《化工机械设备基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工机械设备基础.docx（23页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、百度文库-让每个人平等地提升自我第一章刚体的受力分析及平衡规律一、基本概念1、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。约束：限制非自由体运动的物体。（三种约束） 二、力的基本性质 三、二力平衡定律三力平衡定理三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线 必交于同一点。四、平面汇交力系、平面一般体系五、力的平移定理力的平移定理：作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一 个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。第二章金属的力学性质一基本概念弹性模量：
2、材料抵抗弹性变形的能力S 泊松比 P = 拉伸试件的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值。线应变：反应杆的变形程度，杆的相对伸长值。蠕变：金属试件在高温下承受某已固定的应力时，试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。应力松弛：总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象 二拉伸曲线 （重要，看书！）第四章直梁的弯曲樵截面时神辑中性层：梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。 中性轴：中性层与横截面的交线。剪力与弯矩的计算剪力：抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用，大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。弯矩：抵抗该截面一侧所有外力使该截
3、面绕其中性轴转动，大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。剪力的符号约定图4-14作用有三个集中蒙荷的句交梁图4-J5两种相反的财切变形及其相成的物力计算剪力的法则：梁的任一横截面上的剪力等于该截面一侧所有横向外力的代数和；截面左侧向上的外力和截面右侧 向下的外力取正值，截面左侧向下的外力和截面右侧向上的外力取负值。据此法则：截面左侧 Q 左=Ra -P1截面右侧 Q右=P2 + P3 -珥 弯矩的符号约定MM+ 1上压下拉为正上拉下压为负计算弯矩法则：梁在外力作用下，其任意指定截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和; 凡是向上的外力，其矩取正；向下的外力，其
4、矩取负值。例：图中所示为简支梁，跨度l=lm,作用三个集中载荷，Pl=500N,P2=1000N,P3=300N,a=0.25m, b=0.2m, P3作用在 梁的中央。试作该梁的剪力图和弯矩图。H=5Q0N七= 1000Ni 牛 30UN(b) P -935N解： 峙面平行力系夺条件可得：Xm =0, Xm =0A ,、 BRAX1 = P1X (1-a) +P2XV2+P3bRA=500 X+1000 X+300 X =935NRBX1 = Pl X a+P2XV2+P3 (1 一 b) RB=500 X+1000 X+300 X =865N分段列剪力方程：AC 段0vxW0.25m, Q
5、=RA=935N=Q1CD 段0.25mWxW0.5m, Q=RA 一 Pl=935 -500 = 435N = Q2DE 段0.5mWxv0.8m, Q=RA-P1-P2 = 935-500-1000 = - 565N=Q3EB 段0.8mWxvhn, Q = RA -Pl -P2 -P3= 935 一 500 -1000 -300=一865N=Q4F| = SOON1 = IO00NpcZgNI.0 n分段列弯矩方程，作弯矩图:AC段CD段M=0; x=0.25m，M=m =435x+125DE段EB段0vxW 0.25m， M=RA*x=935x x=0, 0.25mWxW0.5m, M
6、=RA,xP1(x ) x=0.25m, M=m ; x=, M=m 0.5mWxv0.8m, M=RA*xP1(x ) P2(x) = 565x+625 x=, M=m ; x=0.8m, M=173N m)0.8m WxC1 时:5 广in + C2 +A 5min-5 C1 时： 5 =5 . + C + C +An min 12结构:碟形封头惘 职成封头（1）R为半径的球形壳体+r为半径的圆弧BC为母线c的环状壳体+高为h0的圆柱形壳体（2）R.越大，r越小，封头深度越浅c（3）RcWDi，rN, rN3 6计算厚度的通用式 筒体和封头厚度计算通式:KpD2 g甲K形状系数圆柱形筒体和
7、标准椭球形筒体：K=1球壳与半球形封头：K=碟形封头：K=Ma无折边锥形封头：K=Q折边锥形封头：K=f0在用容器在校核压力pch（pw，pk或p）作用下进行强度校核时，满足以下条件:5 =5 - -C25 =5 ? - - C2 - C3在用容器最大允许工作压力 根据筒体和封头的强度条件:Kp Db =c-h b t 甲25e最大允许工作压力：p = 2匹KDb 叩各受压元件的有效厚度:at=113MPa系数K：筒体：K=1碟形封头：Rci=D. = 2m， R ./rici最大允许工作压力：P 2 Pw例：一台使用多年且腐蚀较严重的容器，经检测取得如下数据：筒体直径D.=2m，实测厚度5
8、=8mm，碟形封头:_LCRci=2m,ri=300mm, 5 c=9.3mm，有拼接焊缝；容器材质为碳钢Q235-A；焊缝为带封底焊的全焊透结构，经20%射线检查未发现超标缺陷。现欲该用容器盛装年腐蚀率为0.2mm/a的常温介质，最大工作压力pw=，使用期限定为三年，问是否允许。容器上要装安全阀的话，安全阀的开启压力应为多少。解：该容器由圆筒形壳体，碟形封头两种回转壳体构成，它们的许用压力p： 5p - 2 kD ”叩由容器材质为碳钢Q235-A从表8-6查出:筒体：5e=5 -2n 入=8-2 X3X=6.8mm c碟形封头：5 e= 5 c 上-2n 入=X3X=8.1mm据表8-13：
9、 焊缝系数：中由上述条件可得:68p = 2 x x 113 x 0.85 = 0.65MPa筒体：2000碟形封头：p = 2 x 81 x113 x 0.85 = 0.56MPa结论：1.4 x 20001 p=,Pw=p,该容器可以安全工作三年。2安全阀的最大开启压力不得超过。8-10.解：由题意知：在设计温度为350C时，查表8-7 得：。任=133MPa5=乌=2.1x160 = 14.862。叩2 x133 x 0.855 =5 + C = 14.86 + 2 = 16.86mm5 =5 -C -C = 20-2-0.3 = 17.7mm& =虬=1.19514.86容器实际允许承
10、受的最大压力:p = p p = 1.19 x 2.1 = 2.499在设计温度为200昭时，查表8-7得2t=170MPa817.7p = 2- ” 叩=2 xx 170 x 0.85 = 3.20KD1600p D 2.1x1600g t =-b = 111.67 MPa2 凶 2 x17.7 x 0.85查表8-7可知筒体实际允许最高温度为：400P- 425C间第九章外压容器与压杆的稳定计压杆失稳过程中应力的变化:（1）压力小于一定值时，（2）压力达到一定值时，（3）失稳是瞬间发生的，卸掉载荷，压杆恢复原形。压杆突然弯曲变形，变形不能恢复。 压应力突然变为弯曲应力。临界压力概念（p.r
11、）cr筒体抵抗失稳的能力导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力。百度文库-让每个人平等地提升自我此时筒壁内存在的压应力称为临界压应力，以ocr表示。影响临界压力的因素1筒体材料性能的影响（1）筒体失稳时壁内应力远小于材料屈服点临界压力的计算公式与材料的强度没有直接关系。(三)2,5p = 2.59E-L-Do与材料的弹性模量（E）和泊桑比（口有直接关系。2筒体几何尺寸的影响序号筒径Dmm筒长Lmm有无 加强圈壁厚6mm临界压力pcr mm水柱190175无500290175无300390350无120150490350有300结论：1）比较1和2 , L/D相同时，6/0大者pcr高；2）比较
12、2和3,6/0相同时，L/D小者pcr高；3）比较3和4,6/D,L/D相同时，有加强圈者pcr高.3圆筒的椭圆度和材料不均匀性的影响筒体失稳不是因为它存在椭圆度或材料不均匀而引起的。但是，筒体存在椭圆度或材料不均匀，会使其失稳提 前发生。椭圆度 e=（Dmax -Dmin）/DN临界长度1介于长圆筒与短圆筒之间的长度称为临界长度。确定临界长度的方法：由长圆筒的临界压力等于短圆筒的临界压力。许用外压的计算：第一步：由几何参数：L/DO和Do/ 6 e,确定筒体应变值。作得如下算图1：第二步：由应变值,根据不同的材料及不同的设计温度，确定B值。公式为:1n.r.LJ：500CKPa第三步：根据B
13、值，确定许用外压。 公式为：5pl = bd圆筒稳定计算步骤：1 假设 5n，算出 5 =5 C - C，定出 L/DO和 Do/5e。 2.根据 L/DO 和 Do/8 e，g 9-7/ 得到 (A)。3根据所使用的材料，选出相应的B-A曲线， 查出。A在曲线的左边，按2厂B =一屈3算出B。在曲线右边，B值从曲线中 m4算出P。5与设计压力相比较。2.外压球壳的稳定计算步骤(1)设计新容器，可先假设8 n校核在压容器，实测出器壁厚度8c根据公式5=5 C C 5 =5 2 -欣e n 12 e c min定出5 J R一 e5 一(2)用式A = 0.125甘算出A ;R(3)根据球壳材料
14、，选出相应的B-A曲线，查出A值所在点位置；若A值落在曲线左侧，说明该球壳失稳瞬间处于弹性状态，可根据图上的E值，直接按下式计算许可外压力p121 J5 p = Pr = Em 14.52Rf5 =0.0833E -eR若A值落在曲线右侧，则只能从B-A曲线上查取Bs,然后按下式p(4) 若得出的p与p (设计压力或校核压力)进行比较，得出相应结论。(二)外压凸形封头例：确定上例题所给精馏塔标准椭圆封头 的壁厚，封头材料为Q245R。解：5 = 12 (0.3 +1.5 + 2) = 8.2R = 0.9 D. = 0.9 x 2000 = 1800mm158一2A = 0.125 r = 0.125 x =0.00057R1800查图9-10得:P=兀2 EI（心B = 70 MPa欧拉公式：P =crB 5e = 70 x-82-S R 1800 压杆的临界应力=0.32MPa丸2 Ei 2 丸2 Eb =C （M）2 （四）2iUL 压杆的柔度： 入=二- 压杆的细长程度。 i_n 2 E压杆的临界应力b C广项Ub = a 8处cr
