Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240801. 65

 
 

---

5
НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ КУРСА И ИХ СОДЕРЖАНИЕ 
(программа лекционного материала курса) 
Тема 1. Вводная часть. 
Содержание курса и его значение. Роль отечественных ученых в 
разработке вопросов теории расчета на прочность, жесткость и 
устойчивость машин и аппаратов. Связь курса с другими дисциплинами. 
Терминология: машина и аппарат в химических производствах, машинный 
и аппаратный технологические процессы. Стадии расчета химических 
аппаратов. Требования к машинам и аппаратам химических производств 
[1-13]. 
Тема 2. Основы методологии и общие принципы конструирования 
технологического оборудования. 
Общие 
принципы 
конструирования 
оборудования. 
Методы 
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 (ГОСТ 2.101-68). 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 13372-78 (Сосуды и аппараты. Ряд номинальных объемов) [2, 10]. 
Тема 3. Конструкционные материалы в химическом машино- и 
аппаратостроении. 
Основные 
требования, 
предъявляемые 
к 
конструкционным 
материалам. Область использования конструкционных материалов; 
температурные 
пределы 
их 
применения. 
Общая 
характеристика 
конструкционных 
материалов: 
стали, 
чугуны, 
цветные 
металлы; 
пластические массы и другие неметаллические материалы. 
Изменение 
физико-механических 
свойств 
конструкционных 
материалов увеличением (понижением) температуры. Особенности выбора 
конструкционных 
материалов 
для 
химического 
оборудования, 
работающего 
при 
минусовых 
(высоких) 
температурах. 
Понятие 
хладоломкости, тепловой хрупкости, ползучести, длительной прочности, 
релаксации напряжений [2, 3, 8, 12, 14]. 

---

6 
Тема 4. Основы безмоментной (мембранной) теории оболочек. 
Мембрана. Условие тонкостенности оболочек. Область
применения тонкостенных сосудов. Вклад советских ученых в развитие 
теории оболочек. Наличие , в стенках тонкостенных оболочек изгибающих 
моментов и перерезывающих сил под воздействием избыточного 
давления. 
Оболочки 
вращения: 
основные 
понятия, 
определения 
и 
соотношения. Допущения Лява-Кирхгофа. Уравнения равновесия элемента 
тонкостенной оболочки. Уравнение Лапласа и уравнение равновесия зоны 
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 (основные) уравнения безмоментной теории тонкостенных 
оболочек. Примеры приложения уравнений безмоментной теории к 
основным формам оболочек вращения (цилиндр, сфера, конус), 
нагруженным давлением газа или гидростатическим давлением жидкости 
[1, 4]. 
Тема 5. Расчет и конструирование тонкостенных сосудов, 
нагруженных внутренним давлением. 
Теории 
прочности, 
их 
практическое 
применение. 
Условие 
прочности. Получение расчетных формул для определения толщины 
стенки цилиндра по 3-й и 4-й теориям прочности. Расчет стальных 
цилиндров на прочность по ГОСТ 14249-80 "Сосуды и аппараты. Нормы и 
методы расчета на прочность": определение допускаемых напряжений, 
учет влияния сварных швов; виды швов, коэффициент прочности сварного 
шва. Конструкционная прибавка, ее слагаемые. 
Типы крышек и днищ аппаратов (полушаровые, коробовые,
эллиптические, конические, плоские), их расчет на прочность по
ГОСТ 14249-80. 
Рабочее и расчетное давление. Гидро- и пневмоиспытание аппаратов, 
их назначение и применение. Расчет оболочек на прочность при их 
гидроиспытании. Учет влияния собственного веса в горизонтальных 
аппаратах. 
Ослабление корпусов и днищ аппаратов отверстиями. Учет влияния 
неукрепленных отверстий. Общие принципы расчета укрепления краев 
отверстий, типы их укрепления. Методика расчета укрепления краев 
отверстий по ГОСТ 24755-81. Алгоритм и программа расчета на ЭВМ 
[1-9, 11-15, 17]. 

---

7
Тема 6. Расчет и конструирование тонкостенных сосудов, 
нагруженных наружным давлением. 
Особенности работы сосудов, работающих под воздействием
сжимающих нагрузок. Понятие об устойчивости оболочек,
критическом давлении. Проверка сосудов на устойчивость. Расчетная
и критическая длина цилиндра, короткие и длинные цилиндры. 
Определение критического давления для коротких и длинных цилиндров. 
Коэффициент запаса устойчивости. Кольца жесткости, их назначение, 
конструкции и расчет на прочность. Расчетные формулы для тонкостенных 
аппаратов, нагруженных наружным давлением по ГОСТ 14249-80. 
Учет 
добавочных 
нагрузок 
(осевой 
сжимающей 
силы 
и 
изгибающих моментов), действующих на аппарат, по ГОСТ 14249-80. 
Методика расчетов ветровых изгибающих моментов, действующих на 
вертикальный аппарат колонного типа, по ГОСТ 24756-81 "Сосуды и 
аппараты. Нормы и методы расчета на ЭВМ. Устойчивость днищ 
различной формы" [1, 2, 6, 8, 12, 16].
Тема 7. Расчет тонкостенных аппаратов с учетом краевого эффекта. 
Краевой эффект. Физический смысл и причина возникновения 
краевого эффекта. Характер краевых напряжений. Краевая задача. 
Уравнение совместности радиальных и угловых деформаций. Распорная 
сила. Правила знаков для краевых сил, радиальных и угловых деформаций. 
Примеры решения краевой задачи для различных форм оболочек 
вращения. Значения краевых силовых факторов. Напряжения при краевом 
эффекте, его опасность. Меры борьбы с краевым эффектом [1, 2, 9]. 
Тема 8. Разъемные соединения в химическом машино- и 
аппаратостроении. 
Необходимость применения разъемных соединений и требования, 
предъявляемые к ним. Виды разъемных соединений. 
Фланцевые соединения. Условный проход (ГОСТ 335-68) и 
условное давление (ГОСТ 9493-73), присоединительные размеры фланца 
(ГОСТ 1234-67). Классификация фланцев: цельные и свободные фланцы 
для труб и трубной аппаратуры (ГОСТ: 1255-67, 12828-67, 12830-67, 
12831-67, 12832-67, 12833-67, 12834-67), цельные фланцы для аппаратов 
(ОСТ 26-426-79, ОСТ 26-427-79, ОСТ 26-428-79). Формы привалочных 
поверхностей фланцев. 
Прокладки и прокладочные материалы, требования к ним. 
Эффективная ширина прокладки. 
Теоретические основы расчета цельных и свободных фланцев. Расчет 
фланцевых соединений на плотность и прочность по ОСТ 26-373-78 
"Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Фланцевые 
соединения". 

---

8 
Практические рекомендации по выбору и конструированию 
фланцев. Бесфланцевые разъемные соединения, их конструкция и 
применение [2, 6, 8]. 
Тема 9. Пластинки и быстровращающиеся диски. 
Понятие о пластинках и дисках. Их форма, нагрузка. Основные 
допущения при расчете пластинок. Внутренние силовые факторы и 
напряжения в пластинках. Расчет круглых и кольцевых симметрично 
нагруженных пластинок. 
Напряженное состояние материала быстровращающегося диска. 
Определение разрушающей угловой скорости [1, 2, 9].