化工设备机械基础复习及答案

化工设备机械基础复习题—、填空题1、强度是指构件—抵抗破坏—的能力。

2、刚度是指构件—抵抗变形—的能力。

3、稳定性是指构件—保持原有—平衡状态的能力。

4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于—平衡状态—。

5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为—内力6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要—大一些__。

7、在轴向拉伸或压缩时，杆件不但有—纵向变形，同时—横向一—也发生变形。

8、扭转是—杆件一—的又种变形方式。

9、T =Gr称为—剪切一—虎克定律。

10、弯曲是工程实际中最常见的一种—基本一—变形形式。

11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为—可动-_。

12、外伸梁是简支梁的一端或—两端一—伸出支座之外。

13、悬臂梁是梁的一端固定，另一端—自由一_。

14、最大拉应力理论又称—第一一—强度理论。

15、最大伸长线应变理论又称—.第二强度理论。

16、最大剪应力理论又称—第三一—强度理论。

17、形状改变比能理论，又称—第四一—强度理论。

18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为—交变一—应力。

19、硬度是用来—衡量__固体材料软硬程度的力学性能指标。

20、裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的能力称为断裂—韧性-_。

21、化工设备的密封性是一个十分—重要__的问题。

22、化工设备的耐久性是根据所要求的—.使用年限来决定。

23、发生边缘弯曲的原因是由于— .薄膜变形不连续。

24、当q/b= — 2—时为标准型椭圆形封头。

25、圆柱壳体的环向应力为b e =PD/2 S26、球形壳体的环向应力为b e =PD/4 S27、S d是圆筒的—设计一—厚度。

28、S是圆筒的—计算__厚度。

29、有效厚度S e=_ S +△_30、凸形圭寸头包括半球形圭寸头—椭圆形_—圭寸头、碟形圭寸头、球冠形圭寸头四种。

31、碟形封头由以R为半径的球面，以r为半径的—过度弧__高度为h o的直边三部分组成。

32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较，其—受力-_情况较差。

33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的—中间._封头。

34、刚性圆筒，由于它的厚径比S e/D o较大，而长径比 L/D o—较小__，所以一般不存在因失稳破坏的问题。

35、加强圈应有—足够__的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢组成。

36、卧式容器的支座有—鞍座-_圈座和支腿三种。

37、立式容器有耳式支座、_ 支承式支座 _____ 腿式支座和裙式支座四种。

38、法兰按其整体性程度可分为松式法兰、—.整体._法兰和任意式法兰三种。

39、国家标准中的手孔的公称直径有—。

“150_和DN250两种。

40、平带一般由数层帆布—粘合__而成并用接头连接成环形带。

41、V带的横截面为—等腰梯形其工作面是与轮槽相接触的两侧面。

二、问答题1、构件在外力作用下，安全可靠地进行工作应满足哪些力学条件？答：（1）强度条件；（2）刚度条件；（3）稳定性条件2、常见典型平面约束有几种？答：（1）柔索约束，如绳子、链条、皮带、钢丝等（2 ）理想光滑面约束（3）圆柱铰链约束3、材料力学对变形固体作了哪些假设？答：（1）连续性假设（2）均匀性假设（3）各向同性假设4、提高梁弯曲强度和刚度的措施？答：（1）合理安排梁的受力情况（2）选择合理的截面形状5、引构件产生交变应力的原因有哪些？答：（1）载荷作周期性变化（2）载荷不变化，但构件作某些周期性运动6、提高构件疲劳强度的措施？答：（1 ）减缓应力的集中（2 ）降低表面粗糙度（3）增加表面强度7、化工容器零部件标准化的意义是什么？答：标准化是组织现代化生产的重要手段，实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争力，实现标准化，可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和维修，提高劳动生产率。

标准化为组织专业生产提供了有利条件。

有利于合理利用国家资源，节省材料等。

标准化的基本参数公称直径、公称压力。

&从容器的安全、制造、使用等方面说明对化工容器机械设计有哪些基本要求？答（1）强度（2）刚度（3）稳定性（4）耐久性（5）密封性（6）节省材料和便于制造（7 ）方便操作和便于运输：9、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围？答：（1）回转壳体曲面在几何上是轴对称的壳体厚度无实变。

曲率半径连续变化的、材料均匀、连续且各向同性。

（2）载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的没有突变情况（3）壳体边界应该是自由。

（4）壳体在边界上无横向剪力和弯矩。

10、压力试验的种类？答：（1 ）液压试验（2）气压试验（3）气密试验11、在简体与锥形封头连接时，可采用哪两种方法来降低连接处的边缘应力？答：（1 ）使联接处附近的封头及筒体厚度增大，即采用局部加强的方法（2）在封头与筒体间增加一个过渡圆弧，则整个封头由锥体过渡弧及高度为h0的直边三部分组成。

12、影响外压容器临界压力的因素有哪些？答：（1）筒体的几何尺寸的影响（2）筒体材料性能的影响（3）筒体椭圆度和材料不均匀的影响13、为安全，可拆连接、法兰必须满足哪些基本要求？答：（1）有足够的刚度（2）有足够的强度（3 ）能耐腐蚀（4 ）成本廉价14、带传动的优缺点？答：优点（1 ）适用于两轴中心距较大的传动（2）带具有良好的弹性，可以缓和冲击和吸收振动（3）过载时，带在轮上打滑，可防止其他零件损坏（4）结构简单，加工和维护方便，成本低廉缺点（1）传动的外廓尺寸较大（2）不能保证固定不变的传动比（3）带的寿命短（4）传动效率较低等15、轮齿失效有哪几种形式？答：（1）轮齿的折断（2）齿面的点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面塑性变形16、滚动轴承的主要失效形式是什么？答：在正常使用情况下，只要选择，安装，润滑，维护等方面都考虑周到。

绝大多数轴承因滚道或滚动表面疲劳点蚀而失效。

当轴承不回转，缓慢摆动或低速转动时，一般不会产生疲劳损坏。

但在很大的静载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，出现表面塑性变形不能正常工作。

此外，由于使用维护和保养不当或密封润滑不良等因素，也能引起轴承长期磨损、胶合等不正常失效现象。

二、计算题1、用三轴钻床在水平工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一个力偶（如图）。

已知三个力偶的矩分别为：M=1kN・m M=1.4kN • m M=1kN・m固定工件的两螺栓 A和B与工件成光滑面接触，两螺栓的距离 l=0.2m，求两螺栓受到的横向力。

解：据M=± FdF=M/d=4.4/0.2=22kN答：两螺栓受到的横向力为22kN贬人国2、如图所示，有一管道支架 ABC A、B、C处均为理想的圆柱形铰链约束。

以知该支架承受的两管道的重量均为 G=4.5kN,图中尺寸均为mm试求管架中梁AB和BC所受的力。

解：梁AB的受力图3如图（a ）表示齿轮用平键与轴连接，已知轴直径 d=70mm,键的尺寸为3X h x l=20mm x 12mn X 100mm 传递的扭转的扭转力偶矩 M=2kN ・m 键的许用切应力[T ]=60MPa,(bjn-n 截面分成两部分，并把 n-n 以下部分和轴作为刀 Fx=O Fx+F B CO S 45 ° =0刀 Fy=O Fy 1 — F NI — F N 2+ F B CO S 45 =0刀 M A =0 Fy i X 0一 F NI X 0.4 一 F N 2X 1.12 +F CO 45 X 1.12=0••• F B=9.67kN Fx=6.84 Fy=2.16 E- rurr ■先校核键的剪切强度。

将平键沿整体来考虑(图b),对轴心取矩，由平衡方程刀M>=0,得 F S • (d/2)=M, F s =2M/d=57.14(kN)剪切面面积为 A=3 1=20 X 100=2000口吊，有T =F s /A=57.14 X 103/2000 X 10「6=28.6(MPa) v [ T ] 可见平键满足剪切强度条件。

其次校核键的挤压强度。

考虑键在n-n 截面以上部分的平衡(图 F=F s =57.14kN ，挤压面面积 A P =hl/2，有3 -6 d P =F/A P =57.14 X 10/6 X 100X 10 =95.3(MPa) v [ <r P ]故平键也满足挤压强度条件。

4、如图所示结构中梁 AB 的变形及重量可忽略不计。

杆1为钢制圆杆，直径d 1=20mm,E=200; 杆2为铜制圆杆，直径 d 2=25mm,E=100GPa 试问：(1)载荷F 加在何处，才能使梁 AB 受力 后仍保持水平？(2)若此时F=30kN,求两拉杆内横截面上的正应力。

//解： A I L I ---FlF* 杆1的拉力F 1 杆2的拉力F 22 2 7F 1=E 1 •n /4 • d =200GPa Xn /4 X( 20) =6.28 X 10 N2 27 F 2=E Z •n /4 • d =100GPa Xn /4 X( 25) =4.91 X 10 N刀 M=0— FX+F 2X 2=0 刀 M C =0 — F • (2 — x)+F 1X 2=0Fx=11.19 X 107N x=0.88(2)当 F=30kN 时刀 M A =0— F X 0.88+F 2X 2=0 刀 M B =0 — F • (2 — x)+F 1X 2=044 F 1=1.68 X 10 N F2=1.32 X 10 N 对杆 1d 1=F 1/( n /4 • d 12)=1.68 X 104/( n /4 X 202X 10-6)=53.5MPa 对杆 2 d 2=F 2/( n /4 • d 22)=1.32 X 104/( n /4 X 25、10-6)=26.9MPa•••杆1的正应力为53.5MPa杆2的正应力为26.9MPac ),则挤压力5、以圆轴以 300r/min 的转速传递 331kW的功率。

如[T ]=40MPa, [ 0 ]=0.5 ° /m, G=80GPa 求轴的直径。

解：由强度条件设计轴的直径3T max =T/W t =16T/ n d V [ T ]T=9550p/n=9550 X 331 / 300=10・536kN • m二 d > (16T/ n [ T ]) 1/2 =[16 X 10536/( nX 40 X 106)]=11.03(cm) 由钢度条件设计轴的直径D max =T/GIp X 180/ n =32T/G n d 4X 180/ n< [ 0 ] 1/2 9 d > ( 32T/G n [ 0 ] X 180/ n )={32 X 10536 X 180/ ( 80 X 10 X 0.5 、 1/2n) } =11.13(cm)取 d11.13cm6、一外伸梁受均布载荷和集中力偶作用，如图所示(见答案)，试作此梁的剪力图和弯矩图。