最新化工设备机械基础习题及答案

1. 化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体如图所示。设起吊重量g=10kn ，求钢绳ab 、bc 及 bd 的受力大小。设bc 、bd 与水平夹角为60 。2. 桅杆式起重机由桅杆d、起重杆ab 和钢丝 bc 用铰链a 连接而组成。p 20kn ， 试求 bc绳的拉力与铰链a 的反力 ( ab 杆重不计 ) 。起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力p，设备重g=30kn ，求水平力p 及绳子3. 拉力 t。4. 悬臂式壁架支承设备重p( kn ) ，壁架自重不计，求固定端的反力。化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设沿塔高受风压q( n m) ，塔高 h( m) ，侧5. 塔与主塔中心相距为e( m) ，主塔重p1 ( kn ) ，侧塔重p2( kn ) 。试求地面基础处的支座反力。6. 梯子由ab 与 ac 两部分在a 处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光滑面上。在ac 上作用有一垂直力p。如不计梯子自重，当p 600n ，=75，h=3m，a 2m 时，求绳的拉力的大小。.7试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积a为 250mm 2，p=10kn 。8.一根直径d=3mm ，长 l=3m 的圆截面杆，承受轴向拉力p=30kn ，其伸长为l=2.2mm 。试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模量e。参考答案9. 一根钢杆，其弹性模量e=2.1 10 5mpa ，比例极限p=210mpa ；在轴向拉力p 作用下，纵向线应变=0.001 。求此时杆横截面上的正应力。如果加大拉力p，使杆件的纵向线应变增加到=0.01 ，问此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确定，为什么？10. 两块 q235-a 钢板用 e4301 焊条对焊起来作为拉杆，b=60mm ，=10mm 。已知钢板的许用应力=160mpa ，对接焊缝许用应力 128mpa ，拉力p=60kn 。试校核其强度。11. 已知反应釜端盖上受气体内压力及垫圈上压紧力的合力为400kn ，其法兰联接选用q235-a 钢制 m24 的螺栓， 螺栓的许用应力=54mpa ，由螺纹标准查出m24 螺栓的根径d=20.7mm ， 试计算需要多少个螺栓( 螺栓是沿圆周均匀分布，螺栓数应取4的倍数 )。12. 简易支架可简化为图示的铰接三角形支架abc 。ab 为圆钢杆，许用应力=140mpa ； bc为方木杆，许用应力=50mpa 。若载荷p=40kn ，试求两杆的横截面尺寸。13. 某设备的油缸，缸内工作压力p=2mpa ，油缸内径d=75mm ，活塞杆直径d=18mm ，已知活塞杆的 =50mpa ，试校核活塞杆的强度。参考答案1-13解：横截面上的应力：mpa因为：mpa，所以该活塞杆的强度不够。14. 一卧式容器，支承在支座a 和 b 上，容器总重g=500kn ，作用于中点，两支座a 、b 的垫板之截面均为长方形，边长a:b 为1:4，若支座下的基础的许用应力=1mpa ，试求垫板截面所需的尺寸。15. 试列出图示各梁的弯矩方程，并画弯矩图，求出m max。16. 一卧式贮耀，内径为1600mm ，壁厚 20mm ，封头高 h=450mm ；支座位置如图，l=8000mm ， a=1000mm 。内贮液体，包括贮罐自重在内，可简化为单位长度上的均布载荷q=28n mm 简化图如 (b)。求罐体上的最大弯矩和弯曲应力。17. 悬臂管道托架上，支承管道重p=8mpa ， l=500mm ，梁用 10 号工字钢，材料的弯曲许用应力=120mpa 。问工字梁的强度是否足够。18. 分馏塔高h=20m ，塔内径为1000mm ，壁厚 6mm ，塔与基础的固定方式可视为固端,作用在塔体上的风载荷分两段计算，q1 =420n/m, q2=600n/m 。求风力引起的最大弯曲应力。19. 一卧式容器筒体部分，总重40kn ，支撑在容器焊接架的托轮上，已知支承托轮a 、b 两轴的直径 d=50mm ，材料的弯曲许用应力=120mpa 。试校核该轴的强度。20. 空气泵的操作杆，右端受力p=8kn,i-i及 ii-ii截面尺寸相同，均为h/b 3的矩形。若操作杆的材料的许用应力=150mpa 。试设计i-i 及 ii-ii截面的尺寸。21. 横梁设计为矩形截面h/b 3 1，许用应力 =160mpa ，求此梁的最大挠度和最大转角。钢材的弹性模量e=2.0 10 5mpa 。图中 p=20kn, q=10kn/m ， l=4m 。参考答案22. 销钉联接，已知p=18kn ，板厚t1 =8mm ， t2 =5mm ，销钉与板的材料相同，许用剪应力=60mpa ，许用挤压应力jy =200mpa ，销钉直径d=16mm ，试校核销钉强度。23. 齿轮与轴用平键联结，已知轴直径d=70mm ，键的尺寸bhl =20 12 100（ mm ），传递的力偶矩 m=2kn m，键材料的许用应力=80mpa ， jy =200mpa ，试校核健的强度。24. 已知圆轴输入功率 na=50kw ，输出功率 nc=30kw ， nb=20kw 。轴的转速 n 100 转分， =40mpa ， 0.5 m， g=8.0 104mpa 。设计轴的直径 d.参考答案 1-24 解：销钉所受的的最大剪应力为：mpa销钉所受的的最大挤压应力为：mpa25. 某搅拌轴材质为 45号钢，其许用应力 =31mpa ，轴的 n 20r/min ，传递功率为 n=5kw 。试求此实心轴的直径。26. 某化工厂的螺旋输送机，输入功率为 7 2kw 。现拟用外径 d=50mm 、内径 d=40mm 的热轧无缝钢管做螺旋的轴，轴的转速 n 150r/min ，材料的扭转许用剪应力 =50mpa ，问强度是否足够 ?27. 某反应器的搅拌轴由功率 n=6kw 的电动机带动，轴的转速 n 40r/min ，由 8910( 外径89mm ，壁厚 10mm) 制成，材料的许用剪应力 =50mpa 。试校核电动机输出额定功率时轴的强度。28. 一带有框式搅拌桨叶的主轴，其受力情况如图所示。搅拌轴由电动机经过减速箱及圆锥齿轮带动。已知电动机的功率为2.8kw ，机械传动的效率为85% ，搅拌轴的转速为5r/min ，轴的直径为 d=75mm ，轴的材料为45号钢，许用剪应力为=60mpa 。试校核轴的强度。29. 试求图示单元体内主应力的大小及方向，并在它们的中间绘出仅受主应力作用的单元体。30 试求图示各单元体内主应力的大小及方向，并在它们中间绘出仅受主应力作用的单元体。.参考答案1-30 （ c）解：主应力为：mp amp a受主应力作用的单元体如下图中的蓝色线条所表示的：31 链环由直径d=20mm 的圆钢制成，距离a=50mm 。钢材的许用应力=100mpa 。如果图示链.环有缺口，其许可拉力p 为多大？如果将缺口焊好，则其许可拉力p为多大？32 手摇铰车如图所示。轴的直径d=30mm ，材料为q235 钢， =80mpa 。试按第三强度理论求铰.车的最大起重量p。33 电动机的功率为9kw ，转速为 715r/min ，皮带轮直径d=250mm ，主轴外伸部分l=120mm ，主.轴直径d=40mm 。若=60mpa ，试用第三和第四强度理论来校核主轴的强度。34 千斤顶的螺杆由q235-a 钢制成，内径d1 =32mm ，最大升高l=30mm 。若起重量p=50kn ，两.端支座看成上端自由、下端固定，许用应力=160mpa ，用折减系数法校合其稳定性。35 铸铁管外径d=200mm ，内径 d=120mm ，长 l=3000mm ，两端看成铰链支座。铸铁的许用应力.=80mpa 。求此管最大许可压力。习题参考答案1.2.3.4.5.6.7.8.9.不能用虎克定律计算横截面上的正应力，因为此时应力已远远超出弹性范围。10.故，强度足够。11.12.13.14.15.(a) (b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)