TENTAMEN I HYDRAULIK 7.5 hp

Transkript

1 UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik TENTAMEN I HYDRAULIK 7.5 hp Tentamensdatum: 15 januari 2016 Skrivtid: Antal uppgifter: 5 Examinator: Sven Rönnbäck Tillåtna hjälpmedel: formelsamlingen Powerful Engineering, formelsamlingen Kalle Björk (röd liten bok), Miniräknare OBS! Läs noga igenom frågan innan Du svarar! Definiera använda beteckningar både för Dig själv och läsaren! Ange vilka antaganden och approximationer Du gjort! Redovisa tankegången detaljerat! Sätt ut enheter! OBS! Tentan skall efter rättning alltid utkvitteras från expeditionen (eller motsv.) och har man gjort så och tagit den därifrån, så kan rättningen inte överklagas. Maxpoäng: 50

2 Uppgift 1) Konstanttryckssystem En hydraulmotor med deplacementet 50.0 cm 3 /varv förses med ett flöde på 5.0 l/min. Dess hydromekaniska verkningsgrad är 0.97 och dess volymetriska verkningsgrad är Tryckdifferensen över motorn är 100 bar. Hydraulvätskans densitet antas vara 900 kg/m 3, och har en temperatur på 40.0 grader. a) Beräkna motorns ideala varvtal. b) Beräkna motorns ideala moment. c) Beräkna motorns varvtal om man tar hänsyn till dess verkningsgrad. d) Beräkna momentet om man tar hänsyn till motorns verkningsgrad. e) Beräkna den mekaniska effekt som motorn levererar. f) Beräkna den tillförda hydrauliska effekten. g) Beräkna det inflöde som behövs för att få samma varvtal som i a), dvs man tar hänsyn till motorns verkningsgrad. h) Beräkna det tryck som behövs för att motorn skall få samma moment som i b). (Dvs om man tar hänsyn till motorns verkningsgrad) i) Motorn är av typen kugghjulsmotor. Skissera dess uppbyggnad. j) Förklara var och hur hydromekaniska förluster uppkommer i motorn.

3 Uppgift 2) I figur 1 visas ett hydraulschema med olika komponenter markerade med bokstäverna A-R. Figur 1) En hydraulisk transmission a) Namnge komponenterna A,B,C,D i figur 1. (2p) b) Vilken funktion fyller komponenterna D,A,N, I, J, L. (2p) c) Rita upp ett QP diagram för systemet i figur 1. (4p) Markera tydligt, med bokstäver, respektive komponents placering i QP diagrammet. d) Vad har systemet för verkningsgrad? e) Analysera systemet och föreslå förbättringar för att öka dess verkningsgrad?

4 Uppgift 3) Hydraulcylindern Man kopplar ihop tre hydraulcylindrar enligt figur 2. Alla tre har en slaglängd på 500mm, en kolvdiameter på 75mm, och en kolvstångsdiameter på 40mm. De monteras vertikalt för att lyfta massor motsvarande 200kg. Alla tre startar med en kolvposition på 250mm (dvs mitten av slaglängden). Figur 2) Här visas tre hydraulcylindrar som är ihopkopplade. En manometer är ansluten för att mäta trycket a) Vilket tryck mäts upp med manometern efter att systemet har nått steadystate. (steady-state, dvs systemet har nått sitt sluttillstånd) (2p) b) Vilket tryck mäts upp i steady-state? c) Vilket maxtryck mäts upp med manometern? d) Vilken position har respektive kolv vid steady-state? (3p) e) De tre hydraulcylindrarna är utrustade med avstrykare. Förklara funktionen hos en avstrykare. f) Den mittersta cylindern monteras lös och skall användas i en annan applikation. Cylindern förses med ett cylinderlås. Rita upp cylindern med dess cylinderlås och förklara cylinderlåsets funktion och uppbyggnad.(2p)

5 Uppgift 4) a) Skissera uppbyggnaden av en enkel tryckbegränsningsventil. Markera tydligt inflöde, respektive utflöde. b) Vad innebär diseleffekt? c) Vad innebär laminärt flöde? d) Förklara begreppet, och ge exempel på, spaltströmning. e) Förklara begreppet, och ge exempel på, tryckströmning. f) Komponenter i ett hydraulsystem modelleras ofta som densitära strypningar. Skissera upp en densitär strypning och redogör för den ekvation som bestämmer flödet genom en densitär strypning. g) Ge två exempel på problem kan uppstå med förorenad olja? h) Vilken viskositet bör en hydraulvätska ha under drift? i) Ge ett exempel där det är lämpligt att använda sig av en ackumulator? Vilken funktion har ackumulatorn i ditt exempel?

6 Uppgift 5) a) Konstruera ett enkelt konstattryckssystem, och förklara dess uppbyggnad. (2p) b) Inom hydrauliken används ofta flödesreglerande ventiler. Redogör för dess funktion, symbol, ge exempel på tillämpning. (2p) c) Förklara skillnaden mellan ett slutet hydraulsystem och ett öppet hydralsystem. ( Rita gärna exempel) (2p) d) Inom hydrauliken används ofta proportionalventiler, ofta kallade propventiler. Rita upp symbolen för en proportionalventil, och förklara den grundläggande skillnaden mot en ventil utan proportionalteknik. (2p) e) Redogör för minst två olika filtreringsmetoder? (2p) (filterplaceringar). Rita exempel och jämför skillnader.