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60。 2.桅桿式起重機(jī)由桅桿D、起重桿AB和鋼絲BC用鉸鏈A連接而組成。P20KN，試求BC繩的拉力與鉸鏈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T。 4.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。  5.化工廠的塔設(shè)備，塔旁懸掛一側(cè)塔。設(shè) 沿塔高受風(fēng)壓q(Nm)，塔高H(m)，側(cè)塔與主塔中心相距為e(m)，主塔重

2、P1(KN)，側(cè)塔重P2(KN)。試求地面基礎(chǔ)處的支座反力。   6.梯子由AB與AC兩部分在A處用鉸鏈聯(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)P600N，a=75，h=3m，a2m時(shí)，求繩的拉力的大小。 .7試用截面法求各桿件所標(biāo)出的橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力。桿的橫截面面積A為250mm2，P=10KN。 8.一根直徑d=3mm，長L=3m的圓截面桿，承受軸向拉力P=30KN，其伸長為L=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9.一根鋼桿，其彈性模量E=2.1×105MPa，比例極

3、限sp=210MPa；在軸向拉力P作用下，縱向線應(yīng)變e=0.001。求此時(shí)桿橫截面上的正應(yīng)力。如果加大拉力P，使桿件的縱向線應(yīng)變增加到e=0.01，問此時(shí)桿橫截面上的正應(yīng)力能否由虎克定律確定，為什么？10.兩塊Q235-A鋼板用E4301焊條對焊起來作為拉桿，b=60mm，d=10mm。已知鋼板的許用應(yīng)力s=160MPa，對接焊縫許用應(yīng)力s128MPa，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s=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

4、(螺栓是沿圓周均勻分布，螺栓數(shù)應(yīng)取4的倍數(shù))。 12.簡易支架可簡化為圖示的鉸接三角形支架ABC。AB為圓鋼桿，許用應(yīng)力s=140MPa；BC為方木桿，許用應(yīng)力s=50MPa。若載荷P=40KN，試求兩桿的橫截面尺寸。 13.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，已知活塞桿的s=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：MPa因?yàn)椋?MPa，所以該活塞桿的強(qiáng)度不夠。 14.一臥式容器，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方形，邊長a:b為1:4，若支座下的基礎(chǔ)的許用應(yīng)力s

5、=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，并畫彎矩圖，求出Mmax。 16.一臥式貯耀，內(nèi)徑為f1600mm，壁厚20mm，封頭高H=450mm；支座位置如圖，L=8000mm，a=1000mm。內(nèi)貯液體，包括貯罐自重在內(nèi)，可簡化為單位長度上的均布載荷q=28Nmm簡化圖如(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號工字鋼，材料的彎曲許用應(yīng)力s=120MPa。問工字梁的強(qiáng)度是否足夠。 18.分餾塔高H=20m，塔內(nèi)徑為f1000mm，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

6、段計(jì)算，q1=420N/m,q2=600N/m。求風(fēng)力引起的最大彎曲應(yīng)力。 19.一臥式容器筒體部分，總重40KN，支撐在容器焊接架的托輪上，已知支承托輪A、B兩軸的直徑d=50mm，材料的彎曲許用應(yīng)力s=120MPa。試校核該軸的強(qiáng)度。 20.空氣泵的操作桿，右端受力P=8KN,I-I及II-II截面尺寸相同，均為 h/b3的矩形。若操作桿的材料的許用應(yīng)力s=150MPa。試設(shè)計(jì)I-I及II-II截面的尺寸。 21.橫梁設(shè)計(jì)為矩形截面h/b31，許用應(yīng)力s=160MPa，求此梁的最大撓度和最大轉(zhuǎn)角。鋼材的彈性模量E=2.0×105MPa。圖中P=20KN,q=10KN/m，l=4m

7、。參考答案 22.銷釘聯(lián)接，已知P=18KN，板厚t1=8mm，t2=5mm，銷釘與板的材料相同，許用剪應(yīng)力t=60MPa，許用擠壓應(yīng)力sjy=200MPa，銷釘直徑d=16mm，試校核銷釘強(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b×h×l=20×12×100（mm），傳遞的力偶矩m=2KN·m，鍵材料的許用應(yīng)力t=80MPa，sjy=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n100轉(zhuǎn)分，t=40MPa，f0.5°m，G=8.0&#

8、215;104MPa。設(shè)計(jì)軸的直徑d.參考答案1-24 解：銷釘所受的的最大剪應(yīng)力為： MPa銷釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為： MPa 25.某攪拌軸材質(zhì)為45號鋼，其許用應(yīng)力t=31MPa，軸的n20r/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72KW?，F(xiàn)擬用外徑D=50mm、內(nèi)徑d=40mm的熱軋無縫鋼管做螺旋的軸，軸的轉(zhuǎn)速n150r/min，材料的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力t=50MPa，問強(qiáng)度是否足夠?27.某反應(yīng)器的攪拌軸由功率N=6KW的電動機(jī)帶動，軸的轉(zhuǎn)速n40r/min，由f89×10(外徑89mm，壁厚10mm)制成，材料的許用剪應(yīng)力

9、t=50MPa。試校核電動機(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。攪拌軸由電動機(jī)經(jīng)過減速箱及圓錐齒輪帶動。已知電動機(jī)的功率為2.8KW，機(jī)械傳動的效率為85%，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為5r/min，軸的直徑為d=75mm，軸的材料為45號鋼，許用剪應(yīng)力為t=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： MPa MPa 受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線條所表示的： 31.鏈環(huán)由

10、直徑d=20mm的圓鋼制成，距離a=50mm。鋼材的許用應(yīng)力s=100MPa。如果圖示鏈環(huán)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？ 32.手搖鉸車如圖所示。軸的直徑d=30mm，材料為Q235鋼，s=80MPa。試按第三強(qiáng)度理論求鉸車的最大起重量P。 33.電動機(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 s=60MPa，試用第三和第四強(qiáng)度理論來校核主軸的強(qiáng)度。 34.千斤頂?shù)穆輻U由Q235-A鋼制成，內(nèi)徑d1=32mm，最大升高l=30mm。若起重量P=50KN，兩端支座看成上端自

11、由、下端固定，許用應(yīng)力s=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l=3000mm，兩端看成鉸鏈支座。鑄鐵的許用應(yīng)力s=80MPa。求此管最大許可壓力。習(xí)題參考答案1.2.3.4.5.6.7. 8.9. 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。10. 故，強(qiáng)度足夠。11.12.  13.14.15.(a)(b) (c)(d) (e)(f) (g)(h) (i)(j) (k)(l) (m)(n)16.17.

12、18. 19.  所以，強(qiáng)度不夠20.21.22.抗剪:抗擠:23.24.銷釘所受的的最大剪應(yīng)力為： MPa銷釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為： MPa 25.  26.   強(qiáng)度足夠27.軸的外徑:    強(qiáng)度足夠28.   強(qiáng)度足夠29.計(jì)算主應(yīng)力和方向的公式為：    將(a)(b)(c)各題帶入得： (a)   (b)  (c) 30.主應(yīng)力為： MPa MPa 受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍(lán)色線條所表示的：31.A點(diǎn)受彎矩和力的組合作用  其中