Введение

Современные нефтедобывающие и нефтехимические предприятия оснащены сложным и многообразным технологическим оборудованием.

Их проектирование и эксплуатация требует знания наиболее технически точных и научно-обоснованных современных методов расчета, ясного представления о качественных и количественных характеристиках сил и напряжений, а также умения разрабатывать и применять научно-техническую документацию.

При этом основной целью при разработке промышленного объекта является достижение максимальной эффективности при обеспечении надежной работы с наилучшими технико-экономическими показателями, в частности, наименьшей стоимости.

В изучаемой дисциплине из громадного числа технологического оборудования рассматриваются лишь немногие, на примере которых показывается возможность достижения указанной цели, в частности это сосуды и аппараты. Данный выбор обусловлен тем, что не зависимо от типа и машины или аппарата, большинство из них состоят из общих элементов, к которым относятся обечайки, узлы сопряжения оболочек, днища, фланцевые соединения, валы, узлы уплотнений и т.д.

Мы ограничимся рассмотрением вопросов, касающихся расчета и проектирования наиболее распространенных элементов - обечаек, днищ и узлов сопряжения.

Данные элементы могут находиться под воздействием различных нагрузок: внутреннего или наружного давления, осевой сжимающей силы от собственного веса, изгибающего момента, температурных нагрузок и т.д.

К наиболее распространенным нагрузкам, которые рассматриваются в рамках дисциплины «Конструирование и расчет технологических машин и оборудование», относятся внутреннее или наружное давление, а также воздействие осевой сжимающей силы. В этих случаях проводятся обычно расчеты на прочность и устойчивость формы элементов конструкций.

Многие из указанных выше вопросов рассматривались при подготовке бакалавров. В настоящей дисциплине акцент делается на практическом применении теории, а также на изучении вопросов, касающихся оптимального проектирования сосудов и аппаратов, составления и подготовки технической документации, применяемой при расчете и конструировании технологического оборудования.

Исходя из целей и задач дисциплины «Конструирование и расчет технологических машин и оборудования», представленных в рабочей программе (приложение А), в результате освоения дисциплины у магистрантов должен быть сформирован ряд профессиональных компетенций.

В частности, магистранты после окончания вуза должны быть способны:

- разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление машин, приводов, оборудования, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку (ПК-1);

- осуществлять экспертизу технической документации (ПК-5):

- выбирать оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты производства (ПК-8):

- подготавливать технические задания на разработку проектных решений, разрабатывать эскизные, технические и рабочие проекты технических разработок с использованием средств автоматизации проектирования и передового опыта разработки конкурентоспособных изделий, участвовать в рассмотрении различной технической документации, подготавливать необходимые обзоры, отзывы, заключения (ПК-23):

Для того, чтобы сформировать каждую из данных компетенций необходим комплекс знаний по разным дисциплинам.

При изучении дисциплины «Конструирование и расчет технологических машин и оборудования» магистранты получают знания, которые позволят им в дальнейшем выполнить часть из указанных компетенций.

Дисциплина состоит из двух разделов:

1 Обеспечение прочности и оптимальности основных элементов сосудов и аппаратов, работающих под внутренним давлением

2 Методы расчета и техника конструирования сосудов и аппаратов при потере устойчивости формы

В данных разделах приводятся сведения, которые помогут им участвовать в рассмотрении и осуществлять экспертизу технической документации (ПК 23), (ПК-5), поскольку техническая документация на сосуды, работающие под давлением, представлена в виде:

- расчета на прочность и устойчивость;

- методики и программы испытаний сосуда;

- паспорта сосуда;

- руководства по эксплуатации;

- технических условий и чертежей.

В первом разделе, согласно рабочей программе, магистранты систематизируют знания, касающиеся теоретических основ расчета на прочность, изучают нормативно-техническую документацию, методы испытаний сосудов и аппаратов, а также осваивают методику составления некоторых пунктов технических условий (ТУ) и паспорта сосуда (пример составления паспорта сосуда приведен в приложении Б).

Часть указанных вопросов рассматриваются во втором разделе.

Кроме этого, изучение дисциплины позволяет студентам получить основные сведения, которые им пригодятся при разработке технические задания на проектирование и изготовление машин, стандартного и нестандартного оборудования, а также позволят выбирать оборудование (ПК-1).

Согласно ГОСТ Р 15.201-2000 «Система разработки и постановки продукции на производство» Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство» стандарт устанавливает основные положения по разработке технического задания (ТЗ), конструкторской и технологической документации, приемке результатов разработки.

При этом основанием для выполнения ОКР является ТЗ, утвержденное заказчиком, и договор (контракт) с ним. В качестве ТЗ может быть использован иной документ, содержащий необходимые и достаточные требования для разработки продукции и взаимопризнаваемый заказчиком и разработчиком.

Конкретное содержание ТЗ определяют заказчик и разработчик, а при инициативной разработке - разработчик.

В приложении Б приведен пример технического задания на сосуды, работающие под давлением. Как показывает анализ данного ТЗ, для его составления необходим комплекс знаний, которые можно получить при изучении различных дисциплин. Что касается изучаемой дисциплины, то ее освоение позволяет заполнить пункты ТЗ, касающиеся состава аппарата и требований к конструктивному устройству, технических параметров (расчетное и рабочее давление и температура и т.д.), конструкционного материала, комплекта конструкторской документации (на стадии «Технический проект» - расчеты прочностные) и т.д.

Для формирования компетенции, касающейся способности выбирать оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости (ПК-8) в состав первого раздела включены вопросы, связанные с выбором наиболее экономичной формы тонкостенных оболочек, а также расчетом напряжений и толщины стенки, обеспечивающих минимальную стоимость при максимальном исчерпании несущей способности.

Во втором разделе для формирования данной компетенции включены вопросы, посвященные разработке оптимальных конструктивных решений, обеспечивающих уменьшение толщины стенки и удешевление конструкции при обеспечении надежности эксплуатации сосудов и аппаратов.

Также в разделах магистранты получают возможность изучать и анализировать необходимую информацию и технические данные (ПК-16), которые приводятся в различных нормативных документах - ГОСТах, Правилах и т.д..

Как известно, одна из главных задач при подготовке магистранта заключается в том, чтобы он мог организовать и проводить научные исследования, связанные с разработкой проектов и программ (ПК-19). Формирование данных компетенций невозможно без получения знаний, касающихся изучения напряженно-деформированного состояния объектов исследования и проведения механических расчетов. Эти вопросы также рассматриваются в обоих разделах настоящей дисциплины.

Следует отметить, что в лекциях, изложенных далее, а также в приложениях часть материала, которая обозначена звездочками, предназначена для самостоятельного изучения студентами.