1、1,設(shè)計(jì)室安排,01、07班 東院 222教室 02、03班東院 223教室 04、05、06 、08班東院 156教室 答疑時(shí)間 14、15周 周二、四、六全天 點(diǎn)名、簽到、設(shè)計(jì)過(guò)程考核,2,化工過(guò)程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo) 設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì)的目的和意義 1. 綜合運(yùn)用化機(jī)基礎(chǔ)課程及其它相關(guān)課程的知識(shí)，并使之得到鞏固和深化； 2. 培養(yǎng)正確的工程設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟; 3. 熟悉常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的使用； 4. 訓(xùn)練機(jī)械制圖能力； 5. 培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,3,二、設(shè)計(jì)任務(wù),一）工藝條件 采用前面化工原理課程設(shè)計(jì)的工藝條件和計(jì)算結(jié)果。 （二）機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容

2、1. 確定設(shè)計(jì)依據(jù) 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制結(jié)構(gòu)草圖） 3.材料選擇 4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算） 5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭） 6. 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 7. 繪制1號(hào)裝配圖一張 8. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書,4,三、設(shè)計(jì)方法和步驟,1.設(shè)計(jì)依據(jù) 鋼制壓力容器 GB150 1998 及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 1999 鋼制塔式容器 JB4710 2000 鋼制管殼式換熱器 GB151 1999,5,2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 塔盤結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)說(shuō)明書中，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖， 標(biāo)注形位尺寸,6,3.材料選擇（要寫出選材理由和依據(jù),分析影響材質(zhì)的各種因素； 明確標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和選材原則； 確

3、定出塔體、支座、塔內(nèi)件、零部件的材質(zhì) （1）考慮壓力 （2）考慮溫度 （3）考慮介質(zhì)性質(zhì) 是否有毒、易燃、易爆 （4）考慮安全監(jiān)察、管理 屬幾類容器,7,4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算,一）計(jì)算步驟 （1）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh ； （2）設(shè)定各截面處筒體有效壁厚Sei、封頭有效壁厚Seh 、裙座 殼有效壁厚Ses ； （3）選取若干計(jì)算截面（包括所有危險(xiǎn)截面），計(jì)算各種載荷； （4）計(jì)算塔在各種載荷作用下的軸向應(yīng)力； （5）筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 計(jì)算塔在多種載荷聯(lián)合作用下的組合軸向應(yīng)力，并應(yīng)滿足 相應(yīng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性條件。否則須重新設(shè)定壁厚，直至滿 足全

4、部校核條件為止； （6）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 （7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) （8）地腳螺栓計(jì)算,8,4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算,二）計(jì)算方法 （1）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh 確定設(shè)計(jì)參數(shù)（說(shuō)明理由） Pc、 t、 、 C1、 C2 、 n,筒體計(jì)算壁厚,設(shè)計(jì)壁厚,名義壁厚,有效壁厚,9,封頭計(jì)算壁厚： （標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,設(shè)計(jì)壁厚,名義壁厚,有效壁厚,10,2）設(shè)定塔各截面處的壁厚（若取等截面塔，則各截面處壁 厚相等,筒體名義壁厚Sni和有效壁厚Sei （可參照Se設(shè)定） Sei應(yīng)不小于Se 封頭名義壁厚Snhi和有效壁厚Sehi （可參照Seh設(shè)定） Sehi應(yīng)不小于Seh

5、 裙座殼有效壁厚Ses ，Ses應(yīng)不小于6 mm,11,3）選取若干計(jì)算截面（包括所有危險(xiǎn)截面） 計(jì)算各種載荷,12,質(zhì)量載荷計(jì)算,塔操作質(zhì)量：mo = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ mo5+ ma+ me 塔最大質(zhì)量： mmax = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ma+ mw+ me 塔最小質(zhì)量： mmin = mo1+ 0.2mo2+ mo3+ mo4+ma + me mo1 塔殼體和裙座質(zhì)量，kg； mo2 內(nèi)件質(zhì)量，kg； mo3 保溫材料質(zhì)量，kg； mo4 平臺(tái)、扶梯質(zhì)量，kg； mo5 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量，kg； ma 人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，kg； mw

6、液壓試驗(yàn)時(shí)，塔內(nèi)充液質(zhì)量，kg； me 偏心質(zhì)量，kg,13,塔殼體和裙座質(zhì)量 mo1,1） 圓筒質(zhì)量m1,式中： Ho 塔體圓筒總高度（已由工藝計(jì)算求得） m,Di 、 Do分別為塔的內(nèi)、外直徑 m,鋼 材料的密度 kg/m3,2）封頭質(zhì)量m2,根據(jù)封頭的公稱直徑DN和壁厚，查取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),3）裙座質(zhì)量m3,式中： Hs裙座高度 m,Di 、 Do分別為裙座的內(nèi)、外直徑 m,mo1 = m1 + m2 + m3,14,塔內(nèi)件質(zhì)量 mo2,查化機(jī)基礎(chǔ)教材P236 表8-1 或課程設(shè)計(jì)教材P437 表9-21 得浮閥（或篩板）塔盤單位質(zhì)量 q kg/m2 則,人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量 ma,1

7、5,保溫材料質(zhì)量 mo3,16,平臺(tái)、扶梯質(zhì)量 mo4,qp 平臺(tái)單位質(zhì)量，150 kg/m2 ； B 平臺(tái)寬， 取B = 900 mm ； n 平臺(tái)數(shù)量，在每個(gè)人孔處安裝一個(gè)平臺(tái)； qF 籠式扶梯單位質(zhì)量，40 kg/m； HF 扶梯高度，根據(jù)塔高確定,17,操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量 mo5,hL 塔盤上清液層高度 m （工藝設(shè)計(jì)確定） ho 塔釜深度 m （工藝設(shè)計(jì)確定,充水質(zhì)量 mw,18,全塔操作質(zhì)量 mo,全塔最小質(zhì)量 mmin,全塔最大質(zhì)量 mmax,19,將各段質(zhì)量載荷列表,塔段號(hào),質(zhì)量,20,地震載荷計(jì)算,塔的自振周期計(jì)算,由課程設(shè)計(jì)P437表9-22查得： （設(shè)計(jì)地震烈度7級(jí),由表

8、9-23查得 場(chǎng)地土的特征周期：Tg = 0.3 (類場(chǎng)地土，近震。,地震影響系數(shù),結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)Cz = 0.5,21,計(jì)算：當(dāng)H/D15，或 H20m 時(shí)，必須考慮高振型影響， 這時(shí)，地震彎矩按下式計(jì)算,計(jì)算危險(xiǎn)截面的地震彎矩,0-0（基底）截面,22,1-1（裙座人孔）截面,2-2（筒體與裙座連接處）截面,式中：h 計(jì)算截面距地面的高度，mm,23,風(fēng)載荷計(jì)算,風(fēng)力計(jì)算,風(fēng)振系數(shù),由（9-26）式計(jì)算各塔段的風(fēng)振系數(shù)K2i，計(jì)算結(jié)果列于表中,塔 段 號(hào),項(xiàng) 目,24,水平風(fēng)力計(jì)算,由式（9-25）計(jì)算各塔段的水平風(fēng)力,各段有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果列于表中,塔段號(hào),項(xiàng) 目,25,風(fēng)彎矩計(jì)算,0

9、-0截面,1-1截面,2-2截面,26,4）各種載荷引起的軸向應(yīng)力,計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力1,操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力2,1-1截面,0-0截面,Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計(jì)算,2-2截面,27,最大彎矩引起的軸向應(yīng)力3,最大彎矩取下式計(jì)算值中較大者,計(jì)算結(jié)果列表,28,各危險(xiǎn)截面的3計(jì)算如下,29,5）筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核,筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核,強(qiáng)度校核,筒體危險(xiǎn)截面2-2處的最大組合軸向拉應(yīng)力,校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件,30,穩(wěn)定性校核,筒體危險(xiǎn)截面2-2處的最大組合軸向壓應(yīng)力,校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件,許用軸向壓應(yīng)力,K 載荷組合系數(shù)，

10、取 K=1.2,31,裙座的穩(wěn)定性校核,裙座危險(xiǎn)截面0-0及1-1處的最大組合軸向壓應(yīng)力,校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件,許用軸向壓應(yīng)力,32,6）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核,筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核,由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力,校驗(yàn)，是否滿足,33,由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力1,水壓試驗(yàn)時(shí),重力引起的軸向應(yīng)力2,由彎矩引起的軸向應(yīng)力3,34,最大組合軸向拉應(yīng)力校核,校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件,最大組合軸向壓應(yīng)力校核,校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件,35,裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核,水壓試驗(yàn)時(shí)，重力引起的軸向應(yīng)力2,Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計(jì)算,36,由彎矩引起的軸向應(yīng)力3,37,最大組

11、合軸向壓應(yīng)力校核,校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件,38,7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)環(huán)尺寸,取 Dob = Dis + (160400) （mm） Dib = Dis (160400) （mm,39,基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核,取其中較大值,Zb 基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)，mm3,Ab 基礎(chǔ)環(huán)的面積，mm2,校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件,Ra 混凝土許用應(yīng)力，MPa,若選用75號(hào)混凝土，則 Ra = 3.5 MPa,40,基礎(chǔ)環(huán)厚度,參見圖9-67（b），按有筋板時(shí)，計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)的厚度Sb,基礎(chǔ)環(huán)材料的許用應(yīng)力，對(duì)低碳鋼取 =140MPa,計(jì)算力矩，Nmm/mm，取矩形板X、Y軸的彎矩Mx、My 中絕對(duì)值較大者，Mx、 My按表

12、9-29 計(jì)算,且 (Sb)n 12 mm,41,8）地腳螺栓計(jì)算,地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力,取其中較大值,當(dāng) 時(shí)，塔設(shè)備自身穩(wěn)定，但應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的地腳 螺栓，以固定位置； 當(dāng) 時(shí)，塔設(shè)備必須設(shè)置地腳螺栓,42,地腳螺栓直徑,圓整后地腳螺栓的公稱直徑不得小于M24,d1 地腳螺栓的螺紋根部直徑，mm,n 地腳螺栓個(gè)數(shù)，一般取4的倍數(shù),C2 腐蝕裕度，一般取3mm,地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa,地腳螺栓材料一般選用Q235-A或16Mn， 對(duì)Q235-A， =147 MPa； 對(duì)16Mn， =170 MPa,43,在以上各項(xiàng)計(jì)算均滿足強(qiáng)度條件及穩(wěn)定性條件后， 將塔的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)果列于表中,44

13、,45,46,5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭,47,6. 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算,等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法,1）計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 B 、 h1 、 h2,有效寬度,48,3）計(jì)算可提供的補(bǔ)強(qiáng)面積 A1 、A2 、A3,A1 = (B d) (Se S) 2 (Sn.t C) (Se S) (1 fr,A2 = 2 h1 ( Sn.t St C ) fr + 2 h2 ( Sn.t C C2 ) fr,A3 = 按實(shí)際尺寸計(jì)算,4）判斷是否需要另加補(bǔ)強(qiáng)面積,若 A1 + A2 + A3 A 則不需補(bǔ)強(qiáng) 若 A1 + A2 + A3 A 則需補(bǔ)強(qiáng),5）若需補(bǔ)強(qiáng)，則計(jì)算另加補(bǔ)強(qiáng)面積 A4,A4 = A （ A1 + A2 + A3,6）根據(jù)A4選取標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈，并使得A1 + A2 + A3 + A4/ A,49,7. 繪制1號(hào)裝配圖一張,8. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書,50,設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容,一、前言 闡述 1.設(shè)計(jì)目的 2.設(shè)計(jì)要求 3. 設(shè)計(jì)