化工機(jī)械知識(shí)

1、1,化工設(shè)備,2,工程力學(xué)（強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性） 靜力學(xué)（物體的受力分析及其平衡條件） 材料力學(xué)（桿件的基本變形形式） 材料與焊接 容器設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動(dòng)與減速器,對某設(shè)備或零部件，分析受力，計(jì)算應(yīng)力，然后進(jìn)行強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性校核，同時(shí)解決安全與經(jīng)濟(jì)的矛盾,主要內(nèi)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(diǎn)； 力的作用效果： 外效應(yīng)（改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)） 內(nèi)效應(yīng)（引起物體變形）,4,力的作用與反作用 只受兩個(gè)力而處于平衡（等值、反向、共線） 二力構(gòu)件 在剛體上加減一個(gè)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(dòng)，在一定條件下還可以使之產(chǎn)

2、生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 力矩的方向 力使物體繞力矩中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力矩為正；反之為負(fù)。 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(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)力偶矩,7,力偶矩的方向和單位 等效力偶：在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，力偶矩大小和轉(zhuǎn)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(dòng)力（載荷）、自由體、非自由體 約束（限制非自由體運(yùn)動(dòng)的物體） 約束反力（其方向與該約束所限制的運(yùn)動(dòng)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(dòng)力和約束反力（根據(jù)約束性質(zhì)） 7.平面力系的平衡方程 既不能移動(dòng)，也不能轉(zhuǎn)動(dòng) 注意：坐標(biāo)軸和力矩中心的選擇簡化計(jì)算,14,第2章 直桿的拉伸和壓縮,變形形式（受力特點(diǎn)、變形特點(diǎn)）,外力-截面法-內(nèi)力,變形試驗(yàn)+假定應(yīng)力,許用應(yīng)力強(qiáng)度條件,2+3+4+5第6章（組合變形和強(qiáng)度）,15,1.桿件變形的基本形式,拉伸、壓縮,彎曲,剪切,扭轉(zhuǎn),16,2.拉伸和壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力截面法,17,截 在需要求內(nèi)力處假想用一橫截面將構(gòu)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(nèi)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(nèi)力。,18,3.軸力（內(nèi)力）和應(yīng)力 軸力拉為正，壓為負(fù) 應(yīng)力的方向與橫截面垂直，拉為正，壓為負(fù)。,19,4.應(yīng)力集中 在截面突變處應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象 補(bǔ)救措施,20,5.應(yīng)變,21,5.拉伸和壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能,22,2、屈服階段BC (P26),屈服極限,強(qiáng)度極限 (材料所能承受的最大應(yīng)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(fù),3、強(qiáng)化階段CD,（暫時(shí)失去抵抗變形的能力）,（恢復(fù)抵抗變形的能力）,23,6. 彈性階段 虎克定律 應(yīng)力未超過彈性極限，應(yīng)力和應(yīng)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(biāo),25,8.反映材料力學(xué)性能

5、的主要指標(biāo) 強(qiáng)度性能抵抗破壞的能力 屈服極限s和強(qiáng)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(yīng)力-應(yīng)變曲線,27,9.鑄鐵拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,28,10.拉伸和壓縮的強(qiáng)度條件 許用應(yīng)力和安全系數(shù) 強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)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(gòu)件的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，受到垂直于梁的軸線的力或力偶作用，構(gòu)件的軸線在此平面內(nèi)彎曲為曲線,平面彎曲,32,上壓下拉為正,上拉下壓為負(fù),2.彎矩正負(fù)號(hào)的規(guī)定,33,3.計(jì)算橫截面彎矩的法則 截面一側(cè)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(shí)橫截面上的最大正應(yīng)力的公式,35,36,7.梁彎曲時(shí)的強(qiáng)度條件,37,8.提高梁的強(qiáng)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(qiáng)度條件,39,擠壓強(qiáng)度條件,P95 24,40,2.剪切虎克定律表達(dá)式 切應(yīng)力小于彈性極限時(shí)，切應(yīng)力與切應(yīng)變成正比,41,第5章 圓軸的扭轉(zhuǎn),42,1.扭轉(zhuǎn)時(shí)外力偶矩的計(jì)算,43,44,2.扭矩正負(fù)號(hào)：右手螺旋法則,45,3.扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件,(1) 極慣性矩和抗扭截面模量 實(shí)

7、心圓軸 空心圓軸,46,第6章 組合變形和強(qiáng)度,1.一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài),同一點(diǎn)處的應(yīng)力隨所在截面的方位而改變,47,主平面與主應(yīng)力,一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)用該點(diǎn)的三個(gè)主應(yīng)力來表示,48,單向應(yīng)力狀態(tài),二向應(yīng)力狀態(tài),三向應(yīng)力狀態(tài),復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),49,2.應(yīng)力圓的繪制 二向應(yīng)力狀態(tài)下斜截面（與主應(yīng)力為零的主平面垂直）上的應(yīng)力,50,截面法 利用靜力平衡方程和三角函數(shù)公式 求得應(yīng)力圓,切應(yīng)力：對單元體內(nèi)任一點(diǎn)產(chǎn)生順時(shí)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(yīng)力圓及確定斜截面上的應(yīng)力 P97 34(b),52,主應(yīng)力和最大切應(yīng)力,53,3.強(qiáng)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(qiáng)度理論 三個(gè)主應(yīng)力中最大拉應(yīng)力 第三強(qiáng)度理論 最大切應(yīng)力,54,第四強(qiáng)度理論 在三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下， 應(yīng)采用第一強(qiáng)度理論； 在三向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下， 應(yīng)采用第三或第四強(qiáng)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(zhuǎn)的組合作用,例6-4（類似）,57,鋼和鑄鐵是工程應(yīng)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(xué)性能、物理性能、化學(xué)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(shè)計(jì)基礎(chǔ),

9、59,1.容器的分類： 按承壓性質(zhì)分為 內(nèi)壓容器和外壓容器（包括真空容器） 內(nèi)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(chǔ)罐；設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa的管殼式余熱鍋爐；,60,2.容器的零部件標(biāo)準(zhǔn)化 容器零部件標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)壓時(shí)的應(yīng)力,軸向應(yīng)力 環(huán)向應(yīng)力 例10-1,62,在設(shè)計(jì)過程中，如在筒體上開橢圓孔，應(yīng)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(yīng)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(shí)應(yīng)予以注意。,63,64,4. 筒體強(qiáng)度計(jì)算,設(shè)計(jì)壓力：使用安全閥作為安全裝置時(shí)，1.051.10倍； 使用爆破膜時(shí)，1.151.4倍；,65,設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度校核,壓力試驗(yàn),例10-2，P224 2、5,66,5.邊緣應(yīng)力 具有局部性和自限性兩個(gè)基本特性,67,6.外壓圓筒設(shè)計(jì),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(qiáng)圈 在筒體上裝上一定數(shù)量的加強(qiáng)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(shè)計(jì),1.法蘭的標(biāo)準(zhǔn)及選用（P193-194） 分類（按整體程度） 石油、化工上用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)有兩類,70,2.支座 鞍式支座：在一臺(tái)容器上，固定式與滑動(dòng)式支座總是配對使用； 選用耳式支座，在確定支座尺寸時(shí)，一律按兩個(gè)計(jì)算；,71,3.開孔與補(bǔ)強(qiáng) 容器殼體上開孔后，削弱了容器壁的強(qiáng)度，出現(xiàn)不連續(xù)，開孔區(qū)域形成高應(yīng)力集中區(qū)。 容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的形式分為整體補(bǔ)強(qiáng)和補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。,72,第四篇 機(jī)械傳動(dòng)與減速器,按照傳動(dòng)原理，可將機(jī)械傳動(dòng)分為兩大類，即摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)； 帶傳動(dòng)工作時(shí)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)的原因； V帶傳動(dòng)中，主動(dòng)輪的節(jié)圓直徑d1 = 150mm，從動(dòng)輪的節(jié)圓直徑d2 = 600mm，則傳動(dòng)比i =？ 什么是彈性滑動(dòng)和打滑？區(qū)別是什么？對帶傳動(dòng)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(diǎn)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(dòng)條件是什么？ 切削加工法是齒輪輪齒加工的常用