塔设备强度计算-裙座基础环和螺栓计算
㈡基础环板设计
1. 基础环板内、外径的确定
裙座通过基础环将塔体承受的外力传递到混凝土基础上，基础环的主要尺寸为内、外直径（见下图），其大小一般可参考下式选用
（4-68）
式中：
D ob-基础环的外径，mm；
D ib-基础环的内径，mm；
D is-裙座底截面的外径，
mm。
2. 基础环板厚度计算
在操作或试压时，基础环板由于设备自重及各种弯矩的作用，在背风侧外缘的压应力最大，其组合轴向压应力为：
（4-69）
式中：
A b-基础环面积，mm2；
W b-基础环的截面系数，mm3；
（1）基础环板上无筋板
基础环板上无筋板时，可将基础环板简化为一悬臂梁，在均布载荷σbmax的作用下，基础环厚度：
（4-70）
式中：
δb-基础环厚度，mm；
[σ]b-基础环材料的许用应力，MPa。对低碳钢取[σ]b=140MPa。
（2）基础环板上有筋板
基础环板上有筋板时，筋板可增加裙座底部刚性，从而减薄基础环厚度。此时，可将基础环板简化为一受均布载荷σbmax作用的矩形板（b×l）。基础环厚度：
（4-71）
式中：
δb-基础环厚度，mm；
M s-计算力矩，取矩形板X、Y轴的弯矩M x、M y中绝对值较大者，M x、M y 按表4-35计算，N·mm/mm。无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于16mm。
㈢地脚螺栓
地脚螺栓的作用是使设备能够牢固地固定在基础底座上，以免其受外力作用时发生倾倒。在风载荷、自重、地震载荷等作用下，塔设备的迎风侧可能出现零值甚至拉力作用，因而必须安装足够数量和一定直径的地脚螺栓。塔设备在基础面上由螺栓承受的最大拉应力为：
（4-72）
式中：
σB-地脚螺栓承受的最大拉应力，MPa。
当σB≤0时，塔设备可自身稳定，但为固定塔设备位置，应设置一定数量的地脚螺栓。
当σB>0时，塔设备必须设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径可按式（4-73）计算：
（4-73）
式中：
d1-地脚螺栓螺纹小径，mm；
C2-地脚螺栓腐蚀裕量，取3mm；
n-地脚螺栓个数，一般取4的倍数；对小直径塔设备可取n=6；
[σ]bt-地脚螺栓材料的许用应力，选取Q-235-A时，取[σ]bt=147MPa；选取16Mn时，取[σ]bt=170MPa。圆整后地脚螺栓的公称直径不得小于M24。
㈣裙座体与塔体底封头的焊接结构
裙座体与塔体的焊接形式有下表所示的两种：
名称结构要求特点适用对象
对接焊
缝裙座与塔体直径相等，二者对
齐焊在一起
焊缝承受压应力作用，可承受较高
的轴向载荷
大型塔设备
搭接焊
缝
裙座内径稍大于塔体外径焊缝承受剪应力作用，受力条件差小型塔设备1．裙座体与塔体对接焊缝（如附图）J-J截面的拉应力校核
（4-74）
式中D it-裙座顶截面的内直径，mm。
２．裙座体与塔体搭接焊缝（如附图）J-J截面的剪应力校核
（4-75）
（4-76）
式中：
A W-焊缝抗剪断面面积，mm2；
D ot-裙座壳顶部截面的外直径，mm；
M max J-J-搭接焊缝处的最大弯矩，N·mm；
m max J-J-压力试验时塔设备的最大质量（不计裙座质量），Kg；
m0J-J-J-J截面以上塔设备的操作质量，Kg；
W W-焊缝抗剪截面系数，mm3；
[ ]W t-设计温度下焊接接头的许用应力，取两侧母材许用应力的小值，MPa。
塔设备强度计算-裙座基础环和螺栓计算
㈡基础环板设计 1. 基础环板内、外径的确定 裙座通过基础环将塔体承受的外力传递到混凝土基础上，基础环的主要尺寸为内、外直径（见下图），其大小一般可参考下式选用 （4-68） 式中： D ob-基础环的外径，mm； D ib-基础环的内径，mm； D is-裙座底截面的外径， mm。 2. 基础环板厚度计算 在操作或试压时，基础环板由于设备自重及各种弯矩的作用，在背风侧外缘的压应力最大，其组合轴向压应力为： （4-69） 式中： A b-基础环面积，mm2； W b-基础环的截面系数，mm3； （1）基础环板上无筋板 基础环板上无筋板时，可将基础环板简化为一悬臂梁，在均布载荷σbmax的作用下，基础环厚度： （4-70） 式中： δb-基础环厚度，mm； [σ]b-基础环材料的许用应力，MPa。对低碳钢取[σ]b=140MPa。 （2）基础环板上有筋板 基础环板上有筋板时，筋板可增加裙座底部刚性，从而减薄基础环厚度。此时，可将基础环板简化为一受均布载荷σbmax作用的矩形板（b×l）。基础环厚度：
（4-71） 式中： δb-基础环厚度，mm； M s-计算力矩，取矩形板X、Y轴的弯矩M x、M y中绝对值较大者，M x、M y按表4-35计算，N·mm/mm。无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于16mm。 ㈢地脚螺栓 地脚螺栓的作用是使设备能够牢固地固定在基础底座上，以免其受外力作用时发生倾倒。在风载荷、自重、地震载荷等作用下，塔设备的迎风侧可能出现零值甚至拉力作用，因而必须安装足够数量和一定直径的地脚螺栓。塔设备在基础面上由螺栓承受的最大拉应力为： （4-72） 式中： σB-地脚螺栓承受的最大拉应力，MPa。 当σB≤0时，塔设备可自身稳定，但为固定塔设备位置，应设置一定数量的地脚螺栓。 当σB>0时，塔设备必须设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径可按式（4-73）计算： （4-73） 式中： d1-地脚螺栓螺纹小径，mm； C2-地脚螺栓腐蚀裕量，取3mm； n-地脚螺栓个数，一般取4的倍数；对小直径塔设备可取n=6； [σ]bt-地脚螺栓材料的许用应力，选取Q-235-A时，取[σ]bt=147MPa；选取16Mn时，取[σ]bt=170MPa。圆整后地脚螺栓的公称直径不得小于M24。 ㈣裙座体与塔体底封头的焊接结构 裙座体与塔体的焊接形式有下表所示的两种： 名称结构要求特点适用对象 对接焊 缝裙座与塔体直径相等，二者对 齐焊在一起 焊缝承受压应力作用，可承受较高 的轴向载荷 大型塔设备 搭接焊 缝 裙座内径稍大于塔体外径焊缝承受剪应力作用，受力条件差小型塔设备 1．裙座体与塔体对接焊缝（如附图）J-J 截面的拉应力校核 （4-74）
螺栓组受力分析与计算..
螺栓组受力分析与计算 一．螺栓组联接的设计 设计步骤： 1．螺栓组结构设计 2．螺栓受力分析 3．确定螺栓直径 4．校核螺栓组联接接合面的工作能力 5．校核螺栓所需的预紧力是否合适 确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计 螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题： 1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。 2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置
3）螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸（下图）可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。 扳手空间尺寸 螺栓间距t0 注：表中d为螺纹公称直径。 4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。 5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。对于在铸，锻件等的粗糙表面上应安装螺栓时，应制成凸台或沉头座（下图1）。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（下图2）等。
塔设备设计说明书
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；
塔设备强度设计计算
塔设备强度设计计算 管理提醒： 本帖被tandongchi 从图纸专区移动到本区(2010-07-21) 一、塔体的强度计算 安装在室外的高度与直径比（H/D）较大的塔设备，除承受操作压力外，还要承受质量载荷、风载荷、地震载荷和偏心载荷等，见塔设备各种载荷示意图。因此，在进行塔设备设计时必须根据受载情况进行强度计算与校核。 ㈠按设计压力计算筒体及封头壁厚 按本篇第十五章"容器设计基础"中内压、外压容器的设计方法，计算塔体和封头的有效厚度。 ㈡塔设备所承受的各种载荷计算 以下要讨论的载荷主要有：操作压力；质量载荷；风载荷；地震载荷；偏心载荷。 １．操作压力 当塔为内压时，在塔壁上引起周向及轴向拉应力；当塔为外压时，在塔壁上引起周向及轴向压应力。操作压力对裙座不起作用。 ２．质量载荷 塔设备的质量包括塔体、裙座体、内构件、保温材料、扶梯和平台及各种附件等的质量，还包括在操作、停修或水压试验等不同工况时的物料或充水质量。 设备操作时的质量 m0=m1+m2+m3+m4+m5+ma+me （4-42） 设备的最大质量（水压试验时） mmax =m1+m2+m3+m4+mw+ma+me （4-43） 设备最小质量 mmin =m1+0.2m2+m3+m4+ma+me （4-44） 式中： m1:塔体和裙座质量，Kg； m2:内件质量，Kg； m3:保温材料质量，Kg； m4:平台、扶梯质量，Kg； m5:操作时塔内物料质量，Kg； ma:人孔、接管、法兰等附件质量，Kg； me:偏心质量，Kg； mw:液压试验时，塔内充液质量，Kg； 0.2m2:考虑内件焊在塔体上的部分质量，如塔盘支承圈、降液管等。 当空塔吊装时，如未装保温层、平台、扶梯等，则mmin应扣除m3和m4。 在计算m2、m4及m5时，若无实际资料，可参考表4-25进行估算。 表4-25 塔设备部分内件、附件质量参考值 名称笼式扶梯开式扶梯钢制平台圆形泡罩塔盘条形泡罩塔盘筛板塔盘浮阀塔盘舌型塔盘塔盘充液 单位质量 40Kｇ/m 15～24 Kｇ/m 150Kｇ/m2 150Kｇ/m2 150Kｇ/m2 65Kｇ/m2 75Kｇ/m2 75Kｇ/m2 7 0Kｇ/m2
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法 连接螺栓的选用及预紧力： 已知条件： 螺栓的s ＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K**d 拧紧扳手力矩T=49N.m 其中K 为拧紧力矩系数，为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数，为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态 K 值 有润滑 无润滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面 - 0.26-0.3 取K ＝0.28，则预紧力＝T/0.28*10*10-3 ＝17500N 0F 0F 0F 0F
承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As （mm ）=58mm 2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =0.5=151MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6MPa 强度条件： =392.6730*0.8=584 01s F A σ= 1 σ≤() 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31 ca σσ≈[] 21 1.34 F ca d σσπ = ≤
塔器设计时应具备那些知识点.doc
一、塔器的分类及用途 1.塔设备的作用： 2.塔器的分类:①按操作压力分②按单元操作分③按内件结构分：填料塔和 板式塔 3.填料塔的结构：①塔体②支座③人孔或手孔④吊柱及扶梯⑤操作平台 ⑥填料⑦除沫器，等等 4.板式塔的结构：①塔体②支座③人孔或手孔④吊柱及扶梯⑤操作平台⑥ 塔盘等。 5.填料塔使用场合：①分离程度要求高的情况②具有腐蚀性的物料的情况 ③容易发泡的物料的情况 6.板式塔使用场合：①液相负荷较小时②含固体颗粒，容易结垢，有结晶 的物料等。 二、填料塔 1.填料塔的特点： 2.填料分类：散装填料和规整填料 散装填料的分类：（1）环形填料（2）开孔环形填料（3）鞍形填料 （4）金属环矩鞍填料 规整填料分类：（1）丝网波纹填料（2）板波纹填料 填料的选用： 3.液体的分布器分类：（1）管式液体分布器：重力型和压力型（2）槽式液体 分布器（3）喷洒式液体分布器（4）盘式液体分布器 4.液体的分布器作用： 5.了解填料支撑的种类，结构 三、板式塔的种类 1、泡罩塔的结构 优点： 缺点： 2、浮阀塔的结构 优点： 缺点： 3、筛板塔的结构 优点： 缺点: 4、无降液管塔 5、导向筛板塔 6、斜喷型塔 四、板式塔的塔盘 1、板式塔的塔盘分类：溢流型和穿流型 2、板式塔的塔盘结构分类：①整块式塔盘：定距管式塔盘和重叠式塔盘 ②分块式塔盘 3、塔盘支撑结构种类，结构 五、塔设备的附件 1、除沫器的作用： 2、常用的除沫装置：丝网除沫器、折流板式除沫器、旋流板除沫器
3、吊柱的结构： 六、塔设备的计算 塔设备的各种载荷，计算中需要知道设计哪些载荷 塔设备标准的适用范围，什么样的设备，才算是塔设备 设计压力，设计温度如何考虑 材料的选择，负偏差，腐蚀裕量，最小厚度 1.了解塔设备的受力模型，塔设备受力模型的理论基础 地震受力模型 地震水平力如何计算， 地震垂直力如何计算；什么情况下考虑地震垂直作用力 地震弯矩如何计算 多质点的地震弯矩是如何叠加的 风载受力模型 风作用力的计算 风弯矩的计算 地震作用和风载作用是如何叠加的 2.塔设备强度计算包括哪些步骤 3.塔的固有周期，振型的概念是什么，又是如何参与到塔设备计算中的 七、塔设备零部件 1.裙座 1.1 裙座材料的选择，地脚螺栓的选择，许用应力的确定 1.2 裙座的类型，每种类型适用场合，每种结构有何要求 1.3 裙座与塔壳的连接形式，焊缝有和要求 1.4 排气孔，排气管和隔火圈的规格数量的确定 1.5 裙座上面引出管的结构如何设计 1.6检查孔规格，数量的确定 1.7地脚螺栓座的结构有哪些，每种结构尺寸如何确定的 2.塔壳 通常包括的元件有哪些，塔壳结构有哪些 3.静电接地板如何设置 4.地脚螺栓模板的用途，结构如何考虑 5.设置吊柱的目的（分段塔可不设置吊柱），结构尺寸的确定 6.塔设备吊耳如何选择，如何计算 八、设备法兰（专题讨论） 1）设备法兰的类型，以及各种类型的优缺点，各适用什么场合 2）设备法兰的标准号，在选用标准设备法兰需要注意什么 3）非标设备法兰如何计算，结构尺寸如何确定，怎样才算是最优设计 4）设备法兰材料有哪些，如何选择 5）设备法兰的制造，法兰的制造技术要求有哪些 九、螺栓和螺母， 1）螺栓材料选择，标准的选择，载荷计算
高强度螺栓连接的设计计算.
第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 (中国建筑标准设计研究院,北京100044) 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 (G设计规范》B50017—2003)(简称钢规)指出“目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”“,因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大,所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏,其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出,摩擦面滑移量不大,因螺栓孔隙仅为115～2mm,而且不可能都偏向一侧,可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的,对结构构件定位影响不大,可以节省很多螺栓,这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中,一律采用摩擦型;第二阶,摩擦型连接成为承压型连接,要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计,虽然螺栓用量省了,但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏,房屋将不再成为整体,势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低,但地震的发生目前仍无法准确预报,低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多,但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的,现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高,结构按弹性设计允许摩擦面滑移,简直不可思议,只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来,笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节“连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式(图1),类似破坏形式也常见于节点板连接,是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震,是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏,受到国际钢结构界的广泛关注。
过程设备设计答案(简答题和计算题)
1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全 附件六大部件组成。筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 1.一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么?几何形状承受载荷边界支承材料性质均对旋转轴对称 2.推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？答：不能。如果采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面与壳体的两表面相交后得到的两壳体表面间的距离大于实际壳体厚度，不是实际壳体厚度。建立的平衡方程的内力与这两截面正交，而不是与正交壳体两表面的平面正交，在该截面上存在正应力和剪应力，而不是只有正应力，使问题复杂化。 3.试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a/b=2的原因。答：a/b=2时，椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力 相等，使椭圆形封头在同样壁厚的情况下承受的内压力最大，因此GB150称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头 4.何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些特征，其中β与两个参数的物理意义是什么？ 答：回转壳的不连续效应：附加力和力矩产生的变形在组合壳连接处附近较大，很快变小，对应的边缘应力也由较高值很快衰减下来，称为“不连续效应”或“边缘效应”。
螺栓联接的强度计算
螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。 1.松螺栓联接 松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷F，故 螺栓危险截面拉伸强度条件为： 设计公式： ——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/， 许用应力及安全系数见表3-4-1。 2.紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况： （1）受横向工作载荷的紧螺栓联接
(a)普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横向载荷。因螺栓杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷，而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。 （b)铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺栓联接。此时，螺栓孔为铰制孔，与螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这种联接的失效形式有两种：①螺杆受剪面的塑性变形或剪断；②螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件: 剪切强度条件: 挤压强度条件: (2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 现实生活中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向外载荷的联接。右图其受力分析图，在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力 ，接合面受压力；工作时，在轴向工作载荷作用下，接合面有分离趋势，该处压 力由减为，称为残余预紧力，同时也作用于螺栓，因此，螺栓所受总拉力应 为轴向工作载荷与残余预紧力之和，即: = + .
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法
一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T=49N.m 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面0.1 0.12 一般工表面0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化0.2 0.24 镀锌0.18 0.22 粗加工表面- 0.26-0.3 取K＝0.28，则预紧力 F＝T/0.28*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2
外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =0.51σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa 强度条件： =392.6≤730*0.8=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 () 203 1tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσπ =≤
螺栓强度计算
螺栓强度计算 螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状 态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。 3.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接松螺栓联接 松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以 螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷 F，故 螺栓危险截面拉伸强度条件为： 设计公式： ——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许 用应力，N/ ， 许用应力及安全系数见表 3-4-1。 2.紧螺栓联接紧螺栓联接紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况：（1）受横向工作载荷的紧螺栓联接受横向 工作载荷的紧螺栓联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓 (a)普通螺栓联接普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横 向载荷。因螺栓普通螺栓联接杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷， 而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩 擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。（b)铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用 普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺铰制孔用螺栓栓联接。此时，螺栓孔为铰制孔，与 螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。在受横向载荷 的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这 种联接的失效形式有两种：螺杆受剪面的塑性变形或剪断；① ② 螺杆与被联接件中较 弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件: 剪切强度条件: 挤压强度条件: (2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接受轴向工作载荷的紧螺栓联接现实生活中，螺栓 所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向 外载荷的联接。右图其受力分析图，在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力，接合面受压 力由减为；工作时，在轴向工作载荷作用下，接合面有分离趋势，该处压力应为
螺纹连接强度计算
新产品最新动态技术文章企业目录资料下载视频/样本反馈/论坛 技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评投稿发表科技文章 螺纹联接设计：单个螺栓联接的强度计算 newmaker 螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效 多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓 的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d，以及螺母和垫圈等联接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓联接强度计算
图15.3 松螺栓联接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。）外，联接并不受力。图1所示吊钩尾部的联接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷(N)时，其强度条件为 或 式中：d1--螺纹小径，mm； σ1--松联接螺栓的许用拉应力，Mpa。 2. 受拉紧螺栓联接的强度计算 根据所受拉力不同，紧螺栓联接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三类。 ①只受预紧力的紧螺栓联接 图为靠摩擦传递横向力F的受拉螺栓联接，拧紧螺母后，这时螺栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4F`/πd12外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转剪应力： 对于M10～M68的普通螺纹，取d1、d2和λ的平均值，并取ρ`=arctan0.15，得τ≈0.5σ。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四强度理论，当量应力σe为
塔设备机械强度校核
（一） 已知条件： （1） 塔体直径i D =800mm ，塔高H=29.475m 。 （2） 设计压力p=2.3Mpa 。 （3） 设计温度t=19.25O C , （4） 介质为有机烃类。 （5） 腐蚀裕量2C =4mm 。 （6） 安装在济南地区（为简化计算，不考虑地震影响）。 （二） 设计要求 （1） 确定塔体和封头的厚度。 （2） 确定裙座以及地脚螺栓尺寸。 （三） 设计方法步骤 A 材料选择 设计压力p=2.3Mpa,属于中压分离设备，三类容器，介质腐蚀性不提特殊要求，设计温度19.25O C ，考虑选取Q235-C 作为塔体材料。 B 筒体、封头壁厚确定 先按内压容器设计厚度，然后按自重、液重等引起的正应力及风载荷引起的弯曲应力进行强度和稳定性验算。 a 筒体厚度计算 按强度条件，筒体所需厚度 d δ=[]22i t pD C p σ+Φ-= 2.3800420.85125 2.3?+??-=12.75 mm 式中[]t t σ——Q235-C 在19.25O C 时的许用应力。查《化工设备机械基础》为125Mpa Φ——塔体焊缝为双面对接焊，局部无损检测，Φ=0.85。 2C ——腐蚀裕量，取值4mm 。 按刚度要求，筒体所需最小厚度 min δ=22800 1.610001000 i D mm ?==。且min δ不小于3mm 。 故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm 。 考虑到此塔较高，风载荷较大，而塔的内径不太大，故应适当增加厚度，现假设塔体厚度 n δ=20mm ，则假设的塔体有效厚度e δ=12n C C δ--=20-4.8=15.2mm 式中1C ——钢板厚度负偏差，估计筒体厚度在8～25mm 范围内，查《化工设备机械基础》的1C =0.8mm 。 b 封头壁厚计算 采用标准椭圆形封头，则
螺栓强度计算
螺栓强度计算
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第三章 螺纹联接(含螺旋传动） ３-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有： 1)大径d ——螺纹的最大直径,即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径,即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 ３)中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径,近似等于螺纹的平均直径,2d ≈ 11 ()2 d d +。 中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５)螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６)导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处,螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算,即 22 arctan arctan S nP d d λππ== (3-1) 8)牙型角α——螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角,对称牙型的牙侧角β＝α/2。 ９）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图
螺栓强度计算
第三章 螺纹联接（含螺旋传动） 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几 何参数，见图3-1，主要有： 1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重 合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相 重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危 险截面的计算直径。 3）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽 和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹 的平均直径，2d ≈ 11()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （3-1） 8）牙型角α——螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。 9）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图3-1
1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上
螺栓强度计算
螺栓连接的强度计算 【一】能力目标 1.掌握单个螺栓连接的强度计算 2.螺栓组连接的设计 【二】知识目标 2.掌握单个螺栓连接的受力分析 3.螺栓组连接的受力分析和结构设计 【三】教学的重点与难点 重点：掌握单个螺栓连接的强度计算。 难点：螺栓组连接的受力分析和结构设计。 【四】教学方法与手段 多媒体教学，联系工程实例。 【五】教学任务及内容 一、单个螺栓连接的强度计算 （一）受拉螺栓连接 1、松螺栓连接 特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。 螺栓工作载荷为：F=P P——轴向外载 σ＝ F/A=4F/Πd14≤〔σ〕 2、紧螺栓连接 （1）只受预紧力的紧螺栓连接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转复合应力状态 危险截面上的拉伸应力σ＝F0/A 危险截面上的扭转剪应力τ＝16T1/Πd13 根据第四强度理论，当量应力σ＝1.3σ≤〔σ〕 （2）受横向载荷的紧螺栓联接 （3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接 （二）受剪螺栓连接
σp ≤〔σp 〕 τ≤〔τ〕 二、螺栓组联接的设计与受力分析 总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）→螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）→求单个螺栓的最大工作载荷（判断那个最大）→按最大载荷的单个螺栓设计（求d 1—标准）→全组采用同样尺寸螺栓（互换目的） （一）螺栓组的结构设计 1．从加工看，联接接合面的几何形状尽量简单，从而保证联接接合面受力比较均匀。 2．受力矩作用的螺栓组，布置螺栓应尽量远离对称轴，同一圆周上螺栓的数目，应采用4、6、8等偶数，以便于在圆周上钻孔时的分度和画线。 3．应使螺栓受力合理，对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和较大横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓预紧力及其结构尺寸。 4．螺栓的排列应有合理的间距、边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸可查阅有关标准。 （二）螺栓组联接的受力分析 前提（假设）：①被联接件不变形、为刚性，只有地基变形。 ②各螺栓材料、尺寸，拧紧力均相同 ③受力后材料变形（应变）在弹性范围内 ④两心重合，受力后其接缝面仍保持平面两心——接合面形心；螺栓组 形心 1、受轴向载荷螺栓组联接，如汽缸螺栓 特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载/螺栓轴线，螺栓杆受P 拉伸作用。 单个螺栓工作载荷为：F=P/Z P ——轴向外载；Z ——螺栓系数 2、受横向载荷的螺栓组联接 特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载⊥螺栓轴线、防滑 普通螺栓——受P Q 拉伸作用 铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。 3、受横向扭矩螺栓组联接 普通螺栓联接 取联接板为受力对象，由静平衡条件0=∑T 则各个螺栓所需的预紧力为： ∑==+++?=Z i i S Z S P r f T K r r r f K T Q 121)( （N ）
螺栓强度计算
第三章 螺纹联接(含螺旋传动） ３-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数,见图3-１，主要有： １）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径,在标准中定为公称直径。 2)小径1d ——螺纹的最小直径,即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径,在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 ３）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径,2d ≈ 11 ()2 d d +。 中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 4）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ,多线螺纹S =nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （３-１） 8)牙型角α——螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β=α/2。 ９）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有: 图3-1
1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3－2ａ所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷,但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3－３ 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓(或螺钉)直接拧入被联接件的螺纹孔中,不用螺母，在结构上比