54 523 04-2017 MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA Országos Szakmai Tanulmányi Verseny Elődöntő ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA Szakképesítés: 54 523 04 SZVK rendelet száma: 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet : Mechatronikai feladatok Elérhető pontszám: 100 pont Az írásbeli verseny időtartama: 180 perc 2017. Javító Aláírás Elért pontszám
Fontos tudnivalók Kedves Versenyző! A feladatok megoldásánál ügyeljen a következők betartására: 1. A feladatok megoldásához az íróeszközön és nem programozható számológépen kívül más segédeszköz (pl. tankönyv, függvénytáblázat, képletgyűjtemény, stb.) nem használható! A meg nem engedett segédeszköz használata a versenyből való kizárást vonja maga után. 2. A számítások elvégzésénél ügyeljen a következőkre: A megoldás menete a képlet (összefüggés) felírása, behelyettesítés és a végeredmény megadása legyen. A végeredményt dupla aláhúzással jelölje, és a mérőszám mellett feltétlenül szerepeljen a mértékegysége is! Amennyiben ezeket a kijelöléseket nem végzi el, a feladat még akkor sem fogadható el, ha a megoldás egyébként helyes! A számításokat megfelelő pontossággal végezze el, ügyelve a prefixumok helyes megadására! A számításos feladatoknál végzett javítás esetén egyértelműen jelenjen meg, hogy melyik megoldást hagyta meg. Ellenkező esetben a feladat nem ér pontot! 3. A tesztfeladatoknál javítani tilos! 4. Az íráshoz kék színű tollat, a rajzok elkészítéséhez ceruzát használjon! 5. A feladatokat a feladatlapon rendelkezésre álló helyen kell megoldania. Ha a rendelkezésre álló hely nem elegendő, akkor tisztázati lapokat vagy piszkozati lapokat használhat. Ezeken a lapokon is fel kell tüntetnie versenyzői kódját, és a lapokat sorszámmal kell ellátnia. A tisztázati lapokon egyértelműen jelölni kell a sorszámával és a betűjelzésével a megoldott feladatot. A piszkozati lapokat a munka végeztével át kell húzni, értékelésükre nem kerül sor. Ügyeljen arra, hogy áttekinthetően és szép külalakkal dolgozzon! Sikeres megoldást és jó munkát kívánunk! 2/12
1. Feladat Egy őrlőgépben aszinkron motorral meghajtott, lassító áttételes nyitott ékszíj-hajtást alkalmaznak. Az adatokat felhasználva végezze el a feladatokat! Adatok: Áttétellel: i = 4 Aszinkron motor fordulatszáma: n1 = 1380 1/min Hajtott tengely forgatónyomatéka: M2 = 60 Nm Hálózati frekvencia: f = 50 Hz A motor póluspárainak a száma: p = 2 A hajtómű hatásfokát és a szíjcsúszást nem kell figyelembe venni! Az eredményeket egy tizedes jegyre kerekítse! a) Mekkora az aszinkron motor nyomatéka (M1)? i = M2 / M1 M1 = M2 / i (képlet kifejezése ) M1 = M2 / i = 60 Nm / 4 = 15 Nm (behelyettesítés és eredmény 2 pont) b) Mekkora a fordulatszáma 1/min-ben az őrlőmű hajtott tengelyének (n2)? i = n1 / n2 n2 = n1 / i (képlet kifejezése ) n2 = (1380 1/min) / 4 = 345 1/min (behelyettesítés és eredmény 2 pont) c) Mekkora teljesítményt ad le W-ban a villanymotor (Pmotor)? n1 = (1380 1/min) / 60 = 23 1/s (eredmény ) ω1 = 2π n1 = 6,28 23 1/s = 144,4 1/s (képlet, behelyettesítés és eredmény ) Pmotor = M1 ω1 = 15 Nm 144,4 1/s = 2166 W (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) A hajtott tengelyre is kiszámolható a teljesítmény. d) Mekkora a villamos motor szlip értéke százalékban (s)? 6 pont n0 = 60 f / p = 60 50 Hz / 2 = 1500 1/min (képlet, behelyettesítés és eredmény ) s = ((n0 - n) / n0) 100 % = ((1500-1380) / 1500) 100 % = 8 % (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) 5 pont 17 pont 3/12
2. Feladat Tekintse át és értelmezze az alábbi elektro-pneumatikus kapcsolást, majd oldja meg a feladatokat! A kapcsolás az 1B1 és az 1B2 véghelyzet érzékelők alaphelyzetben nyitott (NO) érintkezőit alkalmazza! a) Jellemezze részletesen a kapcsolási rajzban szereplő 1V1 útszelepet! 5/2-es szelep. () Bistabil szelep. () Elővezérelt kivitelű. () Elektromágneses működtetésű. () Kézi segédműködtetés feszültségmentes állapotban. () 5 pont 4/12
b) Adja meg az 1A1 munkahenger jellemzőit a rajzjele alapján! (I.) Kettős működtetésű vagy (II.) kétoldali működtetésű. () Mindkét oldali állítható löketvégi csillapítással rendelkezik. () Mágneses dugattyú kialakítású. () c) Melyik fojtószeleppel lehet a 2A1 munkahenger pozitív irányú sebességét állítani? 2V3 () d) Melyik munkahenger dugattyúja fog gyorsabban mozogni? A munkahengerek típusa és működtetési jellemzőik megegyeznek. A választását indokolja meg! A fojtószelepek százalékosan megadott értéke nyitottsági fokot jelöl. 2A1 lesz a gyorsabb. () Indoklás: (I.) A 2A1 munkahengerhez tartozó fojtók (2V2, 2V3) több levegőt engednek át a másik munkahenger fojtóihoz képest. (II.) A 2A1 munkahengerhez tartozó fojtóknak (2V2, 2V3) nagyobb az átáramlási keresztmetszete a másik munkahenger fojtóihoz képest. (III.) A 2A1 munkahengerhez tartozó fojtóknak (2V2, 2V3) nagyobb a százalékértékük, mint a másik munkahenger fojtóinak. (IV.) A 2A1 munkahengerhez tartozó fojtók (2V2, 2V3) jobban nyitottak a másik munkahenger fojtóihoz képest. (2 pont) e) Nevezze meg és jellemezze a 2A1 munkahengerhez tartozó szenzorokat! Megnevezés: Reed-relé () Jellemzés: Mágneses elven működő, zárt üvegcsőben általában egy záró érintkezőt tartalmaz, érintésmentes érzékelést biztosít. (legalább egy helyes jellemző esetén ) 2 pont f) Adja meg a kapcsolás munkahengereinek a mozgásának a rövid leírását! Kezdje a START jellel és jelölje a véghelyzet érzékelők állapotváltó jeleit is! 1A1+ 2A1+ 2A1-1A1- (4 pont) (START & 1B1) (1B2) (2B2) (2B1) 4 pont 18 pont 5/12
3. Feladat Értelmezze az alábbi hidraulikus kapcsolás működését, majd oldja meg a feladatokat! 1A1 1V1 A B 1V2 2% P A 1V3 A B 1S1 P T 1S2 0V1 B A 0V2 P T 0Z1 P T Ts a) Nevezze meg és adja meg a szerepét a 0V1 és 0V2 elemnek! 0V1 Megnevezés: Rugóterheléses (rugós) visszacsapó szelep. () Szerep: (I.) A terhelőnyomás a szivattyút nem tudja visszafelé forgatni, ha a villanymotor ki van kapcsolva. (II.) A hidraulikus rendszerben fellépő nyomáscsúcsok illetve nyomáslökések, nem hatnak a szivattyúra, mert azokat a nyomáshatároló levezeti. () 0V2 Megnevezés: Nyomáshatároló szelep (állítható nyomásértékkel). () Szerep: A hidraulikus kapcsolás rendszernyomásának a beállítása. () 4 pont 6/12
b) Jellemezze részletesen a kapcsolási rajzban szereplő 1V3 útszelepet! 4/3-as hidraulikus útszelep. () (I.) Középhelyzetben a szivattyúkör nyitott vagy (II.) középhelyzetben P-T összekötve. () Monostabil kivitel. () Kézikaros működtetés. () c) Mivel lehet működtetni az 1V1 szelepet? 4 pont (I.) Pedállal vagy (II.) lábbal vagy (III.) izomerősen. () d) Hogyan és milyen irányokban módosítja az 1V2 szelep az 1A1 munkahenger dugattyújának a mozgását? Az 1V2 szelep az 1A1 munkahenger dugattyújának a kimeneti és a visszameneti löketét is lassítani fogja az alaphelyzetben lévő 1V1 szelep esetén. (2 pont) 2 pont e) Milyen befolyással van az 1V1 szelep működtetése a munkahenger dugattyújának a sebességére? (I.) Az 1V1 szelep működtetése az 1A1 munkahenger dugattyújának a kimeneti és a visszameneti löketének a sebességét is növelni fogja. (II.) Az 1V1 szelep működtetése az 1A1 munkahenger gyorsjárati lehetőségét biztosítja. (2 pont) 4. Feladat 2 pont 1 Oldja meg a feladatokat, a helyesnek gondolt válasz betűjelzésének a bekarikázásával! Minden feladatban csak egy jó válaszlehetőség van! A tesztben nem lehet javítani, ezért jól gondolja meg a válaszát! 1. Egy transzformátor primer oldali feszültsége 230 V, a szekunder oldalon 46 V mérhető. A szekunder tekercs menetszáma 200. Jelölje be a primer tekercs menetszámát! a) 10 000 b) 40 c) 80 d) 200 e) 1 000 () 7/12
2. Egy NPN tranzisztor munkaponti emitterárama 101 ma, a bázisárama 1 ma. Jelölje be a tranzisztor nagyjelű áramerősítési tényezőjének az értékét! a) 10 b) 101 c) 99 d) 100 e) 102 () 3. Jelölje be a 2 bar nagyságú nyomással megegyező nyomásértéket! a) 100 kpa b) 101 kpa c) 200 kpa d) 200 Pa e) 202 kpa () 4. Szinuszos váltakozó áramú jel csúcstól-csúcsig vett amplitúdója 198 V. Jelölje be a jel effektív értékét! a) 140,0 V b) 342,9 V c) 280,0 V d) 99,00 V e) 70,00 V () 5. Jelölje be a sárgaréz összetevőit! a) Cu-Pb b) Cu-Zn c) Cu-Sn d) Cu-Ni e) Cu-Fe () 6. Jelölje be a könnyűfémet! a) magnézium b) platina c) volfrám d) réz e) ón () 7. Válassza ki a nyomás érzékelőt! a) toló ellenállás b) bimetál kapcsoló c) Bourdon-cső d) membránmotor e) tachométer dinamó () 8. Válassza ki a különbségképző szervet! a) differenciálmű b) áramváltó c) mágneskapcsoló d) reduktor e) nyomáskapcsoló () 9. Válassza ki az alapjelképző szervet! a) munkahenger b) hőelem c) egyenáramú szervomotor d) Z-diódás stabilizátor e) kétkarú emelő () 9 pont 8/12
5. Feladat A táblázat mennyiségek és mértékegységeik nevét és jelét tartalmazza. Töltse ki a táblázat üres celláit a megfelelő tartalommal! A mennyiség A mértékegység neve jele neve jele elektromos töltés () Q coulomb () C elektromos kapacitás C () farad F () erő () F newton () N elektromos vezetőképesség G () siemens () S nyomás () p pascal Pa () 6. Feladat 10 pont Egy ismeretlen hosszúságú 2 mm átmérőjű réz vezetékre U = 24 V feszültséget kapcsolnak, a kialakuló áram I = 12 A. A réz fajlagos ellenállása: ρcu = 0,0178 Ω mm 2 / m. Az eredményeket két tizedes jegyre kerekítse! a) Mekkora a vezeték ellenállása (R)? R = U / I = 24 V / 12 A = 2 Ω (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) b) Milyen hosszúságú a vezeték (l)? A = d 2 π / 4 = (2 mm) 2 3,14 / 4 = 3,14 mm 2 (képlet, behelyettesítés és eredmény ) R = (ρcu l) / A l = (R A) / ρcu (képlet kifejezése ) l = (2 Ω 3,14 mm 2 ) / 0,0178 Ω mm 2 / m = 352,81 m (behelyettesítés és eredmény 2 pont) 4 pont 7 pont 9/12
7. Feladat A váltakozó áramú kapcsolás adatai és a kapcsolási rajz alapján végezze el a számítási feladatokat! Adatok: U = 230 V f = 50 Hz R = 96 Ω L = 200 mh Az eredményeket egy tizedes jegyre kerekítse! I R L U U R U L a) Mekkora az induktivitás váltakozó áramú ellenállása (XL)? XL = 2π f L = 6,28 50 Hz 0,2 H = 62,8 Ω (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) b) Milyen értékű a kapcsolás impedanciája (Z)? Z = + =62,8 +96 =114,7 Ω (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) c) Mekkora áram alakul ki az áramkörben (I)? I = U / Z = 230 V / 114,7 Ω = 2,0 A (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) d) Mekkora feszültség esik az ellenálláson (UR)? UR = I R = 2,0 A 96 Ω = 192,0 V (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) 12 pont 10/12
8. Feladat Tekintse át és értelmezze az alábbi elektronikus kapcsolást, majd oldja meg a feladatokat! Adatok: U = 18 V UD = 2 V ID = 20 ma Az eredményeket két tizedes jegyre kerekítse! R I D U U R UD D a) Mekkora az ellenállás értéke (R)? R = (U - UD) / ID = (18 V - 2 V) / 20 ma = 800 Ω (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) b) Számolja ki az ellenálláson hővé alakuló villamos teljesítmény nagyságát (P)! A teljesítmény meghatározása. (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) (I.) P = (U - UD) ID = (18 V - 2 V) 0,02 A = 0,32 W (II.) P = (ID) 2 R = (0,02 A) 2 800 Ω = 0,32 W (III.) P = (U - UD) 2 / R = (18 V - 2 V) 2 / 800 Ω = 0,32 W c) Mi a neve a D pozíciójelzésű alkatrésznek? (I.) Fényt kibocsátó dióda vagy (II.) LED (Light Emitting Diode). () d) Mi az ellenállás szerepe az áramkörben? (I.) Áramkorlátozás vagy (II.) a LED munkaponti áramának beállítása. () 8 pont 11/12
9. Feladat A fogaskerék hajtómű vázlata és adatai alapján oldja meg a feladatokat! A hajtómű hatásfokát nem kell figyelembe venni! Az eredményt egész jegyre kerekítse! z₁=18 z₂=12 z₃=24 z₄=36 a) Rajzolja be az ábrába a fogaskerekek forgásirányát! (minden egyes helyes forgásirány ) b) Mekkora a fogaskerék hajtómű összáttétele (iössz)? i ö = z z z z z z = z z = 36 18 =2 (képlet, behelyettesítés és eredmény 2 pont) 6 pont Elérhető pontszám: 100 pont 12/12