C 以上，当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，称为“热脆”。 二．作图题（共10分） 根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分） 三、问答题（共26分） 1. Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 （钢种），其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ，235为 屈服强度值 ，A 表示 质量等级 ，F 表示 沸腾钢 ；0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 （钢种），18 表示 含铬18% ， 9 表示 含镍9% ；ZL7代表 铸铝 （钢种）； H80 代表 黄铜 （钢种），80 表示平均含铜80% 。（5分） 2．埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分） 埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 3．什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外 压容器的类型？（8分） 容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒；n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分） （1） 直径为2000mm ，设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为0.6Mpa 的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为1.0Mpa 的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） 为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 四、计算题（共54分） 1、 一个低合金钢内压反应釜，内径mm D i 1000=，工作压力MPa 0.2（装有安全阀），工 作温度C 0 300，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（[]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ，()s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+= ）（10分） 表 钢板负偏差C l （mm ） 解：设壁厚mm 11，mm C 8.01=，mm C 12= []mm C p pD t i d 97.98.105 .129.01442100005.122=+?-????= +-= ? σ δ化工机械基础试题及解答
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