Tentamen i: Konstruktionselement. Antal räkneuppgifter: 5 Datum: Examinator: Hans Johansson Skrivtid:

Transkript

1 KARLSTADS UNIVERSITET akulteten för teknik- och naturvetenskap Tentamen i: Konstruktionselement Kod: MSGB10 Antal kortsvarsfrågor: 20 Antal räkneuppgifter: 5 Datum: Examinator: Hans Johansson Skrivtid: Jourhavande lärare: Hans Johansson, 1228 Resultat anslås: Tillåtna hjälpmedel: Kurslitteratur inklusive kurspärm och egna anteckningar i original. ormelsamling och miniräknare Övriga upplysningar: De 20 kortsvarsfrågorna bedöms med 1 poäng för varje rätt svar. De 5 räkneuppgifterna bedöms med 0, 3, 4 eller maximalt 5 poäng var. ör poäng krävs att lösningen är läslig, att ingående figurer är tydliga och innehåller relevanta beteckningar, att ekvationer, påståenden, antaganden och approximationer har motiverats. Om dimensionskontroll av analytiskt slututtryck har gjorts så bör denna redovisas. Poängavdrag görs enligt följande Enstaka räknefel: -1 p Mindre principiellt fel samt enstaka räknefel, flera räknefel: -2 p Allvarligt principiellt fel, flera mindre principiella fel, massor av räknefel: -5 p Den sammanlagda poängsumman som erhållits på inlämningsuppgifterna adderas till tentamensresultatet. Betygsgränser: 0 24 poäng: underkänt poäng = betyg 3 (godkänt) poäng = betyg 4 > 39 poäng = betyg 5

2 Kortsvarsfrågor 1. Vad står förkortningen PPK för i samband med skruvförband? 2. Vilken stigning har en skruv med beteckning MC6S ? 3. Vilka fyra huvudsakliga delar finns i en trehjuls planetväxel? 4. Vad är avsikten med differentialen på fordon? 5. Vad är det s.k. a-måttet för en genomsvetsad stumsvets? 6. Det dynamiska bärighetstalet för ett rullningslager är högre än för ett kullager med samma huvuddimensioner. Varför? 7. När två lager används för att lagra t.ex. en axel bör det ena vara ett så kallat styrlager och det andra ett s.k. frilager. Vad innebär detta och varför gör man så? 8. Vad innebär den s.k. driftfaktorn / maskinfaktorn vid dimensionering av en transmission? 9. Vad kännetecknar en servomotor och i vilka applikationer används den ofta? 10. Nämn tre signifikanta skillnader mellan hydrauliska och pneumatiska system. 11. Om jag som tillverkare CE-märker en produkt. Vilket ansvar tar jag på mig då? 12. Vad menas med en harmoniserad standard? 13. Hur definieras kuggmodul? 14. Om några fjädrar samverkar i en apparat på så sätt att de deformeras lika mycket vid belastning. Vad kan man då säga att fjädrarna är? 15. Vilken typ av tätning är vanligast? Ange den vanliga benämningen som anges t.ex. i ritningsstycklistor. 16. Nämn två olika sätt att montera en hylsa på en axel med presspassning. 17. Vad menas med pulserande belastning? 18. Utmattningshållfastheten vid en anvisning i en stålaxel utsatt för varierande vridbelastning skall analyseras. Vilka faktorer skall beaktas vid reduktion av utmattningshållfastheten i detta fall? 19. Ett rör med ytterdiametern 120mm och innerdiametern 70mm väger 48 kg. Vad är rörets masströghetsmoment vid rotation kring en axel längs med rörets tvärsnittscentrum. 20. Hur påverkas det kritiska varvtalet för en s.k. de Laval-rotor av balanseringsnogrannheten?

3 Räkneuppgifter 1. En gavel (med axeltapp) är fastskruvad i en cylinder φ 760 med 12 stycken jämnt fördelade skruv. Skruvarna har beteckning MC6S , 8.8 Inuti cylindern finns ett övertryck p som verkar mot gaveln inom en yta som omskrivs av tätningen. Tätningens diameter är 760 mm. Vid vilket övertryck inuti cylindern lättar gaveln från cylindern? Använd följande data: Skruvarna förspänns till 115kN/skruv vid monteringen. jäderkonstanten är 10, N/mm per skruv och i det klämda godset 57, N/mm per förband. Sättningen antas bli 15 µm. 2. I en broms enligt figuren kan de två bromsbackarna betraktas som punktformiga. Backarna sitter i ett ledat ok och i rät vinkel enligt figuren. Bestäm måtten a och d så att förslitningen blir lika på de båda backarna och bromsmomentet lika stort för båda rotationsriktningarna. Tillämpa sedan dessa villkor och beräkna bromsmomentet om = 2kN, b = c = 100mm, D = 400 mm och µ=0,4 b c a 90 d φ D

4 3. I en pappersmassefabrik ska man installera en omrörare i en lagringstank för massa. Massan är trögflytande och det åtgår vanligtvis höga moment för att rotera omrörare. Man ska dimensionera en drift med motor, växellåda och kopplingar, och utgår från en loggning av faktiskt vridmoment från en något mindre maskin (se diagram). Det beslutas att använda ett dimensionerande momentbehov Mv omr som är 20 % högre än det uppmätta toppvärdet. Växellådan är en trestegs vinkelväxellåda. Systemets verkningsgrader η framgår av indata Uppmätt vridmoment Nm Tid Mv omr, n omr Växel Motor P axel, n motor Indata: n omr: 20 rpm n motor : 1480 rpm (asynkront varvtal) η växellåda: 0,96 per steg η motor mek: 0,90 η motor el: 0,85 Utväxling växellåda: Steg 1: u 1 = 6,3 Steg 2: u 2 = 5,1 Uppgift: a) Beräkna utväxlingen i växellådans tredje steg, u 3 b) Beräkna erforderlig effekt på motorns utgående axel, P axel [kw] c) Beräkna erforderlig installerad eleffekt, P el [kw] 4. Ett rullningslager med det dynamiska bärighetstalet 102 kn roterar med varvtalet 1400 varv/minut och belastas med den ekvivalenta belastningen 15 kn. Vad blir sannolikheten för att lagrets livslängd skall vara timmar?

5 5. Axeln till en järnvägsvagn roterar med sina ändtappar i lager enligt figur nedan. Hjulen är krympta på axeln, dvs. axeln är medroterande. Kraften som axeln belastas med är. Beräkna hur mycket vagnen (inklusive last) maximalt får väga för att säkerheten mot utmattning skall vara 2? Materialet är kolstål SS Ytfinheten är överallt R a = 8 µm. Antag för enkelhets skull att kontaktkraften mellan hjulen och axeln kan beskrivas såsom punktkrafter. Vagnen är en godsvagn med två hjulaxlar φ 95 φ 130 R