化工设备机械基础电子教案

化工设备机械基础电子教案

XX教案20XX-20XX学年第1学期课程名称化工设备机械基础授课对象化工（含化工专升本）

授课教师职称副教授教材版本赵军《化工设备机械基础》

参考书XX学院教务处印制《化工设备机械基础》教案（首页）

20XX-20XX学年第1学期主讲教师院（系）部化学化工学院教研室化工教研室职称副教授学历本科课

程名称化工机械基础课程类别专业必修课课程序号课程代码授课专业化学工程与工艺总学时62讲授

62实验上机其它学分3课程性质和目的《化工设备机械基础》是化工工艺类专业一门综合性的机械

类技术基础课，包括工程力学基础（静力学、材料力学）、化工设备设计基础和机械传动三大部分。

其任务是使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、

使用、管理和维护打下基础。具体为：

1、掌握对化工设备中的受力构件进行强度、刚度和稳定性计算的基本理论和方法。

2、能为常用化工设备合理地选择材料。

3、掌握化工设备通用零部件的选用方法。

4、了解压力容器监察管理法规。

2、工程力学是课程教学的核心内容，是学好其他部分内容的基础，应着重抓好。其余教学内容

则可根据各专业的特点和安排学时（或学分）的多少选择讲授。对化工工艺专业则要抓好化工设备

设计基础，而机械传动部分可不作为重点。讲课要结合化工行业的实际，并允许对教学内容做必要

调整和组合。

3、考核方式以闭卷为上，三时成绩在期评成绩中应占有一定的比重。

教材与参考书1、赵军等编，《化工设备机械基础》（第二版），化学工业出版社，2022年；

2、董大勤主编，《化工设备机械基础》，化学工业出版社，2002年。

3、张新占主编,《T程力学》（上）、（下），西北T业大学出版社，2001年.

4、潘永亮主编，《化工设备机械设计基础》，科学出版社，1999年;

《化工设备机械基础》教案序号第1次课周次1学时2授课时间20XX年X月X日章节名称1.物体

的受力分析和静力平衡方程1.1静力学基本概念1.2约束和约束反力1.3分离体和受力弱教学目的

与要求1、使学生掌握力、刚体、平衡等静力学基本概念。

2、使学生掌握约束和约束反力概念。

3、使学生学会画受力图。

重点与难点重点：1力、刚体、平衡等静力学基本概念。

2约束:和约束反力概念。

3学会画受力图。

难点：学会画受力图。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业.

基本教学内容：

概述工程力学是一门研究物体机械运动及构件强度、刚度和稳定性的科学。

工程力学的两个基础部分：静力学和材料力学。

为保证构件正常工作，构件应当满足以下要求：(1)强度要求(2)刚度要求(3)稳定性要求1.1静

力学基本概念一、力的概念及作用形式力：物体间相互的机械作用，单位：N,kN,力是矢量，F或

F表示，既有大小又有方向力的三要素：大小，方向，作用点按力的作用方式分类可分为：表面力

和体积力(eg.重力，磁力)

按作用面积大小可分为：集中力和分布力(kN/m)

二、刚体的概念刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。它是抽象化概念，是一种变形很小情况

下的理想模型。

静力学中主要研究物体所受力系的简化及平衡条件，不研究变形，故可视为刚体。

三、平衡的概念平衡状态：物体相对于地球静止或作匀速直线运动时的状态。是物体机械运动

的特殊情形。并将作用于该物体上的力系称为平衡力系。

平衡力系：物体处于平衡状态时的力系。

二力平衡原理（公理）：作用于刚体上的两个力平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等,

方向相反，并作用在同一直线上（等值、反向、共线）

二力构件：只受两力作用且处于平衡的构件，特点是：两力必沿作用点的连线。

加减平衡力系原理（公理）：在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，

并不改变原力系对刚体的作用效应。

力的可传性原理：作用于刚体上的力，可沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变它对刚体

的作用效应。故作用于刚体上力的三要素是大小、方向、作用线。

四、作用和反作用定律作用和反作用定律：两物体间相互作用的力总是大小相等，作用线相同

而指向相反，分别作用在这两个物体上。（重力与支持力）

作用于与反作用力不能与两力平衡中的一对平衡力混淆。

1.2约束和约束反力自山体；能在空间作任意位移的物体，eg.飞机、火箭、卫星等。

非自由体：位移受到某些限制的物体，eg.悬挂着的灯。

主动力：能使物体运动或有运动趋势的力，eg.重力、电磁力、风力等，工程上也称为载荷。

约束：阻碍非自由体运动的限制条件，eg.绳索就是灯的约束，铁轨是火车的约束。

约束反力：约束对物体的作用力，eg.T就是绳索对灯的约束反力。

典型（平面）约束类型：

（1）柔索约束：绳子、链条、皮带、钢丝等柔性物体。绳索对物体的约束反力，作用点在接触点，

方向沿绳索的中心线，而背离物体。

重点与难点重点：1合力投影定理。

2力矩、力偶和力的平移。

3力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

难点：力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

1.4力的投影合力投影定理一、力的投影概念从力矢量F的两端AB分别向x轴作垂足a,b,线

段ab称为力F在x轴上的投影。

二、力在直角坐标轴上投影力F在x(y)轴上的投影：从力F的起点A,终点B向ox(oy)轴

作垂线得垂足a、b,线段ab称力F在x(y)轴上的投影。

若已知F的大小及其与x轴所夹的锐角a,则有：

力在坐标轴上的投影的特性：a.标量b.符号，ab与x轴同向为正c.平行力且等值时在坐标轴上投

影相同d.力平行移动后投影值不变三、合力投影定律合力：若一个力对刚体的作用效果与一个力系

等效，则此力称为该力系的合力，该力系中的各个力称为此合力的分力。

合力投影定律：合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。

1.5力矩力偶一、力矩力矩：力的大小和力臂的乘积。

力偶：大小相等、作用相平行的两个反向力组成的力系，

力偶矩：力的大小和力偶臂的乘积。

力偶的性质：力偶无合力、力偶与位置无关、力偶矩大小转向不变时、力偶系可由力偶代替。

二、力偶与力偶矩力偶作用面：力偶中两力所在的平面。

力偶臂：两力作用线间的垂直距离，以d表示。

力偶的特点：对刚体只产生转动效应而没有移动效应，力偶不能与一个力等效或平衡，只能被

力偶平衡。

力偶矩：以乘积F.d作为度量力偶对物体的转动效应的物理量，记作m(F,F)或m=+-Fd,力

偶矩为代数量，力偶矩转向为逆时针时为正，单位N-m(kN-m)与力矩同。

力偶中两力对其作用面内任一点的矩的代数和恒等于力偶矩。

力偶的特性：a.大小转向不变，力偶可在平面内任意移动或改变F、d的大小。C.力偶可移到与

作用平面平行的平面内而不改变其作用效果。

力偶的三要素：力偶矩的大小、转向、作用平面。

1.6力的平移力的平移定理：作用在刚体上的力可平行移动到刚体内任一点，但必须同时附加一

个力偶，其力偶矩等于原力F对平移点的矩。

1.7平面力系的简化合力矩定理一、平面力系的简化平面力系：各力的作用线都分布在同一平面

内，既不汇交于同一点，又不完全平行。

平面力系向其作用面内任一点简化，得到主矢WR和主矩Mo。

二、平面力系简化结果讨论：

若「RWO,Mo=0,则原力系简化为一个合力XR,并通过简化中心的原力系的合力。

若BR=0,MoWO,则原力系简化为一个力偶，力偶矩等于原力系对简化中心的主矩，与简化中

心位置无关。

若F'RWO,MoWO,则此力系可进一步简化为一个合力，使d=Mo/F'R,转移力偶。

若『R二0,M。=0,则原力系为平衡力系三、合力矩定理合力矩定理：当平面力系可以合成为一

个合力时，则其合力对于作用点内任一点的矩，等于力系中各分力对同一点的矩的代数和。

例：1-3,1-4作业布置：

课后自我总结分析:

《化工设备机械基础》教案序号第3次课周次2学时2授课时间20XX年X月X日章节名称1.物体

的受力分析和静力平衡方程1.8平面力系的平衡方程1.9空间力系教学目的与要求1、使学生掌握

平面力系的平衡方程。

2、复习上节学到的力学基本概念，求解平衡系统的约束反力。

重点与难点重点：平面力系的平衡方程。

难点：利用平面力系的平衡方程求解约束反力。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

1.8平面力系的平衡方程物体在平面力系作用下处于平衡的充分必要条件：

若主矢量FR'=0,主矩=0,则为平衡力系例1-5例1-6例1-7例1-8例1-9求解物体平衡问题的

解题方法和步骤：

①确定研究对象，取分离体，画受力图。注意刚体之间作用力与反作用力之间的关系。

②选取合适的坐标轴，列静力平衡方程。为例便于计算，坐标轴的方位应尽量与较多的力平行

或垂直；

矩心尽量选在未知力作用线的交点上。

③解平衡方程，求解未知力。

1.9空间力系若作用在物体的力系中各力的作用线不在同一平面内，则称该力系为空间力系。

一、力在直角坐标轴上的投影一次投影法二次投影法合力投影定理同样适用于空间力系。

二、力对轴的矩一一合力矩定理同样适用于空间力系。

三、空间力系的平衡方程公式(1-22)

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第4次课周次3学时2授课时间2022年9月19日章节名称2.拉伸、

压缩与剪切2.1釉向拉伸与压缩的概念和实例2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力2.3轴向拉伸

或压缩时横截面上的应力2.4轴向拉伸与压缩时的变形2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能2.6拉

伸和压缩的强度计算教学目的与要求1、使学生掌握直杆轴向拉伸及压缩的内力和应力的求解。

2、使学生掌握直杆轴向拉伸和压缩时的变形的求解。

重点与难点重点：宜杆轴向拉伸及压缩应力的求解。

难点：直杆轴向拉伸及压缩应力的求解。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

概述一、材料力学的基本假设⑴连续性假设⑵均匀性假设⑶各向同性假设⑷小变形假设二、杆件的

基本受力与变形形式①轴向拉伸与压缩②剪切③扭转④弯曲2.1轴向拉伸与压缩的概念和实例一、

内力的概念在材料力学中，凡作用在杆件上的载荷和约束反力均称为外力。杆件受外力而变形时，

杆件内部各部分之间的相互作用力称为内力。

二、截面法轴力取构件的一部分为研究对象，利用静力学平衡方程求内力的方法，称为截面法。

截面法求内力可按以下三个步骤进行；

1）截沿欲求内力的截面，用假想平面把杆件分成两部分。

2）代取其中一部分为研究对象，画出其受力图。在截面上用内力代替移去部分对留下部分的作

用。

3）求列出研究对象的静力平衡方程，确定未知的内力。

2.2轴向拉伸或压缩时横截面上的内力轴向拉伸、轴向压缩拉力，符号为正；

压力，符号为负。

2.3轴向拉伸或压缩时横截面上的应力一、应力的概念应力：单位面积上的内力。

二、轴向拉伸和压缩时横截面上的正应力横截面上的正应力s可以直接表示为2.4轴向拉伸与

压箔时的变形一、纵向变形单位长度的伸长量来表征杆件变形的程度，称为线应变或相对变形。

二、胡克定律胡克定律：当应力不超过比例极限时，则正应力与纵向线应变成正比。

三、横向变形在轴向力作用下，杆件沿轴向的伸长（缩短）的同时，横向尺寸也将缩小（增大）。

四、泊松比实验表明，对于同一种材料，当应力不超过比例极限时，横向线应变与纵向线应变

之比的绝对值为常数。比值V称为泊松比。

2.5材料在拉伸和压缩时的力学性能一、材料在拉伸时的力学性能1、低碳钢在拉伸时的力学性

能（1）材料的刚度指标：第I阶段弹性阶段（2）材料的强度指标：第H阶段屈服阶段、第III阶段

强化阶段、第N阶段局部变形阶段（3）材料的塑性指标（4）冷作硬化现象2、其它材料在拉伸时

的力学性能二、材料在压缩时的力学性能2.6拉伸和压缩的强度计算一、极限应力、许用应力和安

全因数二、拉伸和压缩时的强度条件计算例题2-3、2-4>2-5作业布置：

课后自我总结分析；

《化工设备机械基础》教案序号第5次课周次3学时2授课时间2022年9月22日章节名称2.拉伸、

压缩与剪切2.7应力集中的概念2.8剪切与挤压的实用计算教学目的与要求1、使学生了解应力集

中的概念。

2、使学生掌握剪切与挤压的实用计算。

重点与难点重点：1应力集中的概念。2剪切与挤压的实用计算。

难点：剪切与挤压的实用计算。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业,

基本教学内容：

2.7应力集中的概念应力集中：等截面直杆应力均匀分布，但当截面有突变时，如有切口、圆孔、

螺纹等，应力不再均匀分布，如图开有圆孔的薄板，应力急剧变化，这种因构件截面尺寸突然变化

而引起的局部应力急剧增大的现象称为应力集中。

2.8剪切与挤压的实用计算一、剪切的实用计算剪力：用截面法沿剪切面截开，可能与裁面相切

的内力Q，称为剪力，可用平衡方程求解。

剪应力：对剪切构件用单位面积上平行于截面的内利来衡量内力的集度，单位MPa。

用公式求得的为名义剪应力（实际剪应力在截面上分布不均匀）或平均剪应力。

剪切强度计算二、挤压的实用计算剪切构件除受到剪切外还受到挤压作用，作用在作用面上的

压力称挤压力，用p表示，即压力的作用面称挤压面。

材料的许用挤压应力。

挤压面为平面时，挤压面积Ap等于挤压面；

当挤压面为圆柱时，挤压面积Ap为圆柱投影面积。

例2-6例2-7作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第6次课周次4学时2授课时间2022年9月26日章节名称3.扭转

3.1扭转的概念和实例3.2扭转时外力和内力的计算3.3纯剪切3.4圆轴扭转时的应力教学目的与

要求1、使学生掌握扭转的概念和实例。

2、使学生掌握扭转时外力和内力的计算。

重点与难点重点：1掌握扭转的概念和实例。2掌握扭转时外力和内力的计算。

难点：扭转时外力和内力的计算授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

3.1扭转的概念和实例扭转是杆件的又一种基本变形形式。

扭转的受力特点：外力为一组外力偶，且力偶的作用面垂直于杆件的轴线。扭转的变形特点：

杆件的任意两个横截面绕轴线相对转过一个角度，此角称相对扭转角6AB,表示截面B对截面A的

相对扭转角。

3.2扭转时外力和内力的计算一、外力偶矩的计算作用于轴上的外力偶矩，通常不是直接给出其

数值，而是给出轴的转速n（r/口in）和轴所传递的功率P（kM）,这时需要按照理论力学中推导的功率、

转送、力矩三者的关系式来计算外力偶矩的数值，即(1)

二、扭转和扭矩图用截面法计算轴内力-扭矩T,步骤：截，取，平衡方程求T,画扭矩翱。

T的符号规定：右手螺旋法则。例：3T3.3纯剪切一、薄壁圆筒扭转时的剪应力二、剪应力互

等定理I'=1相互垂直的两个截面上剪应力成对出现，且数值相等；

两者都垂直于两平面的交线且方向相背或相知。

剪应力符号判断三、剪应变、剪切胡克定律T二Gy,G为剪切弹性模量，MPa,Y，剪应变，无

量纲。

3.4圆轴扭转时的应力一、变形几何关系圆轴扭转的平面假设：原为平面的横截面变形后仍保持

为平面，只是各横截面相对地转过了一个角度。这就是圆轴扭转的平面假设。

二、应力应变关系横截面上任意一点A的剪应力T与扭矩T及距离OA(=P)成正比。

三、静力学关系极惯性矩：可推导出圆轴扭转横截面上任一点的剪应力ip计算公式：

抗扭截面模量：当P=D/2时，，Wt=Ip/(D/2)M为抗扭截面模量。

(1)空心圆截面极惯性矩式中a=d/D为横截面内外径之比。

扭转截面系数(2)实心圆截面将d=0及a=d/D=O代入上两式，即可得实心圆截面对形心的极

惯性矩和扭转截面系数分别为：

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第7次课周次4学时2授课时间2022年9月29日章节名称3.扭转

3.5圆轴扭转时的强度条件3.6圆轴扭转时的变形和刚度条，牛教学目的与要求1、使学生掌握圆轴扭

转时的强度条件、变形和刚度条件。

重点与难点重点：1掌握圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。

难点：网轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业,

基本教学内容：

3.5圆轴扭转时的强度条件前面已经得到，圆轴扭转时横截面上的最大剪应力在截面的周边上.圆轴

扭转时的强度条件为：

塑性材料：［门二（0.5飞.6）［。］脆性材料：［T］二（0.8〜1.0）［。］强度条件公式工程上可用来进

行强度校核、截面设计、确定许用载荷。

例：3-2,3-33.6圆轴扭转时的变形和刚度条件一、圆轴扭转时的变形圆轴扭转变形的标志是两

个横截面间的相对扭转角。

相对扭转角T扭矩卜截面间距GIp抗扭刚度二、圆轴扭转时的刚度条件［0］：单位长度许用扭

转角（度/米、弧度/米）

例：3-4作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第8次课周次6学时2授课时间2022年10月10日章节名称4.弯

曲4.1弯曲的概念和实例4.2剪力和弯矩4.3剪力图和弯矩图教学口的与要求1、使学生掌握弯曲

的概念和实例。

2、使学生掌握剪力和弯矩的求解。

3、使学生掌握作剪力图和弯矩图。

重点与难点重点：1弯曲的蹴念和实例。2剪力和弯矩的求解3剪力图和弯矩图。

难点：剪力和弯矩的求解。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

4.1弯曲的概念和实例弯曲是工程实际中最常见的一种基本变形形式。

平面弯曲。P49图4-5,所有外力均垂直于梁的轴线并作用于纵向对称面，变性后梁的轴线在纵

向对称面内弯曲成一条平面曲线，这种弯曲变形成为平面弯曲，梁可用轴线代替，梁的横截面形状

如图4-4等。

4.2剪力和弯矩用截面法求静定梁的内力--剪力和弯矩步骤：

(1)用静力学方程求支座反力；

(2)用截面法求内力；

例4-1简支梁受集中力作用4.3剪力图和弯矩图Q=Q(x)-一剪力方程，剪力沿梁变化的曲线为剪

力图M=M(x)一弯矩方程，弯矩沿梁变化的曲线为弯矩图剪力图和弯矩图的规律：5个例4-2例4-

3例4-4例4-5例4-6作业布置:

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第9次课周次6学时2授课时间2022年10月13日章节名称4.弯

曲4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力4.5惯性矩的计算教学目的与要求1、使学生掌握纯弯曲时梁

横截面上的正应力概念。

2、使学生掌握惯性矩的计算。

重点与难点重点：1纯弯曲时梁横截面上的正应力。2惯性矩的计算。

难点：惯性矩的计算。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

4.4纯弯曲时梁横截面上的正应力梁上一般有内力Q与M,即存在。与j但一般T为次要因素,

主要为。，故考虑纯弯曲。

当梁的横截面上仅有弯矩而无剪力，从而仅有正应力而无切应力的情况，称为纯弯曲。

一、平面假设和变形几何关系梁弯曲时，横截面上任一点处的正应力与该截面上的弯矩成正比,

与惯性矩成反比，并沿截面高度呈线性分布。y值相同的点：正应力相等；

中性轴上各点的正应力为零。在中性轴的上、下两侧，一侧受拉，一侧受压。距中性轴越远，正应

力越大。

二、物理关系和应力分布胡克定律三、静力学关系当y=ymax时，弯曲正应力最大，其值为式中,

称为截面对于中性轴的弯曲截面系数，是•个与截面形状和尺寸有关的几何量。

4.5惯性矩的计算一、简单截面图形的惯性矩1、矩形截面2、圆形及网环形截面二、组合截面

图形的惯性矩、平行移轴公式作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第10次课周次7学时2授课时间2022年10月20日章节名称4.弯

曲4.6弯曲正应力的强度条件教学目的与要求1、使学生掌握弯曲正应力的强度条件。

重点与难点重点：1弯曲正应力的强度条件。

难点：弯曲正应力的强度条件。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

4.6弯曲正应力的强度条件例题4-8工字钢的抗弯截面系数查国家标准GB/T706-1988例题4-9由于

横截面对中性轴不对称，分别计算B截面和D截面的拉应力由于许用压应力与许用拉应力不同，分

别计算B截面和D截面的压应力作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第11次课周次7学时2授课时间2022年10月20日章节名称4.弯

曲4.7梁弯曲时切应力4.8弯曲变形4.9提高粱弯曲强度和刚度措施教学目的与要求1、使学生掌

握纯弯曲时梁横截面上的切应力概念。

2、使学生掌握梁的弯曲变形。

3、使学生掌握提高粱弯曲强度和刚度措施。

重点与难点重点：提高粱弯曲强度和刚度措施。

难点：梁的刚度校核。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

4.7*梁弯曲时的切应力几种常见截面梁上弯曲切应力的大致分布规律及最大切应力。

4.8弯曲变形工程中的梁除了要满足强度条件之外，对弯曲变形也有一定的限制。

根据工程实际中的需要，为了限制或利用构件的变形，必须研究梁的变形规律。

一，挠曲线，挠度和转角二，挠曲线的近似微分方程一一梁的挠曲线近似微分方程。求梁变形

的方法通常称为积分法。

三、用叠加法求梁的变形四、梁的刚度校核：wmax£[w]；

qmax£[q]4.9提高粱弯曲强度和刚度的措施一、合理安排梁的受力情况1.采取适当地分散载荷。2.

采用合理布置梁的支座二、选择合理的截面形状由弯曲正应力强度条件看，梁横截面的抗弯截面系

数Wz越大，粱的强度就越高。工字形或槽形截面最经济合理，圆形截面最差。从弯曲刚度角度看,

在同等截面面积条件下，工字形和槽形截面比矩形和圆形截面有更大的惯性矩，因而可提高梁的弯

曲刚度。

作业布置课后自我总结分析•：

《化工设备机械基础》教案序号笫12次课周次8学时2授课时间2022年10月24日章节名称5应

力状态分析、强度理论、组合变形5.1应力状态的概念5.2平面应力状态分析5.3三向应力状态简

介、广义虎克定律教学目的与要求1、使学生掌握应力状态蹴念和广义虎克定律。

重点与难点重点：使学生掌握应力状态概念和广义虎克定律。

难点：应力状态概念。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

5.1应力状态的概念一、一点的应力状态通过受力构件上一点的所有各个不同截面上应力的集合，

称为该点的应力状态。

二、主平面和主应力主平面：单元体上切应力为零的平面，主应力：主平面上的正应力。

单向应力状态：一点的三个主应力中若只有一个主应力数值不为零［图5-3(a)］；

二向应力状态：一点的三个主应力中若有两个不为零［图5-3(b)］；

三向应力状态；一点的三个主应力中若三个都不为零［图5-3(c)］o

5.2平面应力状态分析。X、。丫分别表示作用在x、y轴垂直平面上的正应力。切应力的第一个

下标表示其作用面，第二个下标表示其方向(如txy表示作用在与x轴垂直的平面上且与y轴方向

平行的切应力)。根据切应力互等定理，Txy=xyxo应力的符号规定同前。

一、任意斜截面上的应力二、主平面和主应力极值正应力所在的平面就是切应力Ta等于零的

平面，即主平面。

由于主平面上的正应力是主应力，所以主应力就是最大或最小的正应力。

三、极值切应力，这说明极值切应力所在平面与主平面成45°角。注意：此处所指的极值切应

力是指平面应力状态下于零应力垂直的各斜截面中的切应力的机制，并不指三向应力状态下单元体

最大切应力。

例：5-2例：5-35.3三向应力状态简介广义虎克定律一、三向应力状态的最大应力设三向应力

状态的三个主应力为。1、。2、o3o可以证明，过该点所有截面上的最大正应力为。1,最小正应

力为。3,即二、广义胡克定律作业布置：

课后自我总结分析:

《化工设备机械基础》教案序号第13次课周次8学时2授课时间2022年10月27日章节名称5应

力状态分析、强度理论、组合变形5.4强度理论简介5.5组合变形的强度计算教学目的与要求1、

使学生掌握四个强度理论。

2、使学生掌握杆件组合变形时的强度计算。

重点与难点重点：1使学生掌握四个强度理论。

难点：杆件组合变形时的强度计算。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业，

基本教学内容：

5.4强度理论简介一、脆性断裂理论1.最大拉应力理论（第一强度理论）

2.最大伸长线应变理论（第二强度理论）

二、塑性屈服理论1.最大切应力理论（第三强度理论）

2.畸变能密度理论（第四强度理论）

三、强度理论的统一形式orW［。］or称为相当应力。它由三个主应力按一定形式组合而成。

例；5-45.5组合变形的强度计算一、组合变形的概念与实例工程实际中，一些杆件往同时产生

两种或两种以上的基本变形，这类变形形式称为组合变形。

二、拉伸（或压缩）与弯曲的组合例：5-5三、弯曲与扭转的组合例：5-7作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第14次课周次9学时2授课时间2022年11月6日章节名称6疲劳

6.1交变应力的概念6.2疲劳的概念6.3持久极限6.4提高沟件疲劳强度的措施教学目的与要求1、

使学生交变应力、疲劳、持久极限等概念及工程现象2、使学生掌握提高构件疲劳强度的措施重点

与难点重点：1交变应力、疲劳、持久极限等概念。2提高构件疲劳强度的措施难点：交变应力、疲

劳、持久极限等概念授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容:

6.1交变应力的概念交变应力：在工程中，有些构件的应力大小或方向随时间作周期性变化，这种

应力称为交变应力。

6.2疲劳的概念疲劳：构件在交变应力下的破坏现象，工程上习惯称为“疲劳”破外。

6.3持久极限一、材料的持久极限持久极限：在交变应力作用下，材料经过无数次循环而不发生

破坏的最大应力称为持久极限，也称为疲劳极限。

二、影响构件持久极限的因素（1）构件外形的影响（2）构件尺寸的影响（3）构件表面质量的

影啊三、对称循环下构件的持久极限6.4提高构件疲劳强度的措施1、减缓应力集中2、降低表面粗

糙度3、增加表面强度作业布置：

课后自我总结分析；

《化工设备机械基础》教案序号第15次课周次9学时2授课时间2022年11月3日章节名称7化工

设备设计基础概述7.1容器的结构与分类7.2容器机械设计的基本要求7.3容器的标准化设计7.4

化工容器常用金属材料的基木性能教学目的与要求1、使学生掌握容器的结构与分类2、使学生掌握

过程设备常用金属材料的基本性能重点与难点重点：1容器的结构与分类。2过程设备常用金属材料

的基本性能。

难点：金属材料的基本性能。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业,

基本教学内容：

7.1容器的结构与分类一、容器的结构在化工厂和石油化工厂，有各种各样的设备。这些设备按照

它们在生产过程中的原理，可以分为反应设备、换热设备、分离设备和储运设备。

二、容器的分类容器通常可按容器的形状、容器厚度、承压性质、工作温度、支承形式、结构

材料及容器的技术管理等进行分类。

7.2容器机械设计的基本要求容器的总体尺寸（例如反应釜釜体容积的大小，釜体长度与直径的

比例，传热方式及传热面积的大小；

又如蒸储塔的直径与高度，接匚管的数目，方位及尺寸等），一般是根据工艺生产要求，通过化工

工艺计算和生产经验决定的。这些尺寸通常称为设备的工艺尺寸。

当设备的工艺尺寸初步确定之后，可进行结构、强度设计，设计时应满足：

①强度②刚度③稳定性④耐久性⑤密封性⑥节省材料和便于制造⑦方便操作和便于运输7.3容器的

标准化设计一、标准化意义为便于设计，有利于成批生产，提高质量，便于互换，降低成本，提高

劳动生产率，我国各有关部门对容器的零部件（例如封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜、液面计

等）进行了标准化、系列化工作，许多化工设备（例如贮槽、换热器、搪玻璃与陶瓷反应器）也有了相

应的标准。

二、容器零部件标准化的基本参数1.公称直径2.公称压力7.4化工容器常用金属材料的基本性

能一、力学性能构件在使用过程中受力超过某一限度时，就会发生塑性变形，甚至断裂失效。是指

材料在外力作用下表现出变形、破坏等方面的特性（如弹性、塑性、强度、硬度、韧性等特性指

标）。

1、强度2、塑性3、韧性4、硬度5、材料在高温下的力学性能二、物理性能相对密度、熔点、

热膨胀系数、导热系数和导电性等。使用时可查有关手册。

三、化学性能材料在所处介质中的化学稳定性，即材料是否会与介质发生化学和电化学反应而

引起腐蚀。金属的化学性能主要是耐腐蚀性和抗氧化性。

四、工艺性能铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性、热处理性能和冷弯性能等。

五、其他性能1.组织稳定性2.抗松弛性3.应变时效敏感性作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第16次课周次10学时2授课时间2022年11月7日章节名称8内

压薄壁容器设计基础8.1回转壳体的几何特征8.2回转壳体薄膜应力分析教学目的与要求1、使学

生掌握内压薄壁容器的设计2、使学生掌握薄壁容器的几何特征重点与难点重点：1使学生掌握内压

薄壁容器的设计2使学生掌握回转壳体薄膜应力分析飞

难点：回转壳体薄膜应力分析授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

8.1回转壳体的几何特性一、基本概念1.回转壳体一一壳体中间面由直线或平面曲线绕司平面内的

固定轴线旋转一周而形成的壳体。

2.轴对称一一壳体的几何形状、约束条件和所受外力都对称于回转轴的问题。化工容器就其整

体而言，通常属于轴对称问题。

（1）中间面一一与壳体内外表面等距离的曲面。

内外表面间的法向距离即为壳体厚度。对于薄壁壳体，可以用中间面来表示它的几何特性。

（2）母线一一由平面曲线AB绕回转轴0A旋转一周而成，形成中间面的平面曲线AB称为“母

线”O

（3）经线一一如果通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线（AB，、AB”）称为“经

线”。显然，经线与母线的形状是完全相同的。

（4）法线一一通过经线上的一点M垂直于中间面的直线，称为中间面在该点的“法线”（n）,

法线的延长线必与回转轴相交。

（5）纬线一一以过N点的法线为母线作圆锥面与壳体中间面正交，得到的交线（6）第一曲率

半径中间面上一点M处经线的曲率半径称为该点的第一曲率半径，用R1表示。

（7）第二曲率半径一一通过经线上一点M的法线作垂直于经线的平面，其与中间面相交形成曲

线ME,此曲线在M点处的曲率半径称为该点的第二曲率半径，用R2表示。

二、基本假设假定壳体是完全弹性的，材料具有连续性、均匀性和各向同性。对薄壁壳体，常

采用以下两点假设而使问题简化。

1.直法线假设一一壳体在变形前垂直于中间面的直线段，在变形后仍保持直线，并垂直于变形

后的中间面，且直线段长度不变。由此，沿厚度各点的法向位移均相同，变形前后壳体厚度不变。

2.互不挤压假设一一壳体各层纤维变形后均互不挤压。由此假设，壳壁的法向应力与壳壁其他

应力分量相比是可以忽略的小量。

8.2回转壳体薄膜应力分析一、薄膜应力理论的应力计算公式1.经向应力计算公式2.环向应

力计算公式二、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第17次课周次10学时2授课时间2022年11月10日章节名称8内

压薄壁容器设计基础8.3典型回转壳体的应力分析8.4内压圆筒边缘应力的概念教学目的与要求1、

使学生掌握内压薄壁容器的应力分析重点与难点重点：使学生掌握内压薄壁容器的应力分析难点：

内压薄壁容器的应力分析和边缘应力授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

8.3典型回转壳体的应力分析一、受内压的圆筒形壳体对于圆柱壳体，根据薄膜应力理论，其经向

应力与环向应力分别为(8-3)

(8-4)

二、受内压的球形壳体球壳的母线是半径为D/2的半圆周，球壳上任一点的第一曲率半径R1与第二

曲率半径R2均相同，且等于球壳的平均半径，即R1=R2=D/2。由薄膜应力理论可知，其经向应力与

环向应力分别为(8-5)

(8-6)

三、受内压的椭球壳体经向应力与环向应力分别为(8-9)

(8-10)

四、受内压的锥形壳体锥形壳体的经向应力与环向应力为(8-11)

(8-12)

不、承受液体静压作用的圆筒壳体1.沿底部边缘支承的圆筒2.沿顶部边缘支承的圆筒8.4内用圆

筒边缘应力的概念一、边缘应力的概念以筒体与封头联接为例，若平板盖具有足够的刚度，受内压

作用时变形很小。而壳壁较薄，变形量较大，两者连接在一起，在联接处（即边缘部分）筒体的变形

受到平板盖的约束，因此产生了附加的局部应力（即边缘应力）。边缘应力数值很大，有时能导致容

器失效，设计时应予重视。

二、边缘应力的特点（1）局部性不同性质的连接边缘产生不同的边缘应力，但它仅都有一个明

显的衰减波特性。

（2）自限性发生边缘弯曲的原因是由于薄膜变形不连续。自然，这是指弹性变形。当边缘两侧

的弹性变形相互受到约束，必然产生边缘力和边缘弯矩，从而产生边缘应力。但是当边缘处的局部

材料发生屈服进入塑性变形阶段时，上述这种弹性约束开始缓解，因而原来不同的薄膜变形便趋于

协调，于是边缘应力就自动限制。这就是边缘应力的自限性。

三、对边缘应力的处理（1）由于边缘应力具有局部性，在设计中可以在结构上只作局部处理。

（2）只要是塑性材料，即使边缘局部某些点的应力达到或者说超过材料的屈服极限，邻近尚未

屈服的弹性区也能够抑制塑性变形的发展，使塑性区不再扩展，故大多数塑性较好的材料制成的容

器（3）由于边缘应力具有自限性，属二次应力，它的危害性就没有薄膜应力大。

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第18次课周次11学时2授课时间2022年11月14日章节名称9内

压薄壁圆筒和球壳设计9.1概述9.2内压薄壁圆筒和球壳强度计算教学目的与要求1、使学生掌握

内压薄壁容器的设il2、使学生掌握薄壁容器的几何特征重点与难点重点：1内压薄壁圆筒和球壳设

计。

难点：1内压薄壁圆筒和球壳设计。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

9.1概述在压力容器的设计中，一般都是根据工艺要求先确定其内直径。强度计算的任务就是根据

给定的内直径、设计压力、设计温度以及介质腐蚀等条件，设计出合适的厚度，以保证设备能在规

定的使用寿命内安全可靠的运行。

9.2内压薄壁圆筒和球壳强度计算一、薄壁圆筒强度计算公式1、理论计算强度（计算厚度）

2、设计厚度与名义厚度3、有效厚度4、压力容器的最小厚度二、薄壁球壳强度计算公式三、设计

参数的确定1、设计压力2、计算压力3、设计温度4、许用应力5、焊接接头系数作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第19次课周次11学时2授课时间2022年11月17日章节名称9内

压薄壁圆筒和球壳设计9.3容器的压力试验教学目的与要求1、使学生掌握容器的压力试验。

重点与难点重点：1容器的压力试验。难点：无。

授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

9.3容器的压力试验容器在制成以后或检修后投入生产之前，要进行压力试验，其口的在于检验容

器的宏观强度和有无渗漏现象，以确保设备的安全与正常运行。

对于需要进行焊后热处理的容器，应在全部焊接工作完成并经热处理之后，才能进行压力试验

和气密试验；

对于分段交货的压力容器，可分段热处理，在安装工地组装焊接，并对焊接的环焊缝进行局部热处

理之后，再进行压力试验。

一、试验压力液压试验压力，按下式确定式中PT一—试验压力，MPa,立式容器卧置作液压试验

时，试验压力应为立置时的试验压力加液体静压力；

P设计压力，MPa；

[。]一试验温度下材料的许用应力，MPa；

[o]t一设计温度下材料的许用应力，MPa；

气压试验压力，按下式确定二、压力试验的要求与试验方法1.液压试验将容器充满液体（在容器最

高点设排气口），待容器壁温与液体温度相同时缓慢升压到规定试验压力后，保压时间一般不小于

30min,然后将压力降到规定试验压力的80%,并保持足够长时间以对■所有焊缝和连接部位进行检查,

如有漏泄，修补后重新试验。液压试验时，注意事项。

2.气压试验对不适合作液压试验的容器，可采用气压试验。所用气体应为干燥、洁净的空气，

氮气或其他惰性气体。试验气体温度一般应不低于15℃。试验程序如下。

3.气密试验容器须经液压试验合格后，方可进行气密试脸。其方法是：首先缓慢升压至试验压

力保持lOmin,然后降至设计压力，同时进行检查，气体温度应不低于5℃。

器作定期检验时，若容器内有残留易燃气体存在会导致爆炸时，则不得使用空气作为试验介质。

三、压力试验前的应力校核在压力试验前，应对试验压力下产生的圆筒应力进行校核，即容器

壁内所产生的最大应力不超过所用材料在试验温度上屈服极限的90%（液压试验）或80$（气压试

验）。

试验类型试验压力强度条件说明备注液压试验立式容器卧置进行水压试验时，试验压力应取立

置试验压力加液柱静压力。

压力试验时，由于容器承受的压力PT高于设计压力p,故必要时需进行强度效核。

气压试验作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第20次课周次12学时2授课时间2022年11月21日章节名称10

内压容器封头的设计10.1凸形对头10.2锥形封头教学目的与耍求1、使学生掌握内压容器封头的

设计重点与难点重点：1使学生掌握内压容器封头的设计难点：内压容器封头的设计授课方法与手

段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

10内压容器封头的设计容器封头又称端盖，是容器的重要组成部分，按其形状分为三类：凸形封头、

锥形封头和平板形封头。其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头（或称带折边的球

形封头）、球冠形封头（或称无折边球形封头）四利I。采用什么样的封头要根据工艺条件的要求、

制造的难易和材料的消耗等情况来决定。

10.1凸形封头一、半球形封头二、椭圆形封头三、碟形封头四、球冠形封头10.2锥形封头1、

锥形封头的结构要求及计算2、锥形封头的标准作业布置：

课后自我总结分析•：

《化工设备机械基础》教案序号第21次课周次12学时2授课时间2022年11月24日章节名称10

内压容器封头的设计10.3平板封头10.4封头的结构特性及选择教学目的与要求目的：1使学生掌

握内压容器封头的设计重点与难点重点：1使学生掌握内压容器封头的设计难点：内压容器封头的

设计授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

10.3平板封头1、圆形平盖厚度的计算2、非圆形平盖厚度的计算10.4封头的结构特性及选择从受

力情况来看，半球形封头最好，椭圆形、碟形其次，球冠形、锥形更次之，而平板最差，从制造角

度来看，平板最容易，球冠形、锥形其次，碟形、椭圆形更次，而半球形最难；

就使用而论，锥形有其特色，用于压力不高的设备上，椭圆形封头用作大多数中低压容器的封头，

平板封头用作常压或直径不大的高压容器的封头，球冠形封头用作压力不高的场合或容器中两独立

受压室的中间封头，半球形封头一般用于大型储罐或高压容器的封头。

作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第22次课周次13学时2授课时间2022年11月28日章节名称11

外压容器设计基础11.1概述11.2临界压力11.3外压容器设计方法及要求教学目的与要求1、使学

生掌握外压容器设计重点与难点重点：1使学生掌握外压容器设计难点：外压容器设计授课方法与

手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

11.1概述一、外压容器的失稳二、圆筒失稳形式的分类1.周向失稳一一圆筒由于均匀径向外压引起

的失稳叫做周（侧）向失稳，周向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波数n可以

为2,3,4,.......,如图11T所示。

2.轴向失稳一一如果一个薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一数值时丧失稳定性，但在失

去稳定时，仍然具圆形环截面，只是破坏了母线的直线性，母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。

3.局部失稳失稳现象除上述的周向失稳和轴向失稳两种失稳之外，还有局部失稳，如容器在支

座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。

11.2临界压力一、临界压力导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力，以per表示。筒体在

临界压力作用下，筒壁内存在的压应力称为临界压应力，以。er表示。

二、长、短圆筒和刚性圆筒按照破坏情况，受外压的圆笥壳体可分为长圆筒、短圆筒和刚性圆

筒三种，作为区分所谓长、短圆筒与刚性圆筒的长度均指与直径D。，有效厚度6e等有关的相对长

度，而非绝对长度。

三、临界压力的理论计算公式1.长圆筒长圆筒的临界压力可由圆环的临界压力公式推得，即

2.短圆筒3.刚性圆筒四、影响临界压力的因素1.筒体几何尺寸的影响2.筒体材料性能的影响

3.筒体椭圆度和材料不均匀的影响五、临界长度当圆筒的计算长度L>Lcr时，属长圆筒：

若L'crVLVLcr时，属短圆筒；

若LVL，er时，属刚性圆筒。

11.3外压容器设计方法及要求一、设计准则许用外压［小：实践表明，许多长圆筒或管子一般压

力达到临界压力值的1/2〜1/3时就可能会被压瘪。此外，考虑到容器有可能承担大于计算压力的

工况，因此，不允许在外压力等于或接近于临界压力进行操作，必须有一定的安全裕度，使许用压

力比临界压力小，即式中界］-许用外压,MPa；

m-稳定安全系数，m>lo

二、外压圆筒厚度设计的图算法1、算图的依据2、外压圆筒和管子厚度的图算法三、外压圆筒

厚度表作业布置：

课后自我总结分析•：

《化工设备机械基础》教案序号第23次课周次13学时2授课时间2022年12月1日章节名称11外

压容器设计基础11.4外压球壳与凸形封头的设计11.5加强圈的作用与结构教学目的与要求1、使

学生掌握外压容器设计重点与难点重点：1使学生掌握外压容器设计难点：外压容器设计授课方法

与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

11.4外压球壳与凸形封头的设计一、外压球壳的设计二、外压凸形封头的设计1、受外压椭圆形封

头2、碟形封头11.5加强圈的作用与结构工程实际中，较薄钢板用来制造较高压力的外压容器时•，

通常在筒体上装上一定数量的加强圈，利用加强圈对筒壁的支撑作用，可以提高圆筒的临界压力，

从而提高其工作外仄。

扁钢、角钢、工字钢等都可用以制作加强圈，作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第24次课周次14学时2授课时间2022年12月5日章节名称12容

器零部件12.1法兰连接教学目的与要求1、使学生掌握容器零部件重点与难点重点：1使学生掌握

容器零部件难点：容器零部件的选用授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

12.1法兰连接一、概述可拆连接必须满足下列基本要求：（1）有足够的刚度，且连接件之间具有

必须的密封压紧力，以保证在操作过程中介质不会泄漏；

（2）有足够的强度，即不因可拆连接的存在而削弱了整个结构的强度，且本身能承受所仃的外力;

（3）能耐腐蚀，在一定的温度范围内能正常的工作，能迅速并多次地拆开和装配；

（4）成本低廉，适合于大批量地制造。

法兰连接结构是一个组合件，它由一对法兰，数个螺栓、螺母和一个垫片所组成。

从使用角度看，法兰可分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。压力容器法兰是指筒体与封头、

筒体与筒体或封头与管板之间连接的法兰；

管法兰指管道与管道之间连接的法兰。

法兰的整个工作过程可简单地分为预紧工况与操作工况来分析。

三、法兰的结构与分类1.法兰按接触面形成分为以下两类，

（1）窄面法兰（2）宽面法兰2.法兰按其整体性程度，分为三种形式。

（1）松式法兰（2）整体法兰（3）任意式法兰3.法兰的形状绝大多数法兰的形状为圆盘形或

带颈的圆盘形，也有少量方形、椭圆形法兰盘。方形法兰有利于把管子排列紧凑。椭圆形法兰通常

用于阀门和小直径的高压管上。

四、影响法兰密封的因素1,螺栓预紧力2.压紧面（密封面）

（1）平面型压紧面（2）凹凸型压紧面（3）样槽型压紧面（4）锥形压紧面（5）梯形槽压紧面。压

紧面的选用原则，首先必须保证密封可靠，并力求加工容易、装配方便、成本低。

3.垫片（1）非金属垫片（2）金属垫片（3）金属-非金属组合垫片4.法兰刚度5.操作条件

五、法兰标准及选用（一）压力容器法兰标准压力容器法兰分平焊法兰和对焊法兰两类，

1.平焊法兰平焊法兰又分为甲型平焊法兰（图1212）和乙型平焊法兰（图1213）o甲型与

乙型平焊法兰相比，区别在于乙型平焊法兰本身带有一个圆筒形的短节，短节的厚度一般不小于

16mm,这个厚度较筒体的厚度大，因而增加了法兰的刚度。另一方面，甲型的焊缝开V型坡口；

乙型的开U型坡口，设备与短芋采用对接焊，从这点来看乙型比甲型也具有较高的强度和刚度，因

此，乙型可用于较大的公称直径和公称压力的范围。

2.对焊法兰长颈对焊法兰是由具有较大厚度的锥颈与法兰盘构成一体的（图1274）,进一步

增大了法兰盘的刚度，同时法兰与设备采用对接焊连接，因此用于更高的压力PN0.6MPa,l.OMPa,

1.6MPa,2.5MPa,4.OMPa,6.4Mpa,直径DN300〜2000mm,温度一20〜450C。

3.压力容器法兰标准的选用（-）管法兰标准作业布置：

课后自我总结分析：

《化工设备机械基础》教案序号第25次课周次14学时2授课时间2022年12月8日章节名称12容

器零部件12.2容器支座教学目的与要求1、使学生掌握容器零部件重点与难点重点：1使学生掌握

容器零部件难点：容器零部件的选用授课方法与手段多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

12.2容器支座容器和设备的支座，是用来支承其重量，并使其固定在一定的位置上。在某些场合下

支座还要承受操作时的振动，承受风载荷和地震载荷。

容器与设备支座的结构型式很多，根据容器与设备自身的型式，支座可以分成两大类，即卧式

容器支座和立式容器支座。

一、卧式容器支座卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座和支腿。

常见的卧式容器和大型卧式贮罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器

支座。但对于大直径薄壁容器和真空设备，为增加筒体支座处的局部刚度常采用圈座。小型设备采

用结构简单的支腿。

1.双鞍式支座及支座标准采用双支座时，支座位置的选取一方面要考虑到利用封头的加强效应,

另一方面又要考虑到不使壳体中因荷重引起的弯曲应力过大，所以选取原则如下。

（1）双鞍座卧式容器的受刀状态可简化为受均布载荷的外伸梁。

（2）当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。

鞍座的结构如图12-18,它由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成，在与设备筒体相连

处，有带加强垫板的和不带加强垫板的两种结构，图12-18为带垫板的结构。必须设置加强垫板的

条件见JB/T4712-1992。加强垫板的材料应与设备壳体材料相同。鞍座的材料（加强垫板除外）为

Q235-A・Fo

鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。根据底板上的螺栓孔形状不同，又分为F型

（固定支座）和S型（活动支座），除螺栓孔处，F型与S型各部分的尺寸相同。在一台容器上，F

型和S型总是配对使用。活动支座的螺栓孔采用长圆形，地脚螺栓采用两个螺母，第一个螺母拧紧

后倒退--圈，然后用第二个螺母锁紧，以便能使鞍座在基础面上自由滑动。

鞍座标准分为轻型（A）和直型（B