Информация о курсе

 Информация о подразделении, отвечающего за СЭУМК.

Список дисциплин использующих СЭУМК "Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли" в учебном процессе.

Согласно ФГОС и ООП «Энерго- и ресурсосбеоегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» дисциплина «Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли» является вариативной профильной дисциплиной и относится к профессиональный модулю. 

ЛЕКЦИИ 54 часа (ауд.)

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 81 час (ауд.)

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 27 часов (ауд.)

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 162 часов

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 126 часов

ИТОГО 288 часов

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная 

1. Общие принципы и методология конструирования машин и аппаратов отрасли (4 час.):

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.

2. Влияние конструкционного материала и технологии изготовления на конструкцию машин и аппаратов (4 час.):

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.

3. Расчет и конструирование тонкостенных сосудов:

3.1    Общие положения (4 час.): 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.

3.2    Тонкостенные оболочки, нагруженные внутренним давлением (4 час.): 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.

3.3    Тонкостенные оболочки,  нагруженные наружным давлением, изгибающим моментом, осевыми и поперечными усилиями (2 час.): 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.

3.4    Пластинки и плоские днища (4 час.): 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.

3.5.   Неразъемные соединения оболочек и пластин (6 час.): 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.

3.6.   Укрепление отверстий (4 час.): Укрепление отверстий в оболочках. Расчетные методики и конструкции укрепления вырезов. Границы применения различных расчетных методик. Основные виды оптимальных конструктивных решений укрепления отверстий.

4. Расчет и конструирование плотно-прочных разъемных соединений (4 час.):

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.

5. Расчет быстровращающихся оболочек и дисков (4 час.):

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. 

6. Расчет оборудования, работающего в условиях динамических колебаний (6 час.):

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. 

7. Расчет и конструирование аппаратов высокого давления (8 час.):

7.1    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.

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

Напряженное состояние толстостенной оболочки. Определение кольцевых, радиальных и меридиональных напряжений в случае действия внутреннего и наружного давлений. Эпюры напряжений. Расчет толщины стенки корпуса аппарата высокого давления по методу максимальных напряжений. Недостатки метода.

7.3    Расчет корпусов по методу предельных нагрузок. Температурные напряжения в толстостенном цилиндре. Расчет толстостенных цилиндрических оболочек при одновременном воздействии давления и тепловых нагрузок. Составные оболочки высокого давления. Особенности расчета толстостенных пластин. Расчет выпуклых и плоских днищ и крышек. Расчет затворов. 

Тематика практических занятий (27 часов)

Целью практических занятий является закрепление знаний по общим принципам и этапам расчета и конструирования, получение навыков использования стандартов, реализация теоретического материала путем разработки алгоритма решения конкретной задачи.

Основные темы практических занятий:

1)      Конструирование и расчет на прочность тонкостенных оболочек.

2)      Конструирование и расчет на прочность и устойчивость тонкостенных оболочек.

3)      Конструирование и расчет на прочность плоских крышек и днищ.

4)      Конструирование и расчет укреплений отверстий.

5)      Конструирование и расчет на прочность неразъемных соединений.

6)      Расчет и конструирование аппаратов высокого давления.

7)      Конструирование и расчет на прочность фланцевых соединений.

8)      Расчет быстровращающихся оболочек и дисков.

9)      Расчет валов, работающих в условиях динамических колебаний.

Тематика лабораторных работ (81 час)

Целью лабораторных работ является реализация на ЭВМ алгоритмов решения конкретных задач, разработанных на практических занятиях, с использованием MathCAD и Autodesk Inventor.

Темы лабораторных работ:

1)      Расчет на прочность оболочек, нагруженных внутренним давлением.

2)      Расчет на прочность и устойчивость оболочек, нагруженных наружным давлением, осевым сжимающим усилием, изгибающим моментом и поперечным усилием.

3)      Расчет сопряжения тонкостенных оболочек

4)      Поверочный расчет укрепления взаимовлияющих отверстий.

5)      Расчет на прочность укрепления отверстий.

6)      Расчет фланцевых соединений аппаратов.

7)      Расчет валов на прочность, жесткость и виброустойчивость..

8)      Расчет на прочность элементов аппарата высокого давления

9)      Расчет быстровращающихся дисков методом прогонки.

Расчет фланцевых соединений, Расчет на прочность, жесткость, элементов аппарата высокого давления, Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли

Беляев Василий Михайлович
кандидат технических наук 

Кафедра общей химической технологии, Доцент 

Тел.: 8 (3822) 60-63-16 
Вн. телефон: 1413 

Copyright ©2014. Tomsk Polytechnic University, 
All rights reserved.