化工设备机械基础习题答案

化工设备机械基础习题解答第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章内压薄壁容器的应力分析和MP S m 63844=?==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。

αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4===ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2===ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。

B 点处坐标x=600mm 。

25051010==b a 标准椭圆形封头bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=?===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=??==σ MPa S Pa 5.502010101-=?-=-=σθ五、工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m【解】 P= D=816mm S=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器MPa S PD m 875.311648165.24=??==σ MPa S PD m 75.631628165.22=??==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。

第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章 内压薄壁容器的应力分析和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。

αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。

B 点处坐标x=600mm 。

25051010==b a 标准椭圆形封头bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m。

【解】 P= D=816mm S=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。

化工设备机械基础习题及答案1. 机械基础习题1.1 简答题1.请简要描述机械的定义和作用。

2.什么是机械运动及其分类？3.机械工作过程中，为什么需要进行润滑？4.机械设备中常见的噪音是如何产生的？如何进行噪音控制？5.请简要介绍机械底盘的作用和构造。

6.什么是机械传动？请列举常见的机械传动方式。

7.请解释机械冷却的原理及常见的冷却方式。

1.2 计算题1.一个轴承的额定载荷为10 kN，轴承使用寿命为5000小时。

若该轴承在运行时的实际载荷为6 kN，求该轴承的计算寿命。

2.一台风机的输出功率为25 kW，风机的效率为80%，求该风机的输入功率。

3.一台离心压缩机的进气压力为0.1 MPa，进气温度为20℃，压缩比为4，求压缩机的排气温度。

4.一台柴油发动机的缸数为6，每缸的工作容积为400 mL，该发动机的压缩比为15，求该发动机的总工作容积。

5.一台减速器的输入转速为1500 rpm，输出转速为300 rpm，求减速器的传动比。

2. 机械基础答案2.1 简答题答案1.机械是一种能够将输入的能量转化为某种有用的效果或工作的装置。

它在工业生产中起到了非常重要的作用，用于完成各种生产工序，提高生产效率。

2.机械运动是指物体在空间中相对位置的变化。

根据轨迹的形状和运动规律的不同，机械运动可以分为直线运动、旋转运动、往复运动等几种类型。

3.在机械工作过程中，由于各零部件之间的摩擦、磨损，以及高速运动时的振动等因素，需要进行润滑来减少摩擦、降低磨损、降低噪音和冷却零部件。

4.机械设备中的噪音主要来自于机械零部件的振动和运动产生的声音。

噪音可以通过加装吸音材料、减少噪音源和隔音等措施来进行控制。

5.机械底盘是机械设备的一个重要组成部分，它起到了支撑、固定和保护机械设备的作用。

机械底盘一般由底座、支撑脚、固定螺栓等部件组成。

6.机械传动是指将动力源的动力通过传动装置传递到被驱动装置的过程。

常见的机械传动方式包括齿轮传动、链条传动、带传动等。

《化工设备机械基础》习题解答二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。

2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。

3、查手册找出下列无封钢管的公称直径DN是多少毫米4、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级5、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级第三章内压薄壁容器的应力分析一、名词解释A组：⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于的容器。

⒉回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。

⒊经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。

⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。

⒌第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。

⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。

⒎区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。

⒏边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。

⒐边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。

二、判断题（对者画√，错着画╳）A组：1. 下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁内应力哪些不能（1） 横截面为正六角形的柱壳。

（×）（2） 横截面为圆的轴对称柱壳。

（√）（3） 横截面为椭圆的柱壳。

（×）（4） 横截面为圆的椭球壳。

（√）（5） 横截面为半圆的柱壳。

（×）（6） 横截面为圆的锥形壳。

（√）2. 在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。

（×）3. 薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R R 21=，则该点的两向应力σσθ=m 。

（√）4. 因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容器，壁内的应力总是小于壁厚小的容器。

1. 图示结构,AB 杆为5号槽钢,许用应力[]MPa 1601=σ,BC 杆为2=bh 的矩形截面长杆, 截面尺寸mm h 100=,许用应力[]MPa 82=σ已知:承受的载荷KN P 128=。

(1校核结构的强度。

(2若要求两杆的应力都达到各自的许用应力, 两杆的截面尺寸应取多大?2. 圆孔拉刀的柄用销板和拉床拉头联接,最大拉销力P=136KN,尺寸:d=50㎜,t=12㎜,a=20㎜,b=60㎜。

销板的许用剪应力[τ]=120Mpa,许用挤压应力[σjy]=260Mpa,试校核销板的强度。

3. 图示一起重机及行车梁,梁由两根工字钢组成,起重机自重KN G 50=,起重量KN P 10=,若[]MP a 160=σ,[]MPa 100=τ,试选定工字钢的型号。

4.已知等截面轴输入与输出的功率如图所示,转速rmp n 15=。

[],40MPa =τ[]GPaG m 80,3.0== υ,试设计轴的直径。

1.解:(1求两杆的轴力03060=+ Cos S Cos S BC AB 代入数值得KN S AB 85.110=03060=--P Sin S Sin S BC BCKN S BC 64-=(与假设方向相反(2校核强度AB 杆:[]1231601093.61085.110σσ==⨯⨯==MPa A S AB AB AB AB 杆即可选用5号槽钢BC 杆:[]238.12501001064σσ>=⨯⨯==MPa A S BC BC BC 强度不够重新选截面:[]2322800081064mm S A BC =⨯=≥σ80002=⨯b b mm b 25.63= mm h 5.126=尺寸为27.124.6cm h b ⨯=⨯2.解:(1剪切强度M P a bt P A Q 4.94126021013623=⨯⨯⨯===τ<[]τ(2挤压强度[]jy jyjy MPa dt P σσ 7.2261250101363=⨯⨯==所以销板的强度足够。

课后题《化⼯设备机械基础》习题解答《化⼯设备机械基础》习题解答第⼀章化⼯设备材料及其选择⼀. 名词解释A 组：2-7 图(a)所⽰⽀架ABC 由均质等长杆AB 和BC 组成，杆重为G 。

试求A 、B 、C 处的约束⼒。

解：（1）根据题意，画出整个⽀架ABC 的受⼒图和⽀架AB 的受⼒图，如图（b ）和图（c ）所⽰。

（a ）（b ）（c ）题2-7图（2）设两均质杆的长度为l ，取整个⽀架ABC 作为研究对象，则有：∑=0xF ，0=-CX AX N N （1）由⽅程（1）解得 CX AX N N =∑=0yF，02=+-CY AY N G N （2）∑=0AM，0)45cos 45cos ()45cos 245cos (45cos 2=+?++?-?- l l N ll G l G CY （3）由⽅程（3）解得 G N CY = 代⼊⽅程（2）得 G N AY = （3）取AB 杆为研究对象：∑=0BM ， 045sin 45cos 45cos 2=+- l N l N lG AX AY 02=+-l N Gl lG AX22G l lGGl N AX =-=∑=0xF， 0=-BX AX N N2G N N BX AX == ∑=0yF， 0=--BY AY N G N0=BY N1.蠕变：在⾼温时，在⼀定的应⼒下，应变随时间⽽增加的现象。

或者⾦属在⾼温和应⼒的作⽤下逐渐产⽣塑性变形的现象。

2.延伸率：试件受拉⼒拉断后，总伸长的长度与原始长度之⽐的百分率。

3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应⼒和应变成正⽐，即σ=E ε,⽐例系数E 为弹性模数。

4.硬度：⾦属材料表⾯上不⼤的体积内抵抗其他更硬物体压⼊表⾯发⽣变形或破裂的能⼒。

5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。

冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的⼀种及时和迅速塑性变形的能⼒。

6.泊桑⽐（µ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之⽐。

化工设备机械基础作业答案《化工设备机械基础》习题解答二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。

2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。

3、查手册找出下列无封钢管的公称直径DN是多少毫米？规格Φ14×3Φ25×3Φ45×3.5Φ57×3.5Φ108×4DN（mm）102040501004、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级？PN（Mpa）0.250.60 1.0 1.6 2.5 4.0 6.45、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级？PN（Mpa）0.10.250.400.60 1.0 1.6 2.5 4.0第三章内压薄壁容器的应力分析一、名词解释A组：⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。

⒉回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。

⒊经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。

⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。

⒌第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。

⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。

⒎区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。

⒏边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。

⒐边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。

二、判断题（对者画√，错着画╳）A 组：1.下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。

（×）（2）横截面为圆的轴对称柱壳。

（√）（3）横截面为椭圆的柱壳。

（×）（4）横截面为圆的椭球壳。

（√）（5）横截面为半圆的柱壳。

（×）（6）横截面为圆的锥形壳。

1. 图示结构，AB 杆为5号槽钢，许用应力[]MPa 1601=σ，BC 杆为2=bh的矩形截面长杆， 截面尺寸mm h 100=，许用应力[]MPa 82=σ已知：承受的载荷KNP 128=。

（1）校核结构的强度。

（2）若要求两杆的应力都达到各自的许用应力， 两杆的截面尺寸应取多大？1.解：（1）求两杆的轴力03060=+Cos S Cos S BC AB 代入数值得KNS AB 85.110=03060=--P Sin S Sin S BC BCKN S BC 64-=（与假设方向相反）（2）校核强度 AB 杆：[]1231601093.61085.110σσ==⨯⨯==MPa A S AB AB ABAB 杆即可选用5号槽钢BC 杆：[]238.12501001064σσ>=⨯⨯==MPa A S BC BC BC强度不够 重新选截面：[]2322800081064mm S A BC=⨯=≥σ80002=⨯b b mm b 25.63= mm h 5.126=尺寸为2. 圆孔拉刀的柄用销板和拉床拉头联接，最大拉销力P=136KN ，尺寸：d=50㎜，t=12㎜，a=20㎜，b=60㎜。

销板的许用剪应力[τ]=120Mpa ，许用挤压应力[σjy ]=260Mpa ， 试校核销板的强度。

2.解：（1）剪切强度M P a bt PA Q 4.94126021013623=⨯⨯⨯===τ＜[]τ（2）挤压强度[]jy jyjyMPa dt P σσ 7.2261250101363=⨯⨯==所以销板的强度足够。

3. 图示一起重机及行车梁，梁由两根工字钢组成，起重机自重KNG 50=，起重量KN P 10=，若[]MPa 160=σ，[]MPa 100=τ，试选定工字钢的型号。

3.解：（1）确定起重机的两个轮子作用给梁的载荷F C 和F D 由起重机的受力平衡关系可求得：0=∑CM052=--G P F DKN F D 50250105=+⨯=KNF C 105060=-=（2）确定梁内的最大弯矩M max由于起重机在梁上行走，作用在梁上的是两个移动的集中载荷。

1. 化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体如图所示。

设起吊重量G=10KN，求钢绳AB、BC及BD的受力大小。

设BC、BD与水平夹角为60℃。

2. 桅杆式起重机由桅杆D、起重杆AB和钢丝BC用铰链A连接而组成。

P＝20KN，试求BC绳的拉力与铰链A的反力(AB杆重不计)。

3. 起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备重G=30KN，求水平力P及绳子拉力T。

4. 悬臂式壁架支承设备重P(KN)，壁架自重不计，求固定端的反力。

5. 化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。

设沿塔高受风压q(N／m)，塔高H(m)，侧塔与主塔中心相距为e(m)，主塔重P1(KN)，侧塔重P2(KN)。

试求地面基础处的支座反力。

6. 梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。

在AC上作用有一垂直力P。

如不计梯子自重，当P＝600N，α=75℃，h=3m，a＝2m时，求绳的拉力的大小。

.7 试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。

杆的横截面面积A为250mm2，P=10KN。

8. 一根直径d=3mm，长L=3m的圆截面杆，承受轴向拉力P=30KN，其伸长为ΔL=2.2mm。

试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模量E。

参考答案9. 一根钢杆，其弹性模量E=2.1×105MPa，比例极限σp=210MPa；在轴向拉力P作用下，纵向线应变ε=0.001。

求此时杆横截面上的正应力。

如果加大拉力P，使杆件的纵向线应变增加到ε=0.01，问此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确定，为什么？10. 两块Q235-A钢板用E4301焊条对焊起来作为拉杆，b=60mm，δ=10mm。

已知钢板的许用应力[σ]=160MPa，对接焊缝许用应力[σ]＝128MPa，拉力P=60KN。

试校核其强度。

11. 已知反应釜端盖上受气体内压力及垫圈上压紧力的合力为400KN，其法兰联接选用Q235-A钢制M24的螺栓，螺栓的许用应力[σ]=54MPa，由螺纹标准查出M24螺栓的根径d=20.7mm，试计算需要多少个螺栓(螺栓是沿圆周均匀分布，螺栓数应取4的倍数)。

1 《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一. 名词解释A组 1.蠕变在高温时在一定的应力下应变随时间而增加的现象。

或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。

2.延伸率试件受拉力拉断后总伸长的长度与原始长度之比的百分率。

3.弹性模数E材料在弹性范围内应力和应变成正比即σEε比例系数E为弹性模数。

4.硬度金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

5.冲击功与冲击韧性冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。

冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。

6.泊桑比μ拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。

对于钢材μ0.3 。

7.耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀发生化学和电化学作用引起的破坏的抵抗能力。

8.抗氧化性金属和合金抵抗被氧化的能力。

9.屈服点金属材料发生屈服现象的应力即开始出现塑性变形的应力。

它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。

10.抗拉强度金属材料在受力过程中从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。

B组 1.镇静钢镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si Al等完全脱氧脱氧是脱氧完全的钢。

把FeO中的氧还原出来生成SiO2和Al2O3。

钢锭膜上大下小浇注后钢液从底部向上向中心顺序地凝固。

钢锭上部形成集中缩孔内部紧密坚实。

2.沸腾钢沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧是脱氧不完全的钢。

其锭模上小下大浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应放出大量CO 气体造成沸腾现象。

沸腾钢锭中没有缩孔凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡布满全锭之中因而内部结构疏松。

3.半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间锭模也是上小下大钢锭内部结构下半部像沸腾钢上半部像镇静钢。

4.低碳钢含碳量低于0.25的碳素钢。

5.低合金钢一般合金元素总含量小于5的合金钢。

6.碳素钢这种钢的合金元素含量低而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。

7.铸铁含碳量大于2的铁碳合金。