Рабочая программа дисциплины (стр. 2 )

№ п/п	Результат
1.	Освоить методологию расчета и конструирования элементов оборудования с использованием современных программных средств и баз данных
2.	Самостоятельно выполнять компьютерные расчеты при проектировании элементов оборудования.
3.	Освоить методологию оформления проектно-конструкторской документации.

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

основные требования, предъявляемые к конструкциям машин и аппаратов, и факторов, определяющих конструкцию основных деталей и сборочных единиц; основные принципы выбора конструкционных материалов в зависимости от параметров работы оборудования; теоретические основы инженерных методик расчета типовых элементов конструкций машин и аппаратов; современные методы конструктивного и прочностного расчета химического оборудования, обеспечивающих высокую техническую надежность его элементов и их конструктивное совершенство.

Уметь:

правильно оценивать характер нагрузок, действующих на элемент машины или аппарата, и грамотно изображать его расчетную схему; обоснованно выбирать наиболее дешевый и доступный конструкционный материал, расчетную нагрузку и допускаемое напряжение; проводить на ЭВМ все необходимые конструктивные и механические расчеты элементов разрабатываемого оборудования с учетом требований нормативно-технической документации.

Владеть:

методами расчета и конструирования элементов машин и аппаратов отрасли; пакетами прикладных программ для расчета и конструирования элементов оборудования; опытом оформления проектно-конструкторской документации.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1. Универсальные (общекультурные):

способность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, приобретению новых знаний в области естественных и технических наук; способность эффективно работать индивидуально и в коллективе, демонстрировать ответственность за результаты работы.

2. Профессиональные:

общепрофессиональные:

способность и готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности; способность применять знания в области энерго-и ресурсосберегающих процессов и оборудования химической технологии для решения производственных задач;

производственно-технологическая деятельность:

способность проектировать новое энерго-и ресурсосберегающее оборудование химической технологии; способность выполнять проектные расчеты элементов оборудования с использованием современных компьютерных программ;

способность выполнять все необходимые конструктивные и механические расчеты элементов разрабатываемого оборудования с учетом требований нормативно-технической документации; способность разрабатывать оптимальные конструкции энерго-и ресурсосберегающего оборудования химической технологии.

4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Аннотированное содержание разделов дисциплины

4.1.1. Общие принципы и методология конструирования машин и аппаратов отрасли:

Развитие химического машино - и аппаратостроения в России и за рубежом. Основные направления научно-технического прогресса в химическом машиностроении.

Проектирование и конструирование как основные этапы разработки химического оборудования. Классификация основных деталей и сборочных единиц химического оборудования по функциональному и конструктивному признакам.

Основные требования, предъявляемые к конструкциям машин и аппаратов: экономическая эффективность, высокая механическая надежность, конструктивное совершенство, транспортабельность. Требования эргономики и защиты окружающей среды. Эстетические требования к разрабатываемому оборудованию.

Система нормативной документации при разработке химического оборудования: ГОСТы, СТ СЭВ, ОСТ, СТП, РТМ, ТУ, ЕСКД, ЕСТПП, ЕСЗКС, СПКП, ССБТ, нормы и требования Госгортехнадзора. Роль нормативной документации в конструкторской деятельности.

Основные стадии разработки нестандартного химического оборудования: ТЗ, ТП, ЭП, КД. Виды расчетов, основные цели технологического, конструктивного и механического расчетов химического оборудования.

Основные методологии конструирования. Организация конструкторского труда Понятие о разработке оптимальных конструкций с помощью САПР.

4.1.2. Влияние конструкционного материала и технологии изготовления на конструкцию машин и аппаратов:

Основные конструкционные материалы, используемые в химическом машиностроении, их классификация и область применения. Новые и перспективные материалы. Критерии выбора конструкционных материалов для химической аппаратуры.

Влияние конструкционного материала и технология изготовления на конструкции машин и аппаратов. Особенности конструирования литой, стальной, сварной, эмалированной, биметаллической, гуммированной, пластмассовой, керамической, углеграфитовой, стеклянной аппаратуры и аппаратуры из цветных металлов и сплавов. Экономия дорогостоящих материалов при конструировании химического оборудования.

4.1.3. Расчет и конструирование тонкостенных сосудов:

4.1.3.1        Общие: Основные сведения по устройству, расчету и испытанию аппаратов. Нормативные параметры. Рабочее, расчетное и пробное давления. Рабочая и расчетная температуры. Допускаемые напряжения с учетом свойств материала и коррозийного воздействия обрабатываемой среды. Коэффициент прочности сварных и паяных соединений. Прибавки к расчетным толщинам стенки аппарата.

4.1.3.2        Тонкостенные оболочки, нагруженные внутренним давлением: Общие сведения об оболочках. Основные понятия и определения. Напряженное состояние материала упругих осесимметричных оболочек. Условие прочности. Вывод формул для расчета толщины стенки цилиндрических, конических и сферических оболочек. Вывод формул для расчета эллиптических днищ и крышек. Особенности расчета отбортованных конических и сферических оболочек. Расчет оболочек, нагруженных гидростатическим давлением.

4.1.3.3        Тонкостенные оболочки,  нагруженные наружным давлением, изгибающим моментом, осевыми и поперечными усилиями: Понятия об устойчивости тонкостенных оболочек. Причины потери устойчивости. Способы повышения устойчивости оболочек. Расчет колец жесткости. Расчет оболочек на устойчивость от совместного или раздельного действия нагрузок. Условие устойчивости.

4.1.3.4        Пластинки и плоские днища: Общие сведения о пластинках. Основные понятия и определения. Общие уравнения круглых пластинок, нагруженных симметрично. Расчет круглых и кольцевых пластинок. Прямоугольные пластинки: различные способы нагружения и методы расчета. Расчет плоских крышек, подкрепленных ребрами жесткости.

4.1.3.5.        Неразъемные соединения оболочек и пластин: Виды неразъемных соединений. Основные моменты моментной теории расчета тонкостенных оболочек. Понятие о краевой задаче. Причины появления краевых нагрузок. Изгиб цилиндрической оболочки краевыми нагрузками. Определение краевых сил и моментов. Методика расчета на прочность аппаратов с учетом краевых сил и моментов. Основы конструирования цельносварной аппаратуры.

4.1.3.6.        Укрепление отверстий: Укрепление отверстий в оболочках. Расчетные методики и конструкции укрепления вырезов. Границы применения различных расчетных методик. Основные виды оптимальных конструктивных решений укрепления отверстий.

4.1.4. Расчет и конструирование плотно-прочных разъемных соединений:

Конструкции разъемных соединений и область их применения. Фланцевые соединения. Конструкция фланцев. Герметичность соединения и расчет его конструктивных элементов на прочность. Термические напряжения в болтах и шпильках фланцевых соединений. Критерии выбора оптимальных конструктивных решений. Влияние свойств материала и обрабатываемой среды на выбор разъемных соединений.

4.1.5. Расчет быстровращающихся оболочек и дисков:

Конструкция быстровращающихся дисков. Основные понятия и определения. Расчет дисков простейших профилей: постоянной толщины, конического, гиперболического. Анализ напряженного состояния дисков сложного профиля методом двух расчетов. Цилиндрические и конические оболочки центрифуг. Вывод формул для расчета толщины и допускаемой частоты вращения. 

4.1.6. Расчет оборудования, работающего в условиях динамических колебаний:

Механические колебания элементов химического оборудования. Поперечные свободные и вынужденные колебания стержней с одной степенью свободы. Поперечные колебания стержней, имеющих две и более степени свободы. Приближенные методы определения частоты собственных колебаний конструкции. Критические скорости вращающихся валов. Резонансный характер критических явлений. Самоцентрирование валов. «Жесткие» и «гибкие» валы. Условие виброустойчивости. Влияние различных факторов (осевые силы, гироскопического эффекта, упругости опор) на критическую скорость вала. Способы учета собственной массы вала при определении его критических скоростей с несколькими закрепленными на нем массами. Методика расчета быстровращающихся валов с учетом их главных критериев работоспособности: прочности, жесткости и виброустойчивости. 

4.1.7. Расчет и конструирование аппаратов высокого давления:

4.1.4.1        Особенности устройств толстостенных аппаратов, область их применения: Нормативные параметры: расчетное давление, расчетная температура, коэффициент прочности сварных соединений. Допускаемые напряжения с учетом длительной прочности материала и конструктивного исполнения корпуса. Особенности выбора материала для изготовления аппарата в зависимости от коррозийного и теплового воздействия среды.

4.1.4.2        Составные части корпусов аппаратов высокого давления: обечайки, днища, фланцы. Цилиндрические обечайки различной конструкции. Конструкции крышек.