Энгельсский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени »

Кафедра «Машины, аппараты пищевых производств и теплотехника»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине СД 01

«КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ОТРАСЛИ»

240801.65 Машины и аппараты химических производств

(очное обучение)

курс –4

семестр – 8

лекции – 51

практические занятия – 34

лабораторные занятия – 17

самостоятельная работа – 119

экзамен – 8 семестр

зачет – нет

курсовая работа – да

курсовой проект – нет

расчетно-графическая работа – нет

контрольная работа - нет

часов в неделю – 6

Всего аудиторных часов – 102

Всего часов – 221

Утверждена на заседании кафедры

«___ »______201_ г, протокол № _

Зав. кафедрой МППиТ, доц. __________

Утверждена на заседании УМКС «МХП»

«__ » ______ 201_ г, протокол № _

Председатель УМКС «МХП»___________

Энгельс 2011

1.  Цели и задачи дисциплины, ее место и учебном процессе.

1.1.  Цель преподавания дисциплины:

Курс "Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли" является дисциплиной, закладывающей фундамент знаний для изучения специальных дисциплин инженером-механиком по спец. 240801.

Цель преподавателя этой дисциплины - привитие студентам навы­ков в вопросах конструирования и расчета на прочность, жесткость и устойчивость конструктивных типовых элементов и основных узлов химического оборудования на базе изучения ранее общетеоретических и общеинженерных дисциплин.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1.2.  Задачи изучения дисциплины:

В задачи курса входят ознакомление студентов с методологией и общими принципами конструирования химического оборудования, специ­фическими требованиями, предъявляемыми к конструкционным материа­лам в химических производствах, методами определения нагрузок, действующих на отдельные элементы химического оборудования, методами расчета на прочность, жесткость и устойчивость.

Подобное направление курса дает возможность уделить внимание вопросам расчета химического оборудования на прочность с учетом специфики его работы, повысить теоретическое и практическое значе­ние курса в подготовке инженеров-механиков по машинам и аппаратам химических производств.

1.3.  Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для усвоения данной дисциплины:

Изучение настоящего курса базируется на знаниях, полученных студентами при изучении ряда предшествующих дисциплин, основными из которых являются : "Высшая математика", "Теоретическая механи­ка", "Сопротивление материалов", "Теория механизмов и машин", "Детали машин", "Гидравлика", "Теплотехника", "Процессы и аппараты химических производств" и некоторые другие.

2.  Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине.

Студент должен знать:

-  принципиальное различие между машиной и аппаратом химических производств, основные требования, предъявляемые к их конструк­циям; стадии проектирования химических аппаратов;

-  основы методологии и общие принципы конструирования технологи­ческого оборудования ;

-  металлические и неметаллические конструкционные материалы, при­меняемые для изготовления химического оборудования, физико-ме­ханические свойства и общую характеристику этих материалов, ди­намику изменения прочностных, упругих и пластических свойств конструкционных материалов при низких и высоких температурах, критерии выбора материалов для изготовления оборудования отрасли;

-  безмоментную (мембранную) теорию расчета на прочность симметрично нагруженных тонкостенных оболочек вращения, гипотезы Лява-Кирхгофа для плоского напряженного состояния материала оболочек и условия его существования; основные уравнения безмоментной теории (уравнения равновесия элемента оболочки, зоны оболочки; уравнения для линейных и угловых деформаций стенки оболочки при ее нагружений, их приложения к основным формам оболочек враще­ния (цилиндр, сфера, конца) при различных видах поверхностной нагрузки на оболочку ;

-  нормативные методы расчета на прочность и устойчивость различных форм оболочек вращения, нагруженных внутренним или наружным дав­лением ; условия потери продольной и поперечной устойчивости в тонкостенных оболочках, пути ее повышения; особенности расчета цилиндрических оболочек, подкрепленных жесткости; способы укрепления краев отверстий в тонкостенных оболочках, ме­тоды расчета укрепляющих элементов различных типов; методику рас­чета вертикальных аппаратов колонного типа на ветровую нагрузку;

-  особенности и характер краевых сил, деформаций и напряжений, причину и типовые случаи возникновения краевого эффекта, условия определения краевых силовых факторов, уравнения совместности краевых (линейных и угловых) деформаций; опасность краевого эф­фекта для различного рода конструкционных материалов; методику расчета узлов стыка оболочек с учетом краевого эффекта.

Студент должен уметь:

-  выбирать конструкционный материал для изготовления оборудования химических производств в зависимости от его технологических па­раметров (рабочей температуры, давления среды, ее агрессивности);

-  конструировать детали и узлы типового оборудования химичес­ких производств с учетом технологических условий его работы и в соответствии с действующими государственными стандартами, применяемыми при проектировании машин и аппаратов химических производств ;

-  выполнять расчеты на прочность, жесткость и устойчивость ти­повых элементов оборудования химических предприятий в соответ­ствии с существующими нормами, в том числе с использованием вычислительной техники при наличии программных средств.

3.  Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам и видам занятий

№ модуля

№ недели

№ темы

Наименование темы

Часы

всего

лек.

л. з.

пр. з.

СРС

1

2

3

4

4

5

6

7

8

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1

Вводная часть

7

2

2

2

1

2

Основы методологии и общие принципы конструирования технологического оборудования

3

8

10

2

2

2

2

2

2

1

4

4

3

Конструкционные материалы в химическом машино - и аппаратовстроении

4

8

14

7

2

2

4

2

2

2

2

2

4

6

3

2

4

Основы безмоментной (мембранной) теории оболочек

16

8

16

4

2

4

2

2

2

2

8

4

8

3

5

Расчет тонкостенных аппаратов с учетом краевого эффекта

18

26

2

4

2

2

2

14

18

4

6

Расчет и конструирование тонкостенных сосудов, нагруженных внутренним давлением

8

14

4

12

2

4

2

2

2

2

2

2

2

2

4

6

4

66

5

7

Расчет и конструирование тонкостенных сосудов, нагруженных наружным давлением

4

8

10

2

2

3

1

2

2

2

4

4

8

Разъемные соединения в химическом Машино - и аппаратостроении

12

12

Итого

221

51

17

34

119

Примечание: в количество часов, отведенных на СРС по теме 5, входит выполнение студентом курсовой работы расчетного характера, на которую отводится 28 часов.

4. Содержание лекционного курса

№ темы

Всего часов

№ лекции

Тема лекции.

Вопросы, отрабатываемые на лекции.

1

2

3

4

1

2

1

Вводная часть: Содержание курса и его значение. Роль отечественных ученых в разработке вопросов теории и расчета на прочность, жесткость и устойчивость хими­ческих машин и аппаратов. Связь курса с другими учеб­ными дисциплинами.

Терминология: машина и аппарат в химических производствах, машинный и аппаратный технологические процессы. Стадии расчета химических аппаратов. Требования к машинам и аппаратам химических производств.

2

6

2

3

4

Основы методологии и общие принципы конструирования технологического оборудования

Общие принципы конструирования оборудования. Meтоды прогнозирования конструкций технологического оборудования. Критерии оптимизации при конструировании. Основы системного анализа. \

Система автоматизированного проектирования машин (САПР). Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Виды изделий и их структура (ГOCT 2.171-68). Виды кон­структорских документов (ГОСТ 2.102-68).

Стадии разработки конструкторской документации (ГОСТ 2.103-68).Вопросы унификации и нормализации химического оборудования и его элементов: ГОСТ 9617-76 (Сосуды и аппараты. Ряды диаметров), ГОСТ 9493-80 (Ряд условных давлений) ГОСТ (Сосуды и аппараты. Ряд номинальных объемов). ;

3

10

5

6

7

8

9

Конструкционные материалы в химическом машино-и аппаратостроении.

Требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Классификация конструкционных материалов, их достоинства, недостатки и практическое применение.

Изменение характеристик прочностных, упругих и пластических свойств материалов"с понижением температуры. Хладоломкость сталей. Особенности выбора конструкционных материалов для оборудования, работающего при минусовых
температурах.

Изменение характеристик прочностных, упругих и пласти­ческих свойств материалов с повышением температуры. Понятие ползучести, длительной прочности, релаксации
напряжений. Случаи негативного проявления релаксации напряжений. Случаи негативного проявления релаксации напряжений, меры к его снижению. Выбор конструкционных материалов для работы в области высоких температур.

Общая характеристика металлических конструкционных ма­териалов: стали (углеродистые обыкновенного качества, качественные конструкционные, котельные, конвертерные ; листовой и сортовой прокат; низко-средне - и высоколеги­рованные; двухслойный листовой прокат); чугуны (серые, модифицированные, высокопрочные, ковкие, белые, специаль­ного назначения); цветные металлы и их сплавы. Химичес­кая стойкость и температурные пределы применения метал­лических конструкционных, материалов.

Общая характеристика неметаллических конструкционных материалов:

- материалы неорганического происхождения: горные породы (гранит, андезит, кварц, асбест и др.), плавленые материалы (каменное литье, базальт, диабаз, стекло, керамика и up.), вяжущие силикатные материалы (известь, цемент, бетон). Материалы органического происхождения: пластмассы (термопластичные и термореактивные), материалы на основе каучуков (резины и эбониты различных марок), непластичные материалы (древесина, уголь, графит, графолит и др.), вяжущие (спецзамазки и клеи спец. назначения), лакокрасочные материалы (шпаклевка, грунтовка, краски, лаки, эмали). Химическая стойкость, температурные пределы применения неметаллических конструкционных материалов.

4

10

10

11

12

13

14

Основы безмоментной (мембранной) теории оболочек: i

Мембрана. Условие тонкостенности оболочек. Область применения тонкостенных сосудов. Краткая историческая справка развития теории оболочек. Вклад отечественных ученых в развитие теорий оболочек. Возникновение в стенках тонкостенных оболочек растягивающих (сжимающих) перерезывающих сил и изгибающих моментов под воздействием избыточного давления.

Оболочки вращения: основные понятия, определения и соотношения .Допущения Лява-Кирхгофа. Уравнения равновесия элемента тонкостенной оболочки. Уравнение Лапласа и уравнение равновесия оболочки. Напряжения и напряженное состояние материала тонкостенной оболочки при ее симметричном нагружении. Условия существования безмоментного напряженного состояния.

Деформации и перемещения в оболочках вращения. Правила знаков для внутренних силовых факторов, линейных и угловых перемещений. Общие уравнения безмоментной теории тонкостенных оболочек.

Примеры, применения уравнений безмоментной теории к основным формам оболочек вращения (цилиндр, сфера, конус), нагруженным давлением газа.

Примеры приложения уравнений безмоментной теории к основным формам оболочек вращения, нагруженным гидростатическим давлением жидкости.

5

6

15

16

17

Расчет тонкостенных аппаратов с учетом краевого эффекта.

Краевой эффект. Физический смысл, причина и типовые слу­чаи возникновения краевого эффекта. Распорная сила. Особенности затухания краевых сил, напряжении, деформаций.
Правила знаков для краевых силовых факторов, радиальных и угловых деформаций.

Определение краевых силовых факторов. Уравнения совместности радиальных и угловых деформаций краев сопрягаемых оболочек (элементов), их частные упрощения. Действительная и эквивалентная расчетные схемы узла стыка сопрягаемых элементов. Примеры схем.

Краевая задача. Результаты ее решения для основных форм оболочек вращения (цилиндр, сфера, конус) и круглых пластин. Напряжения при краевом эффекте, его опасность для различ­ных видов конструкционных"материалов. Меры к снижению краевых напряжений.

6

10

18

19

20

21

22

Расчет и конструирование тонкостенных сосудов, нагружен­ных внутренним давлением.

Теории прочности, их практическое применение. Общие под­ходы к определению толщины стенки оболочек. Расчет цилиндрических оболочек на прочность по ГОСТ "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность". Рабочее и расчетное давление.

Определение величины допускаемых напряжений, учет влияния сварных швов. Виды и конструкции швов, коэффициент прочности сварного шва. Конструкционная прибавка к толщине стенки оболочки, ее слагаемые.

Типы крышек и днищ аппаратов, их применение. Нормативный (по ГОСТ ) расчет сферических, торосферических и эллиптических днищ на прочность.

Нормативный расчет тарельчатых и плоских днищ. Конические днища и переходы. Виды конических днищ, их нормативный расчет на прочность.

Гидро- и пневмоиспытания аппаратов, их назначение, Пробное давление гидроиспытания. Расчет на прочность при гидроиспытаниях. Учет собственного веса в горизонтально расположенных аппаратах.

7

7

23

24

25

26

Расчет и конструирование тонкостенных сосудов, нагружен­ных наружным. давлением.

Особенности расчета сосудов, работающих под воздействием сжимающих нагрузок. Понятие об устойчивости оболочек. Критическое давление. Расчетная и практическая длина цилиндра.

Короткие и длинные цилиндры. Особенности потери устойчивости для длинных и коротких цилиндров. Определение критического давления длинных и коротких цилиндров. Формулы Бресса и Мизеса. Коэффициент запаса устойчивости, факторы,
влияющие на его величину.

Кольца жесткости. Их назначение, конструкции, требования к установке, расчет на прочность. Сущность методики расче­та цилиндров, нагруженных наружным давлением по ГОСТ .

Учет добавочных (сжимающих и изгибающих) нагрузок действующих на вертикальные аппараты, находящиеся"под воздействием наружного давления. Расчет цилиндрического корпуса аппарата на критическое состояние с учетом добавочных нагрузок.

5. Перечень практических занятий

№ темы

Всего часов

№ занятия

Наименование практического занятия.

Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии.

1

2

3

4

2

2

1

Конструкторская документация: Ознакомление с ГОСТами на конструкторскую документацию: ГОСТ 2.101-68 на виды изделии и их структуру; ГОСТ 2.102-68 на вины конст­рукторских документов; Г0СГ2.103-68 на стадии разра­ботки" конструкторском документации.

3

2

2

Конструкционные материалы: Ознакомление с ГОСТами на металлические конструкционные материалы на железной основе (стали и чугуны): ГОСТ 380-94 на углеродистые стали обыкновенного качества; ГОСТ 1050-88 на качественную углеродистую сталь; ГОСТ 5520-79 на котельные и низколегированные стали (а также ГОСТ 192230; ГОСТ 550-75 на среднелегированные стали; ГОСТ на двухслойный листовой прокат; ГОСТ 1412-85 на серые чугуны; ГОСТы 7293-85 и 7769-82 на модифицированные чугуны.

5

4

3,4

Расчет узлов стыка аппаратов с учетом краевого эффекта: Расчет узла стыка оболочек на примере сопряжения ци­линдра с коническим (сферическим) днищем под воздейст­вием газового (гидростатического) давления.

2

5

Ознакомление с программой расчета краевых напряжений на ЭВМ.

2

6

Решение конкретного примера (по данным занятий 3-4) с использованием ЭВМ. Сравнение данных расчета "ручным" и программным способами.

6

2

7

Расчет укрепления краев отверстий в оболочках вращения:

Ослабление оболочки отверстиями. Способы укрепления отверстий. Общие принципы расчета укрепления краев отверстий в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ .

2

8

Рассмотрение конструктивных вариантов типовых способов укрепления краев отверстие. Ознакомление с программой расчета укрепления краев отверстий на ЭВМ.

2

9

Решение примера на укрепление края отверстия с исполь­зованием ЭВМ.

7

2

10

Расчет вертикальных аппаратов колонного типа на ветровую нагрузку:

Цель и задачи расчета аппаратов колонного типа на ветро­вую нагрузку. Методика расчета величины ветрового изгибающего момента по ГОСТ 24756-8l.

2

11

Ознакомление с программой расчета ветрового изгибающего момента на ЭВМ

2

12

Решение примера на определение величины ветрового изгибающего момента с использованием ЭВМ.

7

2

13

Расчет оболочек под воздействием наружного давления: Выполнение примера расчета гладкой цилиндрической оболоч­ки под воздействием наружного давления.

2

14

Выполнение примера расчета цилиндрической оболочки, подкрепленной кольцами жесткости и находящейся под воз­действием наружного давления.

2

15

Выполнение примеров расчета днищ эллиптической и сфери­ческой формы, находящихся под воздействием наружного давления

8

2

16

Проверка, усвоения студентами знаний по теме "Разъемные соединения вынесенной на СPC. Ознакомление с программой расчета фланцевых соединений на ЭВМ.

2

I7

Решение примера по расчету фланцевых соединений с исполь­зованием ЭВМ.

6. Перечень лабораторных работ

№ темы

Всего часов

№ работы

Наименование лабораторной работы.

Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии.

1

2

3

4

6

5

1

Исследование напряжений в цилиндрическом сосуде с кони­ческим днищем и плоской крышкой, нагруженным внутренним давлением.

6

4

2

Расчет цельных фланцев с применением ЭВМ

7

4

3

Исследование устойчивости цилиндрических оболочек, нагруженных внешним давлением с составлением программы расчета величины критического давления на ЭВМ.

7

4

4

Исследование критических, скоростей вала ротора центри­фуги с учетом гироскопического эффекта с использованием ЭВМ.

7. Задания для самостоятельной работы студентов.

№ темы

Всего часов

Вопросы для самостоятельного изучения (задания).

Литература

1

2

3

4

1

1

Подготовка к рубежному контролю по теме №1:

Усвоение понятий "Машины" и ""аппарат" стадий расчета химических аппаратов, требований к оборудо­ванию химических производств.

Осн.-1,3

2

9

Подготовка к рубежному контролю по теме№2:

Ознакомление с ГОСТами на конструкторскую документацию, усвоение общих принципов конструирования оборудования, методов прогнозирования вновь создаваемых конструкций.

Осн.-1,3

Доп.-20-22

3

15

Подготовка к рубежному контролю по теме № 3:

Ознакомление с 'ГОСТами и справочными данными на углеродистые, легированные стали, листовой, сортовой, двухслойный листовой прокат (биметалл), чугуны, цветные металлы и их сплавы, неметаллические конструкционные материалы. Усвоение требований к конструкционным материалам, особенностей их выбора при работе в условиях низких и высоких температур.

Осн. – 1,3

Доп.- 14-198

4

12

Подготовка к рубежному контролю по теме №4:

Усвоение основных понятий и определений безмоментной теории оболочек, методики по­лучения основных уравнений безмоментной теории. Изучение примеров приложения полученных уравнений к основным формам оболочек вращения (цилиндр, сфера, конус), находящихся под нагрузкой.

Осн. 1,2,3,4

5

12

28

Подготовка к рубежному контролю по теме №5:

Усвоение понятия "краевой эффект", причины и основных типовых случаев его возникновения. Ознакомление с методом определения краевых силовых факторов, примерами. Составления эквивалентных расчетных схем узла стыка сопрягаемых элементов, а также с результатами решения краевой задачи для наиболее распространенных форм оболочек вращения (цилиндр, сферы, конуса). Изучение

особенностей затухания краевых напряжений и мер к их снижению. Подготовка к практическим занятиям по теме.

Выполнение курсовой работы по теме № 5. Расчет узла стыка сопрягаемых оболочек (элементов) с учетом краевого эффекта (см. методические и задания к выполнению к/р).

Осн. 1,2,3,8,9

6

20

Подготовка к рубежному контролю по теме № б:
Ознакомление с ГОСТом "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность» в части оболочек, нагруженных внутренним давлением: выбор величины коэффициента прочности ;

сварного шва, определение допускаемых напряжений, усвоение нормативного метода расчета основных форм оболочек вращения, работающих под внутренним давлением, методики расчета горизонтальных аппаратов. Освоение методики расчета узлов укрепления краев отверстий в оболочках. Подготовка к лабораторным и практическим занятиям по теме.

Осн. – 1,2,3,4,5,10

Доп. – 11,13

7

10

Подготовка к рубежному контролю по теме № 7:

Ознакомление с ГОСТом в части расчета оболочек, нагруженных наружным давлением; усвоение понятия «расчетная длина ап­парата» , ознакомление с методикой расчета допускаемого давления, исходя из условия прочности и условия обеспечения устойчивости оболочек вращения, расчетом гладких обечаек и обечаек, подкрепленных кольцами жесткости, а также с расчетом оболочек на критическое сос­тояние при действии дополнительных нагрузок (сжимающих и изгибающих). Нарушение методики расчета вертикальных аппаратов на ветровую нагрузку. Подготовка к лабораторным и практи­ческим занятиям.

Осн. – 1,2,3,5,6

Доп. - 12

8

12

Разъемные соединения в химическом машино- и аппаратостроении.

Требования к разъемным соединениям. Фланцевые соединения: условный проход, условное давление, присоединительные размеры фланца. Классификация фланцев: цельные и свободные фланцы для труб (трубной аппаратуры), цельные фланцы для аппара­тов, формы привалочных поверхностей фланцев.

Прокладки и прокладочные материалы, требо­вания шириных к ним. Эффективная ширина прок­ладки.

Теоретические основы расчета цельных и сво­бодных фланцев по ОСТ "Сосуды и аппа­раты. Нормы и методы расчета на прочность. Фланцевые соединения"

Бесфланцевые разъемные соединения, их конст­рукции и применение.

Осн. –1, 2, 3,4,7

8.  Курсовой проект

Выполнение курсового проекта учебным планом специальности не предусмотрено

9.  Курсовая работа

Курсовая работа выполняется по индивидуальному заданию каждому студенту. Предусмотрено 24 варианта индивидуальных заданий. При необходимости работа носит расчетный характер. Результаты расчета студентом оформляются в виде расчетно-пояснительной записки объемом 12-16 страниц. В тексте записки приводятся расчетные схемы, расчетные формулы, а также ссылки на литературные источники.

Трудоемкость выполнения курсовой работы оценивается в 2% часов. Рекомендации по ее выполнению изложены в методических указаниях (прилагаются), изданных через РИЦ СГТУ.

10. Расчетно-графическая работа

Выполнение расчетно-графической работы учебным планом специаль­ности не предусмотрено.

11. Контрольная работа

Контрольные работы выполняются студентами заочной формы обу­чения в 8-ом (№ 1) и 9-ом (№ 2) семестрах. Задания по каждой конт­рольной работе составлены в 10 вариантах и охватывают все без исключения темы курса.

Рекомендации по выполнению контрольных работ изложены в мето­дических указаниях (с контрольными заданиями), изданных через РИЦ СГТУ (прилагаются).

Трудоемкость выполнения каждой контрольной работы оценивается вчасов.

12. Экзаменационные вопросы

Тема № I.

1.  Машина и аппарат, машинный и аппаратный технологические процессы - их принципиальное отличие. Приведите конкретные примеры машин и аппаратов в химических производствах.

2.  Назовите стадии (этапы) расчета химических аппаратов. Какие основные задачи решаются на каждой стадии расчета ;

3.  Назовите основные требования, предъявляемые к конструкциям химических машин и аппаратов.

Тема № 2

1.  Вопросы оптимизации при конструировании технологического оборудования. САПР.

2.  Пути снижения расхода конструкционных материалов при проектировании и изготовлении технологического оборудования.

3.  Конструкторская документация. Назовите виды конструкторских документов, перечислите их.

4.  ЕСКД. Виды изделий и их структура.

5.  Назовите стадии разработки конструкторской документации, опишите кратко их структуру.

Тема № 3

1. Назовите основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам в химическом машино-и аппаратостроении.

2. Что является определяющим при выборе материалов, работающих в условиях минусовых температур?

3. Какие характеристики конструкционных материалов лежат в основе их выбора для работы в условиях высоких температур? Раскройте их сущность.

4. Дайте общую характеристику сталям, применяемым в химическом машино - и аппаратостроении.

5. Дайте общую характеристику чугунам, применяемым в химическом машино - и аппаратостроении.

6. Дайте общую характеристику неметаллическим конструкционным ма­териалам, применяемым в химическом машино - и аппаратостроении.

7. Дайте общую характеристику цветным металлам и их сплавам, применяемым в химическом машино - и аппаратостроении.

Тема № 4

1.  Условие тонкостенности оболочек. Мембрана. Напряженное состояние материала в тонкостенных оболочках.

2.  Покажите схематично, что в тонкостенных оболочках возникают меридиональные и кольцевые изгибающие моменты и поперечные (перерезывающие) силы.

3.  На эскизе конуса покажите: меридиан, образующую, параллельный круг, полюс, 1-ое и 2-ое главные сечения, 1-ыи и 2-ой главные радиусы кривизны. Дайте определения перечисленным понятиям.

4. Покажите схематично силы S, Т, N и моменты М и К, действующие на элемент тонкостенной оболочки. Дайте их определения и правила знаков.

5. Безмоментная оболочка. Условия существования безмоментного напряженного состояния ее материала.

6. Меридиальная и кольцевая кривизна оболочки. Гауссова кривизна поверхности оболочки. Классификация форм поверхностей оболочек ( с их эскизами).

7. Приведите уравнения равновесия элемента оболочки и зоны оболочки к случаю цилиндрической оболочки, нагруженной изнутри газовым давлением "Р".

Тема № 5 ;

1.Причина и типовые случаи возникновения краевого эффекта. Распорная сила.

2.Особенности краевых напряжении. На каком расстоянии от края краевые напряжения можно не учитывать при расчете цилиндрических обечаек? i

3.Действительная и эквивалентная расчетные схемы. Привести пример их составления.

4.Определение величин краевых силовых факторов Ро и Мо. Уравнения совместности радиальных и угловых деформаций краев стыкуемых оболочек.

5.Краевые напряжения. Полные напряжения при краевом эффекте. Эквивалентные напряжения. Допускаемые напряжения для краевых зон.

6..Опасность краевого эффекта для различного рода материалов. Меры к снижению негативного проявления краевого эффекта.

Тема № б

1.  Теории прочности, их практическое применение.

2.  Вывод формулы для определения толщины стенки цилиндра по 3-ей и 4-ой теориям прочности. Дайте сравнительный анализ получен­ных формул,

3.  Что представляет собой коэффициент прочности сварного шва? Каковы его численные значения? Какие виды и конструкции сварных швов наиболее применимы в аппаратостроении? Приведите пример разделки кромок под сварку.

4.  Конструкционная прибавка "С", ее слагаемые и их определение.

5.  Приведите нормативный расчет тонкостенных цилиндров, нагруженных внутренним давлением (по ГОСТ Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность).

6.  Расчетное и рабочее давление. Цель гидро- и пневмоиспытания аппаратов. Величина пробного давления гидроиспытания.

7.  Приведите расчет напряжений изгиба от действия собственного веса в горизонтальных аппаратах. Условие оптимального расположения опор в горизонтальном 2-х опорном аппарате.

Приведите эскиз конструкции полушарового днища и расчетную фор­мулу для определения его толщины. Достоинства, недостатки и применение полушаровых днищ.

9.  Приведите эскиз конструкции коробкового (отбортованного сфери­ческого) днища и расчетную формулу для определения его толщины. Достоинства, недостатки и применение этих днищ.

10.  Приведите эскиз конструкции эллиптического днища и расчетную формулу для определения его толщины. В чем заключается основное достоинство этих днищ? Применение эллиптических днищ.

11.  Приведите эскизы конструкций конических днищ и конических переходов (конфузоров и диффузоров). Применение и расчет конических днищ (при 2α < 140).

12.  Почему слишком пологие оболочки нельзя рассчитывать по формулам безмоментной теории оболочек? Приведите формулу для расчета конуса при 2α > 140. Днища какой формы рассчитываются на прочность по формуле аналогичной структуры?

13.  Приведите эскизы конструкций тарельчатых днищ и расчетную формулу
для определения их толщины. Основные недостатки тарельчатых днищ и их применение.

Ослабление тонкостенных оболочек отверстиями. Способы укрепле­ния краев отверстий, схемы их конструктивных разновидностей.

15.  Основы методики расчета укрепления краев одиночных отверстий в тонкостенных оболочках.

Тема № 7

1. Потеря поперечной устойчивости тонкостенным цилиндром под воздейст­вием наружного давления. Критическое давление. Величина крити­ческого давления для длинных и копотких цилиндров (формулы Бресса, Мизеса, Саусвелла).

2. Коэффициент запаса устойчивости. Расчетная и критическая длина цилиндра.

3. Кольца жесткости. Их конструкция, назначение, требования при установке, расчет на прочность.

4. Потеря продольной устойчивости тонкостенным цилиндром под воздействием осевой сжимающей силы. Критическая величина осевого сжимающего усилия. Критическая величина напряжений.

5. Расчет тонкостенного цилиндра на критическое состояние под совместным воздействием наружного давления, осевого сжимающего усилия и изгибающего момента.

6. Какие задачи решаются при расчете вертикального аппарата колон­ного типа на ветровую нагрузку? При решении каких этих задач используется максимальный или минимальный вес аппарата?

7. Приведите расчетную схему аппарата колонного типа, используемую для определения ветрового изгибающего момента. Укажите опасные сечения корпуса колонны под воздействием ветрового момента. В чем заключается суть методики расчета величины ветрового момента?

8. Приведите методику расчета аппарата колонного типа на опрокидывание под воздействием ветрового момента. Приведите расчетную схему, покажите вид характерных эпюр.

9. Приведите методику расчета напряжений, возникающих на опорной поверхности фундаментного кольца аппарата колонного типа и бетонного фундамента. Как определяются допускаемые напряжения для бетона.

10.  На какой вид деформации в случае расчета аппарата колонного типа работают:

-  бетонный фундамент аппарата;

-  его фундаментное кольцо;

-  его фундаментные болты.

Как выбирается число фундаментных болтов аппарата колонного типа?

Тема № 8 .

Дайте обоснование необходимости применения разъемных соединений в химическом машино - и аппаратостроении. Перечислите требования к разъемным соединениям. Сформулируйте понятия условного прохода и условного давления. Присоединительные размеры фланца.

3.  Классификация фланцев, их конструкции и применение.

4.  Основные формы привалочных поверхностей фланцев и их применение.

5.  Прокладки и прокладочные материалы, их применение. Требования к прокладкам, выбор прокладок. Формы прокладок.

ИТОГО экзаменационных вопросов (суммарно по темам): 3 + 5 + 7+7 + 6 + 15 + 10 + 5= 58.

13. Список основной и дополнительной литературы по дисциплине.

Основная:

Конструирование и расчет элементов химического оборудования / , .-М.:Альфа-М, 2010.-382 с. , , Рачковский машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (примеры и задачи):Учебное пособие.-М.:Альфа-М, 2008.-720с. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли [Текст] : учеб. пособие для вузов по специальности "Машины и аппараты химических производств" / , ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 20с. ISBN -0 (с грифом)

4.  , Таранцев и расчет элементов тонкостенных сосудов: Учебное пособие. - Пенза: Изд-во ПГУ, 20с. (электронная версия

http://window. *****/window_catalog/redir? id=24522&file=sosud_comp. pdf)

5.  , Никитин на ЭВМ моментов от ветровой нагрузки для аппаратов колонного типа. Методические указания для курсового и дипломного проектирования для студентов специальностей 240801 и направлений Регистрационный номер: 060162Э. - Саратов: Изд-во СГТУ, 20с.

6.  , Никитин устойчивости цилиндрических оболочек, нагруженных внешним давлением. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Особенности расчета оборудования отрасли» для студентов специальности 260601 и по курсу «Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли» для студентов специальности 240801 и направлений Регистрационный номер: 060163Э.- Саратов: Изд-во СГТУ, 20с.

7.  , Никитин цельных фланцев с применением ЭВМ. Методические указания для самостоятельной работы студентов специальностей 260601 и 240801 дневной и заочной форм обучения, Саратов: Изд-во СГТУ, 20с.

8.  , Никитин на ЭВМ краевых сил и краевых моментов в узлах сопряжения элементов тонкостенных сосудов, нагруженных газовым давлением. Методические указания для самостоятельной работы для студентов специальностей 240801 и направлений 240800 под контролем преподавателя, Регистрационный номер: 060160Э.- Саратов: Изд-во СГТУ, 20с.

9.  , Никитин и расчет элементов оборудования отрасли. Методические указания и задания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 240801.65. очной и заочной форм обучения.- Саратов: Изд-во СГТУ, 20с.

10.  , Никитин на ЭВМ укрепления одиночных отверстий. Методические указания для курсового и дипломного проектирования для студентов специальностей 240801 и направлений Регистрационный номер: 060161Э.- Саратов: Изд-во СГТУ, 20с.

Дополнительная:

ГОСТ Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий ГОСТ . Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Введен с 01.07.80 г, 62 с. ГОСТ . Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмического воздействия. Введен с 01.07.81 г. , 15 с. ГОСТ 380-94 на углеродистые стали обыкновен­ного качества;

15.  ГОСТ 1050-88 на углеродистые качественные стали;

16.  ГОСТ на низколегированные стали;

17.  ГОСТ 5632-72 на высоколегированные стали;

18.  ГОСТ на двухслойный листовой прокат:

19.  ГОСТ 1412-88 на серые чугуны

20.  ГОСТ 2.101-68 на виды изделий и их структуру;

21.  ГОСТ 2.102-68 на виды конструкторских документов;

22.  ГОСТ 2.103-68 на стадии разработки конструк­торской документации

14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники.

При проведении практических занятий используется авторский программный пакет по следующим темам:

Тема 5. Расчет узлов стыка аппаратов с учётом краевого эффекта.

Тема 6. Расчет укрепления краев отверстий в оболочках вращения.

Тема 7. Расчет вертикальных аппаратов колонного типа на ветровую нагрузку.

Тема 9. Расчет фланцевых соединений.

При проведении лабораторных работ используется авторский программный пакет по следующим темам:

Тема 7. Определение величины критического давления для короткой цилиндрической оболочки, а также критической скорости вращения вала ротора с учетом гироскопического эффекта.

Кроме того, лабораторная работа №1(тема №6) выполняется на виртуальном стенде.

В общей сложности при проведении лекционных, практических и лабораторных занятий в качестве наглядных пособий используется

ТСО и вычислительная техника.

-  ЭВМ типа Pentium-4

-  макеты технологического оборудования - 4;

-  лабораторные стенды - 2;

-  плакаты - 42;

-  виртуальный стенд - 1;

-  диапозитивы (слайды) - 24;

-  диафильмы —12.

Рабочая программа составлена _______________ к. т.н., доцентом ЗАБРУДСКИМ В. Т.

15. Дополнения и изменения в рабочей программе

Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры
«_____» _____________200_ года, протокол №______

Зав. кафедрой ________________

Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС/УМКН

«_____» _____________200_ года, протокол №______