Sikertelenségi jelentés. A Gépészmérnöki alapismeretek i írásbeli vizsgára vonatkozóan

Átírás

1 Sikertelenségi jelentés A Gépészmérnöki alapismeretek i írásbeli vizsgára vonatkozóan A Gépészmérnöki alapismeretek tárgy i írásbeli vizsgáján az alábbi eredmények születtek: Összesen vizsgát írt 161 % 1 (elégtelen) ,37 (elégséges) 19 11,80 3 (közepes) 6 3,73 4 (jó) 4,48 5 (jeles) 1 0,6 Ezen eredmények tükrében a hatályos TVSZ 113 (4)-(6) és 119 (5) pontjai miatt az illetékes oktatási szervezeti egység (HDR Tanszék) vezetőjének kérésére sikertelenségi vizsgálatot indítunk. A vizsgálatra kijelölt két oktatóból álló eseti bizottság tagjai: - Dr. Kapcsik Kálmán, BME GPK HDR Tanszék, egyetemi adjunktus és - Dr. Csizmadia Péter, BME GPK HDR Tanszék, egyetemi adjunktus. A bizottság a GHK oktatásért felelős személyeivel, - Agócs Norberttel, BME GHK Tanulmányi és oktatási referensével és - Kelle Gergővel, BME GHK Tanulmányi és Oktatási Bizottság vezetőjével felvette a kapcsolatot, és a sikertelenségi jelentés vitájára együttesen kijelölték az alábbi időpontot és helyszínt: 0. január 19., 1:00, BME D. épület, 3. emelet D334. A vizsgadolgozat példái, elemzése, és a leadott ismeretanyag elhelyezése a félévi tananyagban az alábbiakban olvasható. 1

2 1. Példa: Géptan példa. Kézi hajtású emelőgép Szükséges ismeretanyag: - Emelő/kötéldob: o A kötéldobot definiáljuk a 3. GMA gyakorlaton. (Dupla mozgó csiga Ált. Géptan példatár 34). o További állócsigás/mozgócsigás feladatokat oldunk meg, ahol a szögsebesség, emelési sebesség, teljesítmény szóba kerül. - Fogaskerékpár: o GMA 5. előadás. Hasonló példa kidolgozás ugyanezen az előadáson. Különbség: Az előadáson van egy további csigakerék és motor a kézi hajtás helyett. Sífelvonót működtet az emelő helyett o Az ismeretanyag meghallgatható moodle/teamsen keresztül: o - Áttétel: GMA 4. előadáson elhangzott tananyag. Áttétel fogalmával találkozunk továbbá a 3. GMA gyakorlaton az Általános Géptan Példatár 43. feladatának (Csigahajtás) megoldásakor. - A gyakorlati példák youtube-ról keresztül visszanézhetőek. A linkek a moodle-be és a Teams csoportba is megtalálhatóak. Feladat és megoldás: Az ábra szerinti két fogaskerék-párral kiépített emelőgép 1500 kg teher emelésére alkalmas. A dob átmérője d = 300 mm. Az emelőt két dolgozó működteti, a k = 400 mm hosszú forgattyúkaron összesen F = 300 N nagyságú kerületi erő kifejtésével. A két fogaskerék párral megvalósítható módosítás i = i1 i = 5. 5,3=6,5. Milyen vg sebességgel emelkedik a teher? Milyen ωf szögsebességgel forog a forgattyúkar? Mekkora a dob ωg szögsebessége? Mennyi idő alatt jut a teher h = 1 m magasságba, ha a forgattyúkar kerületi sebessége 0,7 m/s? Mekkora az emelőgép hatásfoka?

3 F [rad/s] vg [m/min] G [rad/s] t [min] [%] Felhasználva: B csoport adatai: 350 kg; d = 50mm; k = 500mm; F 1 = 30N; h = 1m; vf = 0,7 m/s; i = i 1 i = 5 5,3 = 6,5 Megoldás: A csoport B csoport v G = d ω G; v F = kω F ; i 1 = ω F ; i ω = ω ω G 1p F = vf/k = 0,7/0,4 =1,75 rad/s 1,4 rad/s 1p Innen v F = kω F = ki 1 i ω G = k d d/ 1i G = ki 1i v d G 1p azaz v G = dv F = 0,0099m/s = 0,594m/min 0,396 m/min p = ki 0,4 6,5 ω G = v G /(d/) = 0,0099/(0,3/) = 0,066 rad/s 0,0583 rad/s 1p t = h 1m = = 0, min 30,3 min 1p v G 0,594m/min η = P G = v Gmg P F v F F 0, ,81 0,4 6,5 300 = d v F ki mg = dmg = v F F kif = 0,694 = 69,4% 68.0% 3p 3

4 . Példa. Ellensúly lendkerék csapágysúrlódás Szükséges ismeretanyag: - A feladathoz nagyon hasonló példa hangzik el a 7. gyakorlaton: Tárcsán függő két tömeg gyorsuló mozgás (Kiegészítő példatár #17). - Különbségek: o A gyakorlati példán egy tömeg helyett két tömeg lóg a tárcsán. o A vizsgapéldában v1 sebesség adott, a gyakorlaton nulla. - A gyakorlati példa kidolgozás visszanézhető youtuberól, aminek a linkje moodle-ön és Teams csoportban is megtalálható. - A gyakorlaton ismertetett megoldás mellett további két kidolgozás érhető el a moodleről: Feladat és megoldás: Egy 00kg tömegű súly egy súlytalannak tekinthető kötéllel 400mm átmérőjű dobra van felcsévélve. A dob tehetetlenségi nyomatéka 40 kgm. A súly pillanatnyi süllyedési sebessége 1.5m/s. Határozza meg a súly sebességét, miután az 4m utat tett meg lefelé! A dob 100mm átmérőjű csapágyában ébredő súrlódási nyomaték értéke 40 Nm. Készítsen vázlatot a szükséges jelölésekkel! Mekkora a rendszer Em1 mozgási energiája induláskor, illetve a vizsgált mozgás végén, Em? Em1 [J] v [m/s] Em [J] B csoport adatai: 50kg; 500mm; 50kgm ; 1.m/s; 5m; 100mm, 40Nm Felhasználva: Megoldás az energia megmaradási törvény felhasználásával: A csoport B csoport 4

5 A rendszer mozgási energiája induláskor: pont E m1 = mv 1 + Θω 1 = mv 1 + Θ(v 1 R) = 00 1,5 + 40(1,5 0, ) A rendszer mozgási energiája a vizsgált mozgás végén: E m1 = mv ) = + Θω = mv + Θ(v R = 1350 J pont 756 J ( m + Θ R ) v = ( , ) v = 600 v pont 55v A mozgási energia megváltozása az ellensúly helyzeti energiájának megváltozása árán jön létre, miközben a súrlódási munka is figyelembe veendő: E m E m1 = E h W s = mgh M s φ, ahol φ = h = h R D/ Em Em1 = mgh M s ahol φ = h = h R D ezzel: 600v 1350 = 00 9, , amelyből v=3,741 m/s pont 4,84 m/s E m = 600v = 600 3,741 = 8397 J pont 118 J Másik megoldás: A gyorsító nyomaték: M gy = mg D M s = 00 9,81 0,4 40 = 35,4 Nm 573,1 Nm Az eredő tehetetlenségi nyomaték: 5

6 Θ össz = Θ + m ( D ) = , = 48 kgm 65,66 kgm Ezzel a tárcsa szöggyorsulása ε = M gy 35,4 Nm rad = Θ össz 48 kgm = 7,3417 8,733 s rad/s A tömeg gyorsulása a = ε D = 7,3417 0, = 1,4683 m s pont,1833 m/s A megtett út h = v 1 t + a t, amiből t számolható t 1, = v 1± v 1 +ah = 1,5± 1,5 + 1, = { t 1 = 1,564 s a 1,4683 t = 3,564 s 1,660 s Ennyi idő után a súly sebessége v = v 1 + at = 1,5 + 1,4683 1,564 = 3,741 m/s pont 4,84 m/s A rendszer mozgási energiája a tömeg függőleges mozgásából és a tárcsa forgásából származik, ami kifejezhető a sebesség függvényeként E m = 1 mv + 1 Θω = ( m + Θ R ) v = ( 00 0, ) = 600v 55 v Ebbe v1 és v sebességet helyettesítve E m1 = 600 1,5 = 1350 J, pont 756 J E m1 = 600 3,741 = 8397 J pont 118 J 6

7 3. Példa Géptan példa. Ember tutajon Szükséges ismeretanyag: - Felhajtóerő ismerete szükséges: Elhangzik a 3. gyakorlaton a Folyadékba merített kocka (Kiegészítő példák #7). - A súlyerő és a felhajtóerő egyensúlyának felírása szükséges. o A gyakorlaton felírjuk vízbe merített kocka esetére. Itt ugyanezt téglatestre kell megtenni, amin egy ember utazik. o A gyakorlaton bonyolultabb esetet is vizsgálunk, amikor az eltérő sűrűségű folyadékok (olaj/víz) sűrűségük szerint rétegződve helyezkednek el, és úgy merítjük a kockát folyadékban. - A gyakorlati példák kidolgozása ebben az esetben is visszanézhető online. Feladat és megoldás: Egy téglatest alakú tutajon 80 kg tömegű ember utazik. A tutaj keresztmetszete A = 1,5m 1,5m, magassága H = 5 cm. Mekkora a tutaj tömege mt, vízbe merülő részének térfogata V, vízbe merülése h? Magasságának hány százalékáig merül a vízbe a tutaj, ha a fának amiből a tutaj készült a sűrűsége 700 kg/m 3? A víz sűrűsége 1000 kg/m 3 ; g = 9,81m/s. mt [kg] V [m 3 ] h [m] h/h [%] B csoport adatai: 65 kg; A = 1,m m; 30 cm; 600 kg/m 3 ; 1000 kg/m 3 ; g = 9,81m/s Megoldás: A csoport B csoport A tutaj tömege: m t = 1,5 1,5 0,5 700 = 393,75kg 1pont 43kg A felhajtó erő: F f = ρ víz Vg A súlyerő: G = (m e + m t )g Az erőegyensúlyból: ρ víz V = m e + m t 3pont A tutaj vízbe merülő részének térfogata: V = m e+m t = ,75 = 0,474m 3 ρ víz pont 0,497m 3 A tutaj vízbe merülése: h = V = 0,474 A 1,5 1,5 A magasságnak ez hány százaléka: h H 100 = 0,11 0,5 = 0,11m pont 0,07m 100 = 84,4% 1pont 69,0 7

8 4. Példa: Dugattyús Szivattyús példa Szükséges ismeretanyag: - Kulisszás hajtómű: o 1. Előadás: Kulisszás hajtómű mozgástörvényei. o 7. Gyakorlat: Rázószita (Ált. Géptan. Példatár 119) példa kapcsán. Szintén megtekinthető Online. - Dugattyús szivattyú: o 1. Előadás: Dugattyús szivattyú: (ld. táblaképek) Feladat és megoldás: Kulisszás hajtóművel egyszeres működésű egyhengeres dugattyús szivattyút hajtunk, melynek hengerátmérője 100 mm. A hajtómű forgattyúja 0,4 m sugarú, fordulatszáma 100/min. A szivattyú nyílt felszínű tartályból szív, a szívótartály vízszintje az alapszint alatt 3 m mélyen 8

9 van és 1, bar túlnyomás alatti zárt tartályba szállít, melyben a vízszint az alapszint felett 1 m magasan van. a. Mekkora a szivattyú szállítómagassága? b. Ábrázolja léptékhelyesen a dugattyú sebességét és a folyadékszállítást az idő függvényében, feltüntetve mindkét tengelyen a jellemző értékeket (maximális és minimális sebesség ill. folyadékszállítás értéke, periódusidő)! c. Mekkora az átlagos vízszállítás értéke? d. Mekkora a 8% hatásfokú dugattyús szivattyú teljesítményfelvétele? B csoport adatai: 10 mm; 0, m; 100/min, 1,5 bar, m, 15m, 85% Megoldás: A csoport B csoport H = H1 + H + p/(ρ g) = = /(9, ) = 7,3m 3,9m 1p 1 60 A periódusidő: T = = = 0, 6s n 100 0,6s 1p 100 = n = = 10,47rad / s 60 10,47rad/s 1p D 0,1 A = = = 0,00785m 4 4 0,01131m v = R = 0,4m 10,47rad / s 4,19m / s,094m/s 1p max = 3 q = Av = 0,00785m 4,19m / s 0,039m / s 0,0369m 3 /s 1p max max = q köz = Asn = 0, ,8 = 0,01047m / s 60 0,00754m 3 /s 1p Pbe = H qköz ρ g/η = 7,3 0, ,81/,8 = =3411W = 3,41kW 810W =.81kW 1p 9

10 vx [m/s] A csoport ,0-1 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 0, t [s] vx [m/s] B csoport,5 1,5 1 0,5 0 0,0-0,5 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 0,6-1 -1,5 - -,5 t [s] 1 p A csoport B csoport q [m 3 /s] 0,035 0,03 0,05 0,0 0,015 0,01 0, ,0 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 t [s] q [m 3 /s] 0,05 0,0 0,015 0,01 0, ,0 0,1 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 t [s] q qköz q qköz p 5. Példa: Kis kérdések 1. Sorolja fel az Otto és a Diesel motor közötti különbségeket! (8 pont) A szükséges ismeretanyagok: - A tananyag elhangzik a 13. Előadáson Belső égésű motorok fejezetén belül. - A benzin üzemű négyütemű Otto-motor működése előfordul a 3. GMA mérésen ( Molbil aggregát ). (fajlagosan) könnyebb motor szikragyújtás keverék (üzemanyag+levegő) beszívása nagyobb fordulatszámot képes elérni (fajlagosan) nehezebb motor öngyulladás tiszta levegő beszívása + üzemanyag befecskendezés kisebb fordulatszám (cseppekre bomlás, keveredés, elpárolgás, égés, rövid idő alatt) benzin üzemanyag gázolaj kisebb: 0,3-0,8 hatásfok nagyobb: 0,6-0,36 10

11 indikátor diagram kisebb: 9,5-1,5 kompresszióviszony M(n) jelleggörbe nagyobb: 17-3 szennyező anyag kibocsátás tökéletlen égés miatt: korom, NO x. Írja le egy fordulatszám mérésére alkalmas eszköz működési elvét! ( pont) A szükséges ismeretanyag: - A fordulatszám mérésére alkalmas eszközök a GMA 1. mérés (Fordulatszám, Tehetetlenségi nyomaték és súrlódási nyomaték) laborgyakorlat tananyaga. A tárgyban tanult eszközök leírása a mérésleírás ( 6. A fordulatszám és mérése c. fejezetben található. 11

12 Az alábbiakban elemezzük a lehetséges okokat. 1. Moodle tesztek az ismeretanyag gyors visszahívása Az alábbi táblázat tartalmazza a Moodle teszteket kiöltött hallgatói létszámot, abszolút, illetve százalékos felbontásban. A tárgyat felvett hallgatók száma: 308. A tesztek kitöltése önkéntes, de felhívjuk a figyelmet a kitöltés fontosságára. Elmondjuk, hogy a felsőbb éves hallgatók (pl. Áramlástechnikai gépek tárgy hallgatói) rendkívül pozitívan nyilatkoznak a tesztről, és annak hatásáról a felkészülésben. A kitöltést továbbá pluszpontokkal jutalmazzuk a vizsgán. Teszt Dátum Résztvevő Max: Teszt % 3. Teszt % 4. Teszt % 5. Teszt % 6. Teszt % 7. Teszt % 8. Teszt % 9. Teszt Zh Zh miatt elmaradt Teszt % 11. Teszt % 1. Teszt Az alacsony számú résztvevő miatt további teszteket nem állítottunk össze. - A táblázat elemzése alapján az alábbiakat fogalmazhatjuk meg. A hallgató hajlandóság a kezdeti (nem kifejezetten nagy arányú) 39%-os szintről a 11. hétre 15%-ra esett vissza. 1

13 . Az előre meghirdetett online konzultáció a vizsga előtt - A vizsga előtti konzultációk időpontja án kiírásra került. - A konzultációs időpontok a tanszéki honlapon is elérhetőek: - A i vizsga előtti konzultációra Dr. Angyal István (oktató) kivételével összesen 8 hallgató jelentkezett be (ld. alábbi kép). (Természetesen a hallgatók monogramja/profilképe kitakarva szerepel.) 3. Egyéb, a jelenlegi helyzetre visszavezethető okok. - A jelenlegi, és az elmúlt közel kétéves (pandémiás) helyzet okozta tanulási problémák, pontos hatása nem ismert. - A félév közben, az aláírás megszerzésére irányuló összegző tanulmányi értékelésnek és annak pótlásának (ZH és pótzh) ponthatárát 50%-ról 40%-ra csökkentettük. Ennek célja az volt, hogy az első éves hallgatók az előzőekben főként online megírt számonkéréseik után fel tudják venni az egyetemi ritmust. Reméltük, hogy a vizsgaidőszakig elég idő áll majd rendelkezésükre. 13

14 Összegző értékelés: A Tanszék a hallgató részére az alábbi ismeretanyagokat és felkészülési lehetőségeket biztosította: Kötelező részek: - A tantárgy normál, jelenléti órái (előadás, gyakorlatok, laborok, konzultációk, elbeszélgetés az esetleges sikertelen félévközi ZH-k után) A kötelező anyagokon túlmutató segítségnyújtás: - Az előadásokhoz tartozó, heti rendszerességű, pluszpontot érő kis tesztek (Moodle tesztek); - Az előadásanyagok videó formátumban; - A gyakorlati anyagok videó formátumban; - A vizsgák előtti, online konzultációk; - A tárgyhoz tartozó további segédanyagok a Tanszéki honlapról. - Minta ZH kitöltési lehetőség a Moodle rendszerben. - Szorgalmi feladatok pluszpontért. A hallgatók mint a jövő mérnökei felelőséggel tartoznak a kezük alól kikerülő munkáért. És az első évesek jelenleg abban a szerencsés helyzetben vannak, hogy ezt a felelőséget most tanulják meg, és a következmények még viszonylag csekélyek. A fentiek alapján a vizsgadolgozat eredményének változatlanul hagyását javasoljuk. E mellett egy 4. Gépészmérnöki alapismeretek vizsga kiírása mellett döntött a Tanszék, amely a jelenlegi helyzetet figyelembe véve online módon kerül megszervezésre a vizsgaidőszak utolsó napján, 0. január 4-én, 1:00-14:00 között. Ennek kihirdetése a 3. vizsga jelentkezési időszakának zárulta előtt megtörtént, erről a hallgatókat Neptun üzenetben tájékoztattuk. Kelt: Budapest, Agócs Norbert, BME GHK Tanulmányi és oktatási referens Kelle Gergő, BME GHK Tanulmányi és Oktatási Bizottság vezető Dr. Kapcsik Kálmán, BME GPK HDR Tanszék, egyetemi adjunktus Dr. Csizmadia Péter, BME GPK HDR Tanszék, egyetemi adjunktus 14