化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)習(xí)題及答案

1、1.化工廠安裝塔設(shè)備時(shí)，分段起吊塔體如圖所示。設(shè)起吊重量G=10KN,求鋼繩AB、BC及BD的受力大小。設(shè)BC、BD與水平夾角為60c精選文檔2.桅桿式起重機(jī)由桅桿D、起重桿AB和鋼絲BC用錢(qián)鏈A連接而組成。P=20KN,試求BC繩的拉力與錢(qián)鏈A的反力（AB桿重不計(jì)）3.起吊設(shè)備時(shí)為避免碰到欄桿，施一水平力P,設(shè)備重G=30KN,求水平力P及繩子拉力T4.5.懸臂式壁架支承設(shè)備重P(KN),壁架自重不計(jì)，求固定端的反力?；S的塔設(shè)備，塔旁懸掛一側(cè)塔。設(shè)沿塔高受風(fēng)壓 q(N/m),塔高H(m),側(cè)塔與主塔中心相距為e(m),主塔重Pi(KN),側(cè)塔重P2(KN)o試求地面基礎(chǔ)處的支座6.梯子由

2、AB與AC兩部分在A處用錢(qián)鏈聯(lián)結(jié)而成，下部用水平軟繩連接如圖放在光滑面上。在AC上作用有一垂直力P。如不計(jì)梯子自重，當(dāng)P=600N,=75C,h=3m,a=2m時(shí)，求繩的拉力的大小。.7O桿的橫截面面積A 為 250mm2,P=10KN。8.9.一根鋼桿，其彈性模量E=2.1 x 15MPa,比例極限p=210MPa；在軸向拉力 P作用下，縱一根直徑d=3mm,長(zhǎng)L=3m的圓截面桿，承受軸向拉力P=30KN,其伸長(zhǎng)為AL=2.2mm試求此桿橫截面上的應(yīng)力與此材料的彈性模量E參考答案向線(xiàn)應(yīng)變=0.001o求此時(shí)桿橫截面上的正應(yīng)力。如果加大拉力P,使桿件的縱向線(xiàn)應(yīng)變?cè)黾拥?0.01,問(wèn)此時(shí)桿橫截面

3、上的正應(yīng)力能否由虎克定律確定，為什么？?jī)蓧KQ235-A鋼板用E4301焊條對(duì)焊起來(lái)作為拉桿，b=60mm,=10mm。已知鋼板的許用應(yīng)力尸160MPa,對(duì)接焊縫許用應(yīng)力=128MPa,拉力P=60KN。試校核其強(qiáng)度。11.已知反應(yīng)釜端蓋上受氣體內(nèi)壓力及墊圈上壓緊力的合力為400KN,其法蘭聯(lián)接選用Q235-A鋼制M24的螺栓，螺栓的許用應(yīng)力尸54MPa,由螺紋標(biāo)準(zhǔn)查出M24螺栓的根徑d=20.7mm,試計(jì)算需要多少個(gè)螺栓（螺栓是沿圓周均勻分布，螺栓數(shù)應(yīng)取4的倍數(shù)）。12.13.3m某設(shè)備的油缸，缸內(nèi)工作壓力P=2MPa ,油缸內(nèi)徑 D=75mm ,活塞桿直徑 d=18mm ,已知活簡(jiǎn)易支架可簡(jiǎn)

4、化為圖示的錢(qián)接三角形支架ABC。AB為圓鋼桿，許用應(yīng)力尸140MPa；BC為方木桿，許用應(yīng)力尸50MPa。若載荷P=40KN,試求兩桿的橫截面尺寸。塞桿的=50MPa,試校核活塞桿的強(qiáng)度。參考答案1-13.解：橫截面上的應(yīng)力：pp2P44MPaa>1-50因?yàn)椋篖JMPa,所以該活塞桿的強(qiáng)度不夠。一臥式容器，支承在支座A和B上，容器總重G=500KN,作用于中點(diǎn)，兩支座A、B的墊板之截面均為長(zhǎng)方形，邊長(zhǎng)ab為1:4,若支座下的基石的許用應(yīng)力=1MPa,試求墊板截面所需的尺寸。15.試列出圖示各梁的彎矩方程，并畫(huà)彎矩圖，求出Mmax，H=Ql*HACHhNIxr一臥式貯耀，內(nèi)徑為1600m

5、m，壁厚20mm,封頭高H=450mm；支座位置如圖，L=8000mm,a=1000mm0內(nèi)貯液體，包括貯罐自重在內(nèi)，可簡(jiǎn)化為單位長(zhǎng)度上的均布載荷q=28N/mm簡(jiǎn)化圖如（b）。求罐體上的最大彎矩和彎曲應(yīng)力。17.懸臂管道托架上，支承管道重P=8MPa,l=500mm,梁用10號(hào)工字鋼，材料的彎曲許用應(yīng)力=120MPao問(wèn)工字梁的強(qiáng)度是否足夠。18.分福塔高H=20m,塔內(nèi)徑為1000mm，壁厚6mm,塔與基礎(chǔ)的固定方式可視為固端，作用在塔體上的風(fēng)載荷分兩段計(jì)算，q=420N/m,q2=600N/m。求風(fēng)力引起的最大彎曲應(yīng)力19.臥式容器筒體部分，總重40KN,支撐在容器焊接架的托輪上，已知支

6、承托輪A、B兩軸的直徑d=50mm,材料的彎曲許用應(yīng)力=120MPa。試校核該軸的強(qiáng)度20.21.22.截面尺寸相同，均為h/b=3的矩形。若操作空氣泵的操作桿，右端受力P=8KN,I-I及II-II桿的材料的許用應(yīng)力尸150MPa。試設(shè)計(jì)I-I橫梁設(shè)計(jì)為£!形截面h/b=3 ： 1,許用應(yīng)力及II-II截面的尺寸。=160MPa,求此梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角。鋼材的彈性模量 E=2.0 X 15MPa。圖中 P=20KN, q=10KN/m , l=4m。參考答案iimiiirviiimf4,銷(xiāo)釘聯(lián)接，已知P=18KN ,板厚銷(xiāo)釘與板的材料相同，許用剪應(yīng)力尸60MPa ,許用擠壓應(yīng)力

7、jy=200MPa,銷(xiāo)釘直徑d=16mm ,試校核銷(xiāo)釘強(qiáng)度。23.齒輪與軸用平鍵聯(lián)結(jié)，已知軸直徑d=70mm,鍵的尺寸bxhxl=20x12x100mm),傳遞的力偶矩m=2KNm,鍵材料的許用應(yīng)力尸80MPa,jy=200MPa,試校核健的強(qiáng)度24. 已知圓軸輸入功率Na=50KW,輸出功率Nc=30KW,Nb=20KW。軸的轉(zhuǎn)速n=100轉(zhuǎn)/分,尸40MPa,=0.5°/m,G=8.0x14MPa。設(shè)計(jì)軸的直徑d.參考答案1-24解：銷(xiāo)釘所受的的最大剪應(yīng)力為:Pf21Ex103/2_為二市小F樂(lè)"'MpaVk銷(xiāo)釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為:25. 某攪拌軸材質(zhì)為45

8、號(hào)鋼，其許用應(yīng)力尸31MPa,軸的n=20r/min,傳遞功率為N=5KW。試求此實(shí)心軸的直徑。26. 某化工廠的螺旋輸送機(jī)，輸入功率為7.2KWo現(xiàn)擬用外徑D=50mm、內(nèi)徑d=40mm的熱軋無(wú)縫鋼管做螺旋的軸，軸的轉(zhuǎn)速n=150r/min,材料的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力=50MPa,問(wèn)強(qiáng)度是否足夠？27. 某反應(yīng)器的攪拌軸由功率N=6KW的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)速n=40r/min,由89x10（外徑89mm,壁厚10mm）制成，材料的許用剪應(yīng)力尸50MPa。試校核電動(dòng)機(jī)輸出額定功率時(shí)軸的強(qiáng)度。28. 一帶有框式攪拌槳葉的主軸，其受力情況如圖所示。攪拌軸由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱及圓錐齒輪帶動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)的功率

9、為2.8KW,機(jī)械傳動(dòng)的效率為85%,攪拌軸的轉(zhuǎn)速為5r/min,軸的直徑為d=75mm,軸的材料為45號(hào)鋼，許用剪應(yīng)力為=60MPa。試校核軸的強(qiáng)度。29.試求圖示單元體內(nèi)主應(yīng)力的大小及方向，并在它們的中間繪出僅受主應(yīng)力作用的單元體。30%試求圖示各單元體內(nèi)主應(yīng)力的大小及方向，并在它們中間繪出僅受主應(yīng)力作用的單元體。參考答案1-30(c)解：主應(yīng)力為：MPac2=-+口。一41口*-口?了-=12D+3D)小二工。-3D+4xm*=-27MPa受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線(xiàn)條所表示的:31鏈環(huán)由直徑d=20mm的圓鋼制成，距離a=50mm。鋼材的許用應(yīng)力尸100MPa。如果圖示鏈32環(huán)

10、有缺口，其許可拉力P為多大？如果將缺口焊好，則其許可拉力P為多大?手搖錢(qián)車(chē)如圖所示。軸的直徑d=30mm,材料為Q235鋼，尸80MPa。試按第三強(qiáng)度理論求校車(chē)的最大起重量Po33電動(dòng)機(jī)的功率為9KW,轉(zhuǎn)速為715r/min,皮帶輪直徑D=250mm,主軸外伸部分l=120mm,主軸直徑d=40mm。若尸60MPa,試用第三和第四強(qiáng)度理論來(lái)校核主軸的強(qiáng)度。34 千斤頂?shù)穆輻U由Q235-A鋼制成，內(nèi)徑di=32mm,最大升高l=30mm。若起重量P=50KN,兩.端支座看成上端自由、下端固定，許用應(yīng)力尸160MPa,用折減系數(shù)法校合其穩(wěn)定性。35 鑄鐵管外徑D=200mm,內(nèi)徑d=120mm,長(zhǎng)

11、l=3000mm,兩端看成錢(qián)鏈支座。鑄鐵的許用應(yīng)力=80MPao求此管最大許可壓力。習(xí)題參考答案1. ：V,.-I-1I2. ，'必I''廣；'.死1scos750-cos45"=03._FF二："：二=:P=1.32KNFh = Q耳=15OAT4. .一一5.6. t:R=30N耳=43W7.1-1F=F=10ryC7=2-29=0cr=01-1F=F=1UK州a=-=40MPaA22產(chǎn)=2F=2O3er=SOMPaA©1-1F三口三10©Vcf=-=40MPufA2-2F=P=AKM#=£=4UM%工1-1

12、F=F=1QKN229=0”0cr=4QMZ%33F=20期g=OMPa8.Po二一Af=203x101lF(3E10.9.EALcr=S=210MFaL不能用虎克定律計(jì)算橫截面上的正應(yīng)力，因?yàn)榇藭r(shí)應(yīng)力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出彈性范圍P=WOMPa<cr故，強(qiáng)度足夠。12.- - 丁 ,：| "。d = 14mm營(yíng)配=44.7KNbA心>盤(pán)卬14亡耳C汽三24幾一%cosdr=0取=筑KN4=143恒療4=894mm313.尸一（廳_/）F=上=33加2S<u-d2414. T1三 250加md =1000m冏“六,A-0.2Jm2A-Aa215.(m)16.12弓二弓=-qL4

13、2Q+_H)=148.4KN=200KN.mhuk心=4WMP也17.M=PL=4KN.mnLiKtr-?y=163MPa>tr18.1 =工十=33x10- 64M = N«.15 = U3KNM<T = 131 AfP口 > bN=-G=11,51KN4cos30019.1 =工十=33x10- 64M = N«.15 = IJ3KNMMd= 131A£Ph>(7所以，強(qiáng)度不夠20.=尸(0.68 - 0.08) = 4.8SVTbh1J.=12b= 4Qmmh =120制加21.5ql*3MEI 4811 = 7.4mm22.eA =

14、 -g，Pl24 EI 16 EIJ工24 Er 16 EI抗剪:生=0.00023優(yōu)=0.00023= 9QMPa與4n p工=141MPa A t,d抗擠：，-N=-G=11,51KN4cos30°PT = _ =28Jbi23. .-P-MKN2P<r-<(?y一XJ224. 銷(xiāo)釘所受的的最大剪應(yīng)力為:Pi2Pll18xWW2一%一壽77-3.14x0,016374=49.8<TMPa25.26.6D(D4 -/)= 14492 475mm?銷(xiāo)釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為:_P_P_lSlO3*=dj=0.016x0.008二像血1N59550x_-9550X三1

15、19375N，加20叫咯麻.逆wd=5U5mr?i%-95509550x-5g.42V-附用150=33MPa<H=30MPdW_L強(qiáng)度足夠27.軸的外徑a -89-2x10N6Mr=9550x_=9550x_=14325M”力4016Z)CD4-d)=884242mw3=162Mpo<ri=SOA/Pd吼l28.強(qiáng)度足夠Mr=9550x_=9550x三5348AT附燈50.2d"=84375環(huán)網(wǎng)=63.4MPa.>ri=60*必L29.強(qiáng)度足夠計(jì)算主應(yīng)力和方向的公式為：叮1三,（獷十仃，）十;師"五產(chǎn)將(a)(b)(c各題帶入得：(a)er】=lMPa口

16、a_30AfFaoj0=0(b)cf1=lOOAffa2=-50MPq%=0(c)號(hào)=-6.9MPa%=22.5'30.主應(yīng)力為:5=;（。+仃）+.府才+胃=（-20+30）+1正20-知尸+4乂2（?=372上,22MPa2=一（0.+仃尸），（口若口p）'+4J-=（20+3Q）20,3口44-2口，=2722v22MPa1-12x201片=一依=jy52-20-30受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線(xiàn)條所表示的:31.A點(diǎn)受彎矩和力的組合作用=+4cl-lOOJk/PaAWz其中,32.Ad2-1964施腐代入上式得:產(chǎn)1559度州本題為拉扭組合327855WM3最大剪應(yīng)力在圓軸的外圓周上:.我,血三F&n兩p三02罐=0,2X303=5400想附Wp“最大的拉應(yīng)力作用在軸的上下邊緣處:仃曳，脛尸黑4。0/22UQF,啊 畋32-2651憎小第三強(qiáng)度理論:<r，= Jtj' + 4 J 80MFk?P-795V33.N9Mr=9550x_=9550x一=120.2ZA曾715Mr=TR,T=120.2/