化工機械知識

1、1,化工設備,2,工程力學（強度、剛度、穩(wěn)定性） 靜力學（物體的受力分析及其平衡條件） 材料力學（桿件的基本變形形式） 材料與焊接 容器設計 機械傳動與減速器,對某設備或零部件，分析受力，計算應力，然后進行強度、剛度或穩(wěn)定性校核，同時解決安全與經(jīng)濟的矛盾,主要內容,3,第1章 物體受力分析及其平衡條件 1.力 力的三要素：大小、方向、作用點； 力的作用效果： 外效應（改變運動狀態(tài)） 內效應（引起物體變形）,4,力的作用與反作用 只受兩個力而處于平衡（等值、反向、共線） 二力構件 在剛體上加減一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。,5,2.力矩 力可引起剛體移動，在一定條件下還可以使之產(chǎn)

2、生轉動力矩 力矩的方向 力使物體繞力矩中心逆時針轉動時，力矩為正；反之為負。 力矩的單位：Nm / kNm。,6,3.力偶和力偶矩 定義：作用在同一物體上等值、反向、不共線的一對平行力。 力偶對剛體只產(chǎn)生轉動效應力偶矩,7,力偶矩的方向和單位 等效力偶：在同一平面內的兩個力偶，力偶矩大小和轉向完全相同。 力偶的合成,8,4.力的平移,9,5.約束和約束反力 主動力（載荷）、自由體、非自由體 約束（限制非自由體運動的物體） 約束反力（其方向與該約束所限制的運動方向相反） 約束的基本形式 柔性約束、光滑接觸面約束、鉸鏈約束、固定端約束,10,11,12,13,6.受力圖 畫出作用于研究對象上的全部

3、外力，包括主動力和約束反力（根據(jù)約束性質） 7.平面力系的平衡方程 既不能移動，也不能轉動 注意：坐標軸和力矩中心的選擇簡化計算,14,第2章 直桿的拉伸和壓縮,變形形式（受力特點、變形特點）,外力-截面法-內力,變形試驗+假定應力,許用應力強度條件,2+3+4+5第6章（組合變形和強度）,15,1.桿件變形的基本形式,拉伸、壓縮,彎曲,剪切,扭轉,16,2.拉伸和壓縮時橫截面上的內力截面法,17,截 在需要求內力處假想用一橫截面將構件 截開，分成兩部分，取一部分為研究對 象，棄去另外一部分； 代 在截面上加上內力，以代替另一部分對 研究對象的作用； 求 寫出研究對象的平衡方程式，解出截面 上

4、的內力。,18,3.軸力（內力）和應力 軸力拉為正，壓為負 應力的方向與橫截面垂直，拉為正，壓為負。,19,4.應力集中 在截面突變處應力局部增大的現(xiàn)象 補救措施,20,5.應變,21,5.拉伸和壓縮時材料的力學性能,22,2、屈服階段BC (P26),屈服極限,強度極限 (材料所能承受的最大應力),4、頸縮階段DE,1、彈性階段OA,比例極限（彈性極限） 完全恢復,3、強化階段CD,（暫時失去抵抗變形的能力）,（恢復抵抗變形的能力）,23,6. 彈性階段 虎克定律 應力未超過彈性極限，應力和應變成正比 作業(yè)8 V橫向變形系數(shù)（或泊松比）,24,7.頸縮階段塑性指標,25,8.反映材料力學性能

5、的主要指標 強度性能抵抗破壞的能力 屈服極限s和強度極限b 彈性性能抵抗彈性變形的能力 彈性模量E 塑性性能塑性變形的能力 伸長率和斷面收縮率,26,9.低碳鋼壓縮的應力-應變曲線,27,9.鑄鐵拉伸的應力-應變曲線,28,10.拉伸和壓縮的強度條件 許用應力和安全系數(shù) 強度校核 設計截面尺寸 作業(yè)12 確定許可載荷,29,第3章 直梁的彎曲,外伸梁,簡支梁,30,懸臂梁,懸臂梁,31,1.在構件的縱向對稱平面內，受到垂直于梁的軸線的力或力偶作用，構件的軸線在此平面內彎曲為曲線,平面彎曲,32,上壓下拉為正,上拉下壓為負,2.彎矩正負號的規(guī)定,33,3.計算橫截面彎矩的法則 截面一側所有外力對

6、截面形心取矩的代數(shù)和， 力矩和力偶“左順右逆為正”。 4.彎矩圖及其規(guī)律 作業(yè)17（h、m）,先求出支座反力,34,5.橫力彎曲和純彎曲 6.梁純彎曲時橫截面上的最大正應力的公式,35,36,7.梁彎曲時的強度條件,37,8.提高梁的強度和剛度的措施 支撐和載荷的合理布置 選擇合理的截面形狀,38,第4章 剪切,1.剪切強度條件,39,擠壓強度條件,P95 24,40,2.剪切虎克定律表達式 切應力小于彈性極限時，切應力與切應變成正比,41,第5章 圓軸的扭轉,42,1.扭轉時外力偶矩的計算,43,44,2.扭矩正負號：右手螺旋法則,45,3.扭轉的強度條件,(1) 極慣性矩和抗扭截面模量 實

7、心圓軸 空心圓軸,46,第6章 組合變形和強度,1.一點處的應力狀態(tài),同一點處的應力隨所在截面的方位而改變,47,主平面與主應力,一點的應力狀態(tài)用該點的三個主應力來表示,48,單向應力狀態(tài),二向應力狀態(tài),三向應力狀態(tài),復雜應力狀態(tài),49,2.應力圓的繪制 二向應力狀態(tài)下斜截面（與主應力為零的主平面垂直）上的應力,50,截面法 利用靜力平衡方程和三角函數(shù)公式 求得應力圓,切應力：對單元體內任一點產(chǎn)生順時針的矩為正; 斜截面的位置：由x軸與該截面的外法線之間的夾角確定。,51,繪制應力圓及確定斜截面上的應力 P97 34(b),52,主應力和最大切應力,53,3.強度理論 材料的破壞可分為兩類：屈

8、服破壞和脆斷破壞 第一強度理論 三個主應力中最大拉應力 第三強度理論 最大切應力,54,第四強度理論 在三向拉伸應力狀態(tài)下， 應采用第一強度理論； 在三向壓縮應力狀態(tài)下， 應采用第三或第四強度理論。,55,4.彎曲和拉壓的組合作用,P82 例6-2 作業(yè)37,56,5.圓軸彎曲和扭轉的組合作用,例6-4（類似）,57,鋼和鑄鐵是工程應用最廣泛、最重要的金屬材料。一般含碳量在？者稱為鋼，？者稱為鑄鐵。 Q235-AF；HT100；16MnR； 45；20；35Cr18Ni9 ；H80 材料的性能包括力學性能、物理性能、化學性能和加工工藝性能等。,第二篇 材料與焊接,58,第10章 容器設計基礎,

9、59,1.容器的分類： 按承壓性質分為 內壓容器和外壓容器（包括真空容器） 內壓容器的分類,按管理，第一類、第二類、第三類壓力容器； 壓力為4MPa的氰化氫容器；容積為10m3的液氨儲罐；設計壓力為0.5MPa的管殼式余熱鍋爐；,60,2.容器的零部件標準化 容器零部件標準的最基本參數(shù)是公稱直徑DN和公稱壓力PN。,“筒體 DN 10006 H=1600” “法蘭 SO32-1.6RF HG 20592-1997” “出料接口管323.5 L=210”,61,3.圓筒形薄壁容器承受內壓時的應力,軸向應力 環(huán)向應力 例10-1,62,在設計過程中，如在筒體上開橢圓孔，應使其短軸與筒體的軸線平行，

10、以盡量減少開孔對縱截面的削弱程度，使環(huán)向應力不致增加很多。 筒體縱向焊縫受力大于環(huán)向焊縫，故縱焊縫易裂，施焊時應予以注意。,63,64,4. 筒體強度計算,設計壓力：使用安全閥作為安全裝置時，1.051.10倍； 使用爆破膜時，1.151.4倍；,65,設計溫度下圓筒的計算應力強度校核,壓力試驗,例10-2，P224 2、5,66,5.邊緣應力 具有局部性和自限性兩個基本特性,67,6.外壓圓筒設計,失穩(wěn)形式；根據(jù)失穩(wěn)情況將外壓圓筒分為三類,68,7.加強圈 在筒體上裝上一定數(shù)量的加強圈，利用圈對筒壁的支撐作用，可以提高圓筒的臨界壓力，從而提高其工作外壓； 8.封頭 橢圓形封頭、半球形封頭、蝶

11、形封頭、球冠形封頭、錐形封頭，哪種封頭的受力狀況最好？,69,第11章 容器零部件設計,1.法蘭的標準及選用（P193-194） 分類（按整體程度） 石油、化工上用的法蘭標準有兩類,70,2.支座 鞍式支座：在一臺容器上，固定式與滑動式支座總是配對使用； 選用耳式支座，在確定支座尺寸時，一律按兩個計算；,71,3.開孔與補強 容器殼體上開孔后，削弱了容器壁的強度，出現(xiàn)不連續(xù)，開孔區(qū)域形成高應力集中區(qū)。 容器開孔補強的形式分為整體補強和補強圈補強。,72,第四篇 機械傳動與減速器,按照傳動原理，可將機械傳動分為兩大類，即摩擦傳動和嚙合傳動； 帶傳動工作時產(chǎn)生彈性滑動的原因； V帶傳動中，主動輪的節(jié)圓直徑d1 = 150mm，從動輪的節(jié)圓直徑d2 = 600mm，則傳動比i =？ 什么是彈性滑動和打滑？區(qū)別是什么？對帶傳動有什么影響？,73,齒輪輪齒失效的形式主要有輪齒折斷、齒面磨損、齒面點蝕和齒面膠合； 漸開線齒輪的正確嚙合條件是什么？漸開線齒輪的連續(xù)傳動條件是什么？ 切削加工法是齒輪輪齒加工的常用