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