過程裝備機械基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)總結(jié)

第六章1.以彎曲為主要變形的桿件統(tǒng)稱為梁，分類：簡支梁、外伸梁、懸臂梁。2.梁彎曲變形的基本量為撓度和轉(zhuǎn)角第七章1.只有正應(yīng)力σ沒有剪應(yīng)力τ的平面為主平面，主平面上的正應(yīng)力σ為正應(yīng)力。2.最大拉應(yīng)力理論（第一強度理論）認為材料的破壞是由最大拉應(yīng)力引起的，即只要構(gòu)件內(nèi)危險點處的三個主應(yīng)力中的最大拉應(yīng)力達到單向拉伸時材料的極限應(yīng)力σb，就會引起破壞，第一理論的強度條件為σ≤[σ】3.最大剪應(yīng)力理論（第三強度理論）認為材料的破壞是由最大剪應(yīng)力引起的，即只要構(gòu)件內(nèi)危險點處的最大剪應(yīng)力達到單向拉伸時材料的極限剪應(yīng)力，就會引起破壞第八章1.帶傳動由主動輪、從動輪和皮帶組成。原理是借助帶與帶輪之間的摩擦或相互嚙合，將主動輪的運動傳給從動輪，以傳遞運動和動力。有平帶、V帶、楔形帶、圓帶和同步帶。2.摩擦帶傳動的特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護方便；適用于兩軸中心距較大的場合。（2）膠帶富有彈性，能緩沖吸振，傳動平穩(wěn)。噪聲小。（3）過載時可產(chǎn)生打滑，能防止薄弱零件的損壞，起安全保護作用。(4)帶與帶輪之間有一定的彈性滑動，但不能保持準(zhǔn)確的傳動比；傳動精度和傳動效率低。（5）傳動帶需張緊在帶輪上，對軸和軸承的壓力較大（6）外廓尺寸大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊（7）帶的壽命較短，需經(jīng)常更換3.帶的打滑是因為過載引起的，是可以避免的，而彈性滑動是由于帶的彈性和拉力差引起的，是帶傳動正常工作時不可避免的現(xiàn)象。第九章1.齒輪傳動的主要優(yōu)點是：傳動比恒定，效率高,工作平衡,壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動速度和傳遞功率范圍廣,可實現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯軸之間的傳動2齒輪傳動的主要缺點是：制造和安裝要求精度高，精度低時噪聲、振動和沖擊較大，不適應(yīng)于軸間距較大的場合，無過載保護功能。3.齒輪的失效形式有疲勞點蝕、輪齒折斷、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形第十章1.軸的分類：按承載情況分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸;按軸線的形式分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軸2.軸承的分類:按工作時的摩擦性質(zhì)分為滑動軸承和滾動軸承;按所承受的載荷方向不同,分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承3.聯(lián)軸器的類型：按是否具有補償能力，分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器(一)機械性能1.強度:是指材料抵抗外載荷能力大小的指標(biāo)。常用指標(biāo)有屈服極限σs和強度極限σb2.塑性：是指材料在破壞前變形能力的大小。常用指標(biāo)是延伸率δ5和斷面收縮率ψ。3.從化工設(shè)備的加工制造和安全運行角度考慮，要求材料的塑性要好。4.壓力容器所用材料一般要求δ5＝15％一20％以上（二）金屬材料碳鋼：C≤2%1.鋼與鑄鐵的主要區(qū)別鑄鐵：C=2~4.5%鋼的強度隨碳含量的增大而增大，塑性隨碳含量的增大而下降碳鋼的牌號：用鋼中碳含量的萬分之幾表示低碳鋼，C≤0.25%，強度較低，但塑性最好，焊接性能好，鋼號：0810152025，壓力容器專用鋼：20R容器用鋼20G鍋爐用鋼中碳鋼，C=0.3%~0.6%，鋼號：30354045，強度較高，塑性、韌性較好，焊接性能較差，不適合制作容器，常作為軸。齒輪、螺栓等機械零件用鋼低合金鋼：合金含量≤5%合金鋼中合金鋼：合金含量5~10%高合金鋼：合金含量》10%不銹鋼屬于高合金鋼。不銹鋼的牌號用鋼中含碳量的千分之幾、合金元素百分之幾表示2.常見的局部腐蝕有：應(yīng)力腐蝕、小孔腐蝕，縫隙腐蝕、晶間腐蝕等，其中應(yīng)力腐蝕的小孔腐蝕所占比例較大3.普通碳素鋼Q235-B,Q235-C作為壓力容器用材時要滿足的要求：鋼板牌號使用溫度/C設(shè)計壓力/MPa殼體鋼板厚度/mm其他限制Q235-B0~350≤1.6≤20不得用于毒性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器Q235-C0~400≤2.5≤30（三）壓力容器1.壓力容器的結(jié)構(gòu)：筒體、封頭為主體，接管、法蘭、支座、輔助孔為主要零部件2.壓力容器的分類壓力容器綜合分類中第三類壓力容器要求最高，第一類壓力容器要求最低。3.壓力容器的失效形式:內(nèi)壓容器：彈、塑性失效——強度不足;外壓容器：整體失穩(wěn)。4.拉氏方程和區(qū)域平衡方程要求：a搞清方程中各符號的含義：σφ指經(jīng)向應(yīng)力;σθ指周向應(yīng)力;δ為殼本厚度;R1,R2分別為第一、二曲率半徑；p指介質(zhì)壓力b受氣體壓力作用下典型回轉(zhuǎn)殼體上的應(yīng)力情況：密閉圓柱形：R1=無窮大,R2=R=D/2，σθ=pD/2δ，σφ=pD/4δ，另外：筒壁上各點的應(yīng)力大小不隨位置而改變且其周向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力的2倍。球形殼體：σθ=σφ=pD/4δ，可見當(dāng)球體內(nèi)部受均勻氣體壓力時，球體上任意點的應(yīng)力均相等。從最大應(yīng)力分析，球殼的周向應(yīng)力僅為圓柱殼周向應(yīng)力的一半，所以球殼的承載能力比圓柱殼強。5.薄膜理論的應(yīng)用（內(nèi)壓容器的壁厚設(shè)計）要求：會用第一或第三強度理論，清楚根據(jù)已知壓力條件計算筒體和封頭的壁厚的步驟（課本221頁）容器壁厚的設(shè)計步驟：a確定并列出設(shè)計所需參數(shù)，尤其要注意設(shè)計壓力、計算壓力、設(shè)計溫度、焊接接頭系數(shù)必須交代清楚。b求計算厚度δ。c計算或查取厚度附加量（鋼板負偏差，腐蝕裕量）d確定設(shè)計厚度δd,:e確定名義厚度δn,選取標(biāo)準(zhǔn)鋼板厚度，給出計算結(jié)論。6.標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭（a/b=2）及其應(yīng)力分布規(guī)律特點：頂點處σθ=σφ=pa/δ,赤道處σθ=-pa/δ。7.封頭的結(jié)構(gòu)型式有半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭、球冠形封頭、錐殼及平蓋等，加直邊的作用是使橢球殼和短圓筒的連接邊緣與封頭和圓筒的焊接接頭錯開，避免邊緣應(yīng)力與熱應(yīng)力疊加，改善封頭和圓筒連接處的受力狀況。8.碟形封頭和橢圓形封頭相比，在相同直徑和高度的情況下，橢圓形封頭的應(yīng)力分布較均勻。碟形封頭的主要缺點是球形部分、過渡區(qū)的圓弧部分及直邊部分的連接處曲率半徑有突變，有較大的邊緣應(yīng)力產(chǎn)生，但制造容易。9.各種封頭的優(yōu)缺點及其選擇？球形橢圓形碟形錐形平板受力情況好差消耗材料少多制造難易難易橢圓形封頭綜合性能好，中低壓容器大多采用之。球形封頭用于某些高壓容器。錐形封頭常用于卸除含固體的物料或變徑段。平板封頭用于人、手孔蓋，小直徑高壓容器封頭。10.壓力容器所謂的邊緣通常指兩部分殼體的聯(lián)接處或殼體變形不連續(xù)處。如：筒體和封頭的焊接處，曲率突變處，厚度突變處，支承點，加強筋及接管處。11.邊緣應(yīng)力產(chǎn)生的原因和特性：邊緣化應(yīng)力是由于兩連接件彈性變形不一致，相互制約而產(chǎn)生的。具有局限性的自限性兩個基本特性。12.設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，其值一般不小于容器的最大工作壓力。對裝有安全閥的，p=1.05~1.1pw且不低于安全閥的開啟壓力。計算壓力：指在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器計算厚度的壓力，包括液柱靜壓力。容器裝有液體，各部位或受壓元件所承受的液柱靜壓力達到設(shè)計壓力的5%時，液柱靜壓力應(yīng)計入該部位或元件的計算壓力。13.壓力試驗：包括試驗壓力及應(yīng)力校核。例12.414.焊接接頭系數(shù)ψ：焊縫是容器和受壓元件的薄弱環(huán)節(jié)。由于焊縫熱影響區(qū)有熱應(yīng)力存在，形成的粗大晶粒會使其強度和塑性降低；且焊縫中可能存在著夾渣、氣孔、裂紋及未焊透等缺陷，使焊縫及熱影響區(qū)的強度受到削弱，因此要引入焊接接頭系數(shù)對材料強度進行修正。15.外壓容器設(shè)計失穩(wěn)是外壓容器失效的主要形式，因此保證殼體的穩(wěn)定是維持外壓容器正常工作的必要條件。失穩(wěn)時往往殼壁的壓應(yīng)力還遠小于筒體材料的屈服極限由于筒體突然間被壓癟或出現(xiàn)褶皺，失去自身原來的幾何形狀而導(dǎo)致容器失效。臨界壓力是外壓容器失穩(wěn)時的壓力影響臨界壓力大小的因素有筒體的幾何尺寸筒體材料性能及筒體橢圓度等。外壓容器的失穩(wěn)是外壓容器固有的力學(xué)行為，并非由于殼體不圓或材料不均勻引起的。長圓筒的臨界壓力只與圓筒的材料（E、μ）以及圓筒的有效厚度與直徑之比δe/D有關(guān)，而與圓筒的長徑比L/D無關(guān)。短圓筒的臨界壓力除與圓筒的材料和圓筒的有效厚度與直系比有關(guān)外，還與圓筒的長徑比有關(guān)。臨界長度是長短圓筒的分界線外圓筒的設(shè)計計算：計算外壓小于或等于許用應(yīng)力，即pc≤[p]=pcr/m設(shè)置外壓圓筒時常設(shè)置加強圈的原因：①當(dāng)外壓筒為貴重金屬時，設(shè)碳鋼的加強圈可有效降低成本。②對已有設(shè)備，只能用設(shè)置加強圈的辦法提高其抗失穩(wěn)能力。設(shè)置加強圈后圓筒的計算長度應(yīng)在短圓筒的范圍內(nèi)。16.法蘭密封工作原理密封的原理是當(dāng)法蘭通過螺栓壓緊墊片時，使墊片發(fā)生變形，并提供墊片與密封面的壓緊力，以形成壓力介質(zhì)通過密封面的阻力，當(dāng)介質(zhì)通過密封面的阻力大于密封元件兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時，介質(zhì)即被封住。實現(xiàn)密封應(yīng)滿足的條件：預(yù)緊時，預(yù)緊力作用在墊片上的預(yù)緊比壓不低于預(yù)緊密封比壓；工作時，作用在墊片上的剩余比壓不低于工作密封比壓。法蘭的類型及應(yīng)用場合：法蘭的類型有整體法蘭和松式法蘭，整體法蘭分為平焊法蘭和對焊法蘭，平焊法蘭用于溫度、壓力不太高的場合;對焊法蘭用于壓力、溫度較高及有毒、易燃易爆的重要場合。松式法蘭用于壓力較低的場合。法蘭密封面的主要形式，特點及密封可靠性對比：①平面形密封面，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于防腐或襯里。但墊片擠出不易壓緊，用于低壓、小尺寸、無毒、密封要求不高的場合。②凹凸面型密封面，對中性好，密封性好，用于中壓且溫度較高的場合。③榫槽型，對中性好，密封可靠，墊片寬度小，所需壓緊力也小，適用于易燃易爆。有毒及高壓場合。加工、檢修比較困難。17.支座的型式：立式容器支座、臥式容器支座、球形容器支座鞍座的位置尺寸：為使梁跨中截面和支承截面處的彎矩大致相等，設(shè)計時通常取A<=0.2L。臥式容器支座一般采用雙支座支承。原因是當(dāng)采用兩個以上支座時，往往由于基礎(chǔ)不均勻沉陷，導(dǎo)致各支承面水平高度不同志；另外，容器的不圓、不直和受力后的變形不同等很多因素都會使各支點的支反力無法均勻分配，有時反而會導(dǎo)致殼體局部應(yīng)力增大。鞍式支座的固定：為了避免熱脹冷縮在臥式容器內(nèi)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，通常在一臺容器上，總是將F型（固定支座）和S型（活動支座）配對使用。地腳螺栓采用雙螺母緊固，第一個螺母擰緊后應(yīng)倒退一圈，然后用第二個螺母鎖緊，以便能使鞍座能在基礎(chǔ)面上自由滑動。18.在圓柱殼體上開橢圓孔有何好處？橢圓孔的短軸應(yīng)放在圓柱殼軸線的什么方向上？好處是在方便維修、操作的前提下，能盡可能地減小對圓筒殼的強度削弱。因為圓筒殼上σθ=2σφ，橢圓孔的短軸應(yīng)與圓筒殼的軸線平行。19容器上設(shè)置手孔、人孔、觀察孔的目的？壓力容器開設(shè)人孔和手孔是為了設(shè)備內(nèi)件的維修和裝拆。觀察孔用來觀察設(shè)備的內(nèi)部情況。20開孔補強結(jié)構(gòu)：補強圈補強、接管補強。整鍛件補強為什么壓力容器的開孔有時可允許不另行補強？允許不另行補強的開孔應(yīng)具備的條件是什么？容器上的開孔并不是都需要補強，因為壓力容器設(shè)計中常常存在各種強度裕量。例好，接管和殼體的有效厚度往往比計算厚度大；接管根部填角焊縫的部分金屬起到加強作用；焊接接頭系數(shù)小于1，但開孔位置不在焊縫上。這些因素相當(dāng)于對容器進行了加強。所以對于滿足一定條件的開孔接管，可以不予補強。允許不另行補強的開孔應(yīng)具備的條件：①設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa②兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍③接管公稱外徑小于或等于89mm④接管最小壁厚滿足下表要求接管公稱外徑253238454857657689接管最小壁厚3.54.05.06.021.管殼式換熱器分程隔板和折流板的作用:分程隔板的作用是增加流體速度，提高傳熱系數(shù)；折流板的作用是增加流體對流傳熱系數(shù)，改善傳熱效果，同時減少結(jié)垢，在臥式換熱器中，折流析還起支承管束的作用。設(shè)置膨脹節(jié)的作用：減小管、殼間的溫差應(yīng)力。管子和管板的連接方法：脹接，使用溫度不超過300C，壓力不超過4MPa；焊接，除有較大振動及有縫隙腐蝕的情況外，只要材料可焊性好，焊接可用于任何場合；脹焊并用，主要用于密封性能要求較高。承受振動和疲勞載荷。有縫隙腐蝕。需采用復(fù)合管板等場合。換熱管與管板脹接時，管端發(fā)生塑性變形，管板發(fā)生彈性變形。膨脹節(jié)的材料為什么常常使用不銹鋼？原因是：①不銹鋼腐蝕裕量小，膨脹節(jié)厚度可薄些，補償量大。②不銹鋼膨脹節(jié)在同樣的壽命時，其使用應(yīng)力值比碳鋼高，即抗疲勞性能強。③不銹鋼的塑性為碳鋼的一倍，有利于冷成型。22塔設(shè)備塔按結(jié)構(gòu)分：板式塔、填料塔、板和填料的作用是增大兩相介質(zhì)的接觸面積。板式塔和填料塔的主要區(qū)別是內(nèi)件不同，其他部分大致相同。在板式塔中，液體從塔體上部進入，在塔盤上作橫向流動，上升的氣體通過塔盤的孔隙與液體呈錯流接觸，進行傳熱和傳質(zhì)填料塔是以塔內(nèi)堆放的填料作為傳質(zhì)元件，液體自塔頂沿真料表面向下流動，氣相自塔底向上流動，兩相間逆流接觸，進行傳質(zhì)和傳熱。塔盤由氣液接觸元件、塔板、降液板、受液盤、溢流盤、塔圈等組成。塔盤按結(jié)構(gòu)特點分為：整塊式塔盤、分塊式塔盤通道板的作用：采用分塊塔板時，塔體是一個開有人孔的整體，為了進行塔內(nèi)安裝和檢修，使人能進入各層塔板，需要在各層塔板上設(shè)置內(nèi)部通道板。通道板應(yīng)設(shè)置在塔板的中央處，各層模板的通道板最好開在同一垂直位置上，以利于采光和拆卸。填料塔與板式塔相比，不同的結(jié)構(gòu)有液體分布裝置、液體再分布裝置、填料支承。對填料支承的要求：不但要有足夠的強度和剛度，而且要有足夠的自由截面積，使支承處不致發(fā)生液泛。液體分布裝置：使液體沿塔截面的初始分布盡可能均勻。液體再分布裝置：由于塔壁處阻