Tentamen 2013-03-09 File

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik 2013-03-09

TENTAMEN I HYDRAULIK, 7.5 hp (5MT007)

Skrivsal: Östra Paviljongen (ÖP) Antal uppgifter: 5

Examinator: Sven Rönnbäck 070-9685337

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!

Tillåtna hjälpmedel: miniräknare, Powerful Engineering, penna, sudd, linjal

Uppgift 1) (5p)

En hydraulmotor med deplacementet 250 cm3/varv arbetar under 30 sekunder

med tryckdifferensen 200 bar. Motorns hydromekaniska verkningsgrad är

ηhm=98% och den volymetriska verkningsgraden är ηv=93%. Hydraulvätskans

densitet är 880 kg/m3.

a) Vilket vridmoment avger motorn? (1p)

b) Vilket arbete uträttar motorn om flödet är 20 liter/min? (1p)

c) Hur stor är den hydrauliska effekten, resp. mekaniska effekten?(1p)

d) Vad har motorn för verkningsgrad? (1p)

e) Motorn belastas med 10Nm, vad blir då tryckdifferensen? (1p)

Uppgift 2) (5p)

Vi har en hydraulcylinder med följande parameterar. Kolvdiameter 150mm, kolvstångsdiameter 80mm. Slaglängd 200mm.

a) Vilket tryck i kPa behövs för att producera en kraft på 100 kN vid

plusslag? (1p)

b) Vilket tryck i kPa behövs för att producera en kraft på 100 kN vid

minusslag? (1p)

c) Vad blir kolvstångens hastighet vid minusslag när volymflödet är 50

l/min. Beräkna hastigheten i m/s. (2p)

d) Rita upp cylindern med tillhörande hydraullås och markera kolvstång,

kolv, gavel, cylinder, och avstrykare. (1p)

Uppgift 3) (5p)

Denna uppgift består av fem stycken delfrågor. Varje delfråga ger 1p.

a) Förklara vad en rotator är för något i hydraulsammanhang, hur den kan

vara uppbyggd, och ge ett exempel där en rotator används? (1p)

b) Förorenad hydraulolja påverkar ett hydraulsystem negativt, ange två av

dessa. (1p)

c) Förklara med en skiss och ord hur en densitär strypning fungerar.(1p)

d) Vilka parametrar påverkar flödet hos en densitär strypning? (1p)

Uppgift 4) (5p)

Tre stycken dubbelverkande cylindrar parallellkopplas enligt figur 1. Cylindrarna matas med ett flöde på 10 l/min via en riktningsventil. Varje cylinder har en last motsvarande 10 ton (10000kg).

Följande parametrar gäller för systemet; Cylindrarnas kolvdiameter = 100mm Cylindrarnas kolvstångsdiameter=50mm Cylindrarnas slaglängd = 100mm

Systemets maxtryck = 100 bar

Pumpens volymetriska verkningsgrad, ηv =0.9

Pumpens hydromekaniska verkningsgrad, ηhm=0.8

Pumpen drivs av en elmotor med verkningsgraden η=0.9.

a) Vad blir systemets maxtryck? (1p)

b) Vilken effekt måste elmotorn kunna leverera? (2p)

c) Vid tidpunkten t=0 sek släpps flöde på till cylindrarna. (2p)

Rita en figur som visar trycket i systemet som en funktion av tiden.

Uppgift 5) (5p)

Figur 2 visar avlästa manometertryck. Pumpen har följande data; ηhm =0.90, ηv

=0.90. Flödet i anges i liter per minut, och manometrarna visar tryck i bar. Pilarna på ledningarna anger flödesriktningen.

Figur 2) Hydraulschema

a) Rita ett QP diagram för schemat i figur 2. (3p)

Markera tydligt varje komponents bidrag i QP diagrammet.

b) Vad är verkningsgraden för systemet? Nyttig effekt är den effekt som fås

ut på kolvstången, och ineffekten är den som levereras till pumpen.(1p)

c) Hur stor är hydrauleffekten över tryckbegränsningsventilen? (1p)