化工设备机械基础试题含答案

1、题号-一一-二二-三四总分总分10201060100得分、填空题（共4小题，每空1分，共计10 分）1 .已知杆件作用力如图示，F仁8kN, F2=20kN, F3=8kN,F4=4kN,则AC段轴力为 8 kN ，CD段轴力为卫伞厘 皐尹 j 岛-12 kN ，DB段轴力为 -4 kN 。二“ 一_二T"2 .提高梁抗弯强度的主要措施有（1）合理安排梁的受力情况；（2） _选用合理截面_ ；（ 3） _采 用变截面梁。3 .长圆筒失稳后出现_2_个_波，短圆筒失稳后出现 _3_个及以上_的波数。4 开孔补强的设计原则是 _等面积补强法_的设计原则和 _塑性失效补强_的设计原则。二、

2、选择题（共10小题，每题2分，共计20分）1 左端固定的圆截面直杆受扭转力偶作用，如图1所示，杆中的最大扭矩|Tma*为（B ） kN m。A. 6 B7 C . 8 D . 92 .简支梁受集中力作用，如图2所示，以下结论中（C）是错误的。A. AC段，剪力表达式为m(TQx卡B. AC段,弯矩表达式为x 、3.铸铁拉伸试验破坏由什么应力造成？破坏断面在什么方向？以下结论哪一个是正确的?A.B.C.D.切应力造成, 切应力造成, 正应力造成, 正应力造成,破坏断面在与轴线夹角 破坏断面在横截面；破坏断面在与轴线夹角 破坏断面在横截面。45o方向;45o方向;4 .工作压力为10Mpa容积为2

3、m的乙烯贮罐属于（C )。A.I类容器B.n类容器C.川类容器D.不上类5.最终在图纸上标注的厚度为（A）。A.名义厚度B.计算厚度C.设计厚度D.毛坯厚度6.目前国内外广泛采用的中低压容器封头是(D）。A.锥形B.蝶形C.半球形D.椭圆形7.对于存储有毒介质的法兰密封面型式，一般不选用（A )。A.平面型B.凹凸面型C.榫槽面型8.对于薄壁圆筒内压容器来说，理论上筒壁上环向压力是经向压力的（C ）倍。A. 1/2B.1C.2D.4B ）。厚壁管补强整体锻件补强9 下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（A.补强圈补强 B多层包扎补强C10 压力容器标准法兰不包括（D ）。A.甲型平焊法兰B

4、 乙型平焊法兰C 长颈对焊法兰D 短颈对焊法兰三、是非题（共10小题，每题1分，共计10分）1 若要构件在外力作用下能够安全可靠地进行工作，则构件需要满足强度条件、刚度条件和稳定性条件。（V）2 .胡克定律指出在拉伸和压缩过程中，应力和应变成正比关系。（V）3 应力集中因数反应的是应力集中的程度。（V）4 因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以不论在任何情况下，都必须首先考虑采用半球形封头。（X）5 圆筒形容器上开椭圆孔时，为降低开孔边缘的应力集中程度，应使椭圆的长轴椭圆孔之长轴平行于筒体轴线。（X）6 介质与压力一定，壁厚越大，薄膜应力就越小。（X）7容器法兰与管法兰的 PN DN相同

5、时可以相互代用。（X）8.外压和真空容器不应以内压进行压力试验。（X）9 压力容器孔边应力集中的程度与孔径大小、器壁厚度及容器直径等因素有关。（V）10.轮齿折断是轮齿失效的主要形式之一。（V）四、分析、计算题（共60分）1 .图示结构，分别画出受力图分析 AB BC杆的受力。（6分）（3分）2 .变截面直杆受力如图，已知A1=400mrli, A=300mr解：（1）画轴力图（2分）（2）求最大应力（3分）；=100Mpa，试校核杆件的强度。（7分）CD<1maxFnab 35 103A400FnBC 27 103A一 400Fncd 27 103ABBC300二 90MPa= 87.

6、5MPa （ 1 分）二 67.5MPa（1 分）（1 分）62kNB ' CnTkN（3 ）强度校核二 max=90MPa <（2 分）3 .图示传动轴，A轮输入功率 PA=50kV，B、C轮输出功率 PB=30kVy PC=20kVy轴的转速 n=300r/min。1）画轴的扭矩图，并求Tmax 2）若将轮A置于B、C轮之间，哪种布置较合理？ （8分）T出）X1 e f 1114 .图示外伸梁,F=500N, a=0.4m,材料的c=120MPao试画出弯矩图，并按弯曲正应力强度准则设解：（1）计算外力偶矩50Ma =95491592N m （1 分）30030M b =95

7、49955N m （1 分）30020M c =9549637N m300（1分）画传动轴的扭矩图（1分）得：| Tmax |仁 1592kN m（ 1 分）（2）将轮A置于B、C轮之间，画扭矩图（1分）得：| Tmax| 2 = 955kN m < | Tmax| 1（1 分）可见，后一种布置较前种布置合理。（1分）计圆截面直径do （7分）解：（1）画梁的弯矩图求最大弯矩（3分）M max 二 Fa （ 1 分）（2 ）强度计算由正应力强度准则M maxWzM max0.1d3十（2 分）二 maxMmax0.1 二500 0.4 100.1 120=25.5mm（1 分）所以，梁的

8、直径取 d=26mm5. 图示为一厂房的牛腿柱，设由房顶传来的压力 P1=100KN由吊车梁传来压力P2=30KN已知e=0.2m, b=0.18m，问截面边h为多少时，截面不出现拉应力。并求出这时的最大压应力。（7分）解：（1 ）求内力：M=R e=6KN.m （1 分）N=R+F2=100+30=130KN（ 1 分）（2 ）求应力：130 1036 1062 -0.18 h 0.18 h /6=0 （2 分）/ h=276.9mm，取 h=280mm（ 1 分）+max130 1036 1060.18 0.28 0.18 0.28 2/6工 5.13 MPa （2 分）6. 有一圆筒形乙

9、烯罐， 内径Di=1600mm壁厚3 n=16mm计算压力为pc=2.5MPa,工作温度为-3.5 C, 材质为Q345R采用双面焊对接接头，该材料常温和设计温度下的许用应力为170Mpa,常温屈服强度为345Mpa，厚度附加量C=3mm试校核贮罐强度。（6分）解（1）确定参数：Di =1600mm S n =16mm tw=-3.5 C； pc=2.5MPa；$ =0.85 （双面焊对接接头 ,局 部探伤）Q345R 常温下的许用应力：5 = 170 MPa设计温度下的许用应力：；:七=170 MPa常温度下的屈服点：C = 345 MPa有效壁厚：S e = S n C = 16 3 =

10、13 mm（参数确定总计2分）（2 ）强度校核最大允许工作压力Pw Pw -2 汀逹D *、.e2 170 0.85 131600 13=2.33 MPa（2分） Pc > Pw 该贮罐强度不足（2分）7. 某化工厂反应釜，内直径 1400mm设计温度170C、工作压力 1.5MPa,釜体上装有安全阀，其 开启压力1.6 MPa。釜体材料0Cr18Ni10Ti钢板，双面对接焊、全部无损检测，厚度负偏差0.8mm,腐蚀裕量0,该材料常温许用应力为137Mpa,设计温度下的许用应力为134.2Mpa。试确定反应釜筒体和该反应釜标准椭圆形封头的厚度。（12分）解：（1）设计参数确定设计压力p=

11、1.6 MPa （取安全阀的开启压力），计算压力pc= p=1.6 MPa （题中未给出确定液拄 静压力的条件，故取其为零）；（2分）0Cr18Ni10Ti 钢在 20C时、=137 MPa在 170C时、（=134.2 MPa厚度附加量 C=C+C=0.8mm （1分）焊接接头系数=1"0 （对接双面焊、全部无损检测）；（1分）（2）筒体厚度确定PcDi2汀-Pc1.6 14002 134.2 1.0 -1.6=8.4mm;（2 分）8.4+0.8=9.2mm ,按钢板厚度规格向上圆整得名义厚度10mm （1 分）（3）封头厚度确定采用标准椭圆形封头，计算厚度为:KpcDi2刁-0

12、.5pc1.00 1.6 14002 134.2 1.00.5 1.6=8.37 mm（2 分）;C2 G =8.37 0 0.8 “仃亦，按钢板厚度规格向上圆整得; 10mm。（ 1 分）有效厚度、e =、n -C = 10 -0.8 = 9.2mm （1 分）0.15%Di 二狀 1400 = 2.1mm.;9.2mm> 2.1mm,满足标准椭圆封头有效厚度不得小于其内直径0.15%的要求。（1分）8. 如图，是一个原料混合罐，介质为醋酸甲酯、甲醇、醋酸、苯，设备总重为2540Kg，充水重10480kg , 设备总长约4930，筒体长度4000，公称直径1500筒体材料022Cr17Ni12Mo2，若选择BI带垫板鞍 式支座是否合适（该鞍座最大允许载荷272kN）,如果合适正确标记出此对鞍式支座，并设计位置。（7分）解.XTH T ? 1J i T ： ；!（1）根据设备公称直径1500mm及实际承载能力约100KN,确定选择重型 B、包角为120°1 !带垫板的鞍式支座合适，Q远小于Q ; （ 2分）（2）鞍座标记为JB/4712.1-2007鞍座 B I 1500-F （1 分）JB/4712.1