化工設(shè)備機械基礎(chǔ)習(xí)題及答案

1、3.1.化工廠安裝塔設(shè)備時，分段起吊塔體如圖所示。設(shè)起吊重量G=1OKN，求鋼繩AB、BC及BD的受力大小。設(shè)BC、BD與水平夾角為60C。2.桅桿式起重機由桅桿D、起重桿AB和鋼絲BC用鉸鏈A連接而組成。P=20KN,試求BC繩的拉力與鉸鏈A的反力（AB桿重不計）。起吊設(shè)備時為避免碰到欄桿，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，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(N/m),塔高H(m),側(cè)塔與主塔中心相距為e(m)，主塔重P(KN),側(cè)塔重P(KN)。試求地面基礎(chǔ)處的126.支座反力。梯子

2、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。如不計梯子自重，當(dāng)P=600N,=75C,h=3m,a=2m時，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。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AL=2.2mmo試求此桿橫截面上的應(yīng)力與此材料的彈性模量E。參考答案一根鋼桿，其彈性模量E=2.1xlO5MPa,比例極限Gp=210MPa；在軸向拉力P作用下，縱向線應(yīng)變=0.001。求此時桿橫截面上的正應(yīng)力。如果加大拉力P,使桿件的縱向

3、線應(yīng)變增加到=0.01,問此時桿橫截面上的正應(yīng)力能否由虎克定律確定，為什么？兩塊Q235-A鋼板用E4301焊條對焊起來作為拉桿，b=60mm,5=10mm。已知鋼板的許用應(yīng)力G=160MPa，對接焊縫許用應(yīng)力G=128MPa，拉力P=60KN。試校核其強度。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4OOKN，其法蘭聯(lián)接選用Q235-A鋼制M24的螺栓，螺栓的許用應(yīng)力=54MPa,由螺紋標(biāo)準(zhǔn)查出M24螺栓的根徑d=20.7mm，試計算需要多少個螺栓（螺栓是沿圓周均勻分布，螺栓數(shù)應(yīng)取4的倍數(shù)）。12.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=140MPa

4、；BC為方木桿，許用應(yīng)力=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=i8mm，已知活塞桿的=50MPa，試校核活塞桿的強度。參考答案1-13.解：橫截面上的應(yīng)力：MPa因為：MPa，所以該活塞桿的強度不夠。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，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=iMPa，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M。max16.一臥式貯耀，內(nèi)徑為1600mm,壁厚20mm,

5、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=28N/mm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G=120MPa。問工字梁的強度是否足夠。20.18.分餾塔高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)載荷分兩段計算，qi=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

6、輪A、B兩軸的直徑d=50mm，材料的彎曲許用應(yīng)力G=120MPa。試校核該軸的強度。空氣泵的操作桿，右端受力P=8KN,I-I及II-II截面尺寸相同，均為唧9=3的矩形。若操作桿的材料的許用應(yīng)力G=150MPa。試設(shè)計I-I及II-II截面的尺寸。21.橫梁設(shè)計為矩形截面hb=3:1,許用應(yīng)力=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 xl05MPa。圖中P=20KN,q=10KN/m,l=4m。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jy=200MPa,銷釘直徑d=l6m

7、m，試校核銷釘強度。23.齒輪與軸用平鍵聯(lián)結(jié)，已知軸直徑d=70mm，鍵的尺寸bxhxl=20 x12x100（mm），傳遞的力偶矩m=2KNm，鍵材料的許用應(yīng)力T=80MPa,jy=200MPa，試校核健的強度。24.已知圓軸輸入功率N=50KW，輸出功率N=30KW,N=20KW。軸的轉(zhuǎn)速n-100轉(zhuǎn)/分,ACBT=40MPa,=0.5/m,G=8.0 xl04MPa。設(shè)計軸的直徑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某攪拌軸材質(zhì)為45號鋼，其許用應(yīng)力=31MPa,軸的n=20r/min,傳遞功率為N=5KW。試求此實心軸的直徑。某化工廠

8、的螺旋輸送機，輸入功率為7.2KW?，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n=150r/min，材料的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力=50MPa，問強度是否足夠？某反應(yīng)器的攪拌軸由功率n=6KW的電動機帶動，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=50MPa。試校核電動機輸出額定功率時軸的強度。一帶有框式攪拌槳葉的主軸，其受力情況如圖所示。攪拌軸由電動機經(jīng)過減速箱及圓錐齒輪帶動。已知電動機的功率為2.8KW，機械傳動的效率為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=60

9、MPa。試校核軸的強度。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:仍=f匕+二|(-20+30)4-1-20-30+4X201=37L匚iC-j二MPaMPa受主應(yīng)力作用的單元體如下圖中的藍色線條所表示的: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=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，則其許可拉力尸為多大？32手搖鉸車如圖所示。軸的直徑d=30mm,材料為Q235鋼，=80MP

10、a。試按第三強度理論求鉸.車的最大起重量P。血L他-6.33電動機的功率為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=60MPa,試用第三和第四強度理論來校核主軸的強度。千斤頂?shù)穆輻U由Q235-A鋼制成，內(nèi)徑=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=160MPa，用折減系數(shù)法校合其穩(wěn)定性。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.=80MPa。求此管最大許可壓力。習(xí)題參考答案1.2.3.4.5.12.9.1-1F

11、二P二1（昨CF=:衛(wèi)二40眾Fd2-2F二0cr=01-1月=P=pa=/=40胚2-2F=2P=加KNcr-2PA1-1F=P=10PCF=40Wa2-2F=P=1OKNPCT=MPa不能用虎克定律計算橫截面上的正應(yīng)力，因為此時應(yīng)力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出彈性范圍。10.故，強度足夠。11.13.尸蘭QJ4=33MPtJtr%414.15.(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)22.(m)(n)22.22.16.17.18.19.所以，強度不夠20.21.抗擠:抗剪:27.23.P=57KNbl=S3MPay27.27.24.銷釘所受的的最大剪應(yīng)力為:27.27.MPa27.27.銷釘所受的的最大擠壓應(yīng)力為:MPa25.26.強度足夠軸的外徑:強度足夠28.強度足夠計算主應(yīng)力和方向的公式為:將(a)