化工机械基础考试题答案_1

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1、《机械设计基础》课程期末考试卷B参考答案和评分标准(适用班级D06储运)1、有一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动,两轮中心距a=276mm,小齿轮齿顶圆直径da1=70mm,小齿轮齿数Z1=33,试求大齿轮分度圆直径。(10分)解:由于这是一对一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动,所以各项参数都取标准值。根据a=1/2(Z1+Z2)m(1)(4分)da1=(Z1+2)m(2)(4分)把da1=70mm,Z1=33代入(2)式,得m=2mm把a=276mm,Z1=33,m=2mm代入(1)式,得Z2=243大齿轮分度圆直径d2=mZ2=2

2、×243=486mm(2分)2、某工厂脱水塔塔体内径为700mm,壁厚为12mm,工作温度为180℃,压力为2MPa,材料为20R。塔体采用手工电弧焊,局部探伤,壁厚附加量为C=2mm,试校核塔体水压试验强度。(15分)(20R在≤20℃下[σ]=133MPa,150℃下[σ]=132MPa,200℃下[σ]=123MPa,σs=245MPa)解:已知Di=700mm,t=180℃,Pc=1.1×2=2.2MPa,δn=12mm,[σ]20℃=133MPa,[σ]180℃=126.6MPa(内插法),φ=0.8,C=2mm。(2分)根据水

3、压试验应力公式(4分)(2分)δe=δn-C=12-2=10mm代入得(2分)0.9φσs=0.9×0.8×245=176.4MPa(2分)σT<0.9φσs(2分)水压试验时满足强度要求。(1分)3、试设计一反应釜锥形底的壁厚,该釜内径为800mm,锥底接一公称直径为DN150(外径为159mm)的接管。锥底半顶角为45°,釜的设计压力为1.6MPa,工作温度为40℃,釜顶装有安全阀,介质无大腐蚀性,材料为Q235-A。(10分)(Q235-A在40℃下[σ]=113MPa)解:由于半顶角α>30°,所以锥体大端采用带折边的结构。折边内

4、半径r=0.15Di,4r=120mm。整个封头取同一厚度,锥体厚度按下式计算:(2分)查表得f=0.645,Pc=1.6MPa,Di=800mm,[σ]=113MPa,φ=1.0(采用双面对接焊缝,全部无损探伤),C2=1mm,代入公式得(2分)(2分)过渡区厚度为:(2分)查表得K=0.8181,代入公式得(2分)比较后取δd=8.36mm,钢板负偏差取C1=0.8mm,圆整后δn=10mm4、设计容器筒体和封头壁厚。已知内径1200mm,设计压力1.8MPa,设计温度40℃,材质为20R,介质无大腐蚀性,双面对接焊缝,100%探伤。

5、讨论所选封头形式。(15分)(20R在40℃下[σ]=133MPa)解:已知Di=1200mm,t=40℃,Pc=1.8MPa,[σ]40℃=133MPa,φ=1,C2=1mm。(2分)(1)设计容器筒体壁厚(4分)钢板负偏差取C1=0.8mm,圆整后δn=10mm(2)设计容器封头壁厚从工艺操作要求考虑,对封头形状无特殊要求。球冠形封头、平板封头都存在较大的边缘应力,且采用平板封头厚度较大,故不宜采用。理论上应对各种凸形封头进行计算、比较后,再确定封头型式。但由定性分析可知:半球形封头受力最好,壁厚最薄、重量轻,但深度大,制造较难,中、

6、低压小设备不宜采用;碟形封头的深度可通过过渡半径r加以调节,适合于加工,但由于碟形封头母线曲率不连续,存在局部应力,故受力不如椭圆形封头;标准椭圆形封头制造比较容易,受力状况比碟形封头好,故可采用标准椭圆形封头。(3分)根据标准椭圆形封头壁厚公式:(4分)把数据代入公式,得(2分)4考虑钢板厚度负偏差,取C1=0.8mm,圆整后用δn=10mm5、一乙烯储罐,内径1600mm,壁厚16mm,工作压力为2.5MPa,工作温度为-35℃,材料为16MnR,采用双面对接焊缝,100%探伤,壁厚附加量C=1.5mm,试校核强度。(16MnR在≤2

7、0℃下[σ]=170MPa)(10分)解:已知Di=1600mm,Pc=1.1×2.5=2.75MPa,t=-35℃,[σ]=170MPa,φ=1,δe=16-1.5=14.5mm(2分)则(8分)所以,这个乙烯储罐满足强度条件要求。6、化工设备对材料有哪些基本要求?(10分)答:材料性能包括材料的力学性能、物理性能、化学性能和加工工艺性能。对于高温容器,由于钢材在高温的长期作用下,材料的力学性能和金属组织都会发生明显的变化,加之承受一定的工作压力,因此在选材时必须考虑到材料的强度及高温条件下组织的稳定性。容器内部盛装的介质大多具有一定的

8、腐蚀性,因此需要考虑材料的耐腐蚀情况。对于频繁开、停车的设备或可能受到冲击载荷作用的设备,还要考虑材料的疲劳等;而低温条件下操作的设备,则需要考虑材料低温下的脆性断裂问题。7、常见的金属焊缝缺

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