Minta Írásbeli Záróvizsga és BSc felvételi kérdések Mechatronikai mérnök Debrecen, 2017. 01. 03-04. Név: Neptun kód:
1. Az ábrán egy hajtás fordulatszám-nyomaték jelleggörbéje látható. M(ω) a motor, az Mt(ω) pedig a terhelés karakterisztikája. Assuming a disturbanceresulted in the speed to initially drop by 10%, what will then happen to the power balance between motor and load? Mi történik, ha lefele mozdítjuk ki a rendszert a munkapontból (csökkentjük a szögsebességet)? A motor teljesítménye nagyobb a terhelésnél és gyorsul a motor A motor teljesítménye nagyobb a terhelésnél és lassul a motor A motor teljesítménye kisebb a terhelésnél és gyorsul a motor A motor teljesítménye kisebb a terhelésnél és lassul a motor M Az ábrázolt munkapont stabilis. Az állítás: Igaz Hamis Rajzolja be az M d dinamikai nyomatékot az ábrába és Newton 2-ik törvénye segítségével igazolja korábbi válaszait. 1
2. Egy párhuzamos gerjesztésű egyenáramú motort a névleges adatainak megfelelően üzemeltetünk a következők szerint: kapocsfeszültség Uk = 120V, a motor teljes árama (névleges terhelésnél) I = 21A, az armatúra ellenállása Ra=0,5 Ohm a gerjesztő tekercs ellenállása Rg = 120 Ω. A motor névleges fordulatszáma 1100 ford/perc. rajzolja le a motor kapcsolási rajzát mekkora a teljesítmény felvétel a hálózatból határozza meg a motor által leadott mechanikai teljesítményt (súrlódástól eltekintünk); számítsa ki a gép nyomatékát névleges terhelésnél; mekkora a motor üresjárati fordulatszáma? rajzolja le a motor fordulatszám-nyomaték jelleggörbéjét! Teljesítmény: P=M ω. Elektromotoros erő: E=k Φ ω Nyomaték: M=k Φ I 2
3. Garázsajtó vezérlése Nyitás/Zárás nyomógombokkal. Az ajtó nyitásakor a nyitó motorra kell vezérlést adni a nyitott helyzetet jelző végállás kapcsoló jelzéséig, záráskor pedig a záró motorra kell a vezérlést kiadni a zárt helyzetet jelző végállás kapcsoló jelzéséig. Legyen egy (infra) fénysorompó, amely ha nyitás vagy zárás közben bejelez, akkor az ajtó mozgatását azonnal le kell állítani. Név: Neptun kód: 3
4. Egy tartályba szivattyúval vizet töltünk. A tartályból a vizet a tartály alján levő nyíláson keresztül folyamatosan fogyasztják. A tartályban a víz szintjét egy alsó (AK) és egy felső szintkapcsoló (FK) jelzi. A szivattyút úgy kell működtetni, hogy amikor a tartályból a víz teljesen leürül (AK=0 és FK=0), akkor kell a szivattyút bekapcsolni, és mindaddig járatni kell, amíg a tartály teljesen meg nem telik (AK=1 és FK=1). A hibás működést (szintkapcsolók rosszul működnek) (AK=0 és FK=1 egyidejűleg), akkor egy hibalámpa villogjon. A szivattyú szárazon futásának elkerülése érdekében a szivattyú után elhelyezünk egy áramláskapcsolót, amely akkor jelez, ha a csőben áramlást érzékel. Ha a szivattyú működése közben 3 másodpercig folyamatosan nem jelez az áramláskapcsoló, akkor a szivattyút le kell állítani. 4
5. Az ábra egy gyakran használt kézi működtetésű mechanikus kutat (mechanizmust) mutat be. (WaterPump = vízpumpa, kézi működtetésű mechanikus kút) Készítsen szabadkézi rajzot a mechanizmus sematikus (modell) ábrázolására. Határozza meg a szerkezet szabadságfokát! Készítsen szabadkézi BOND GRAPH-ot a kút működésének ábrázolására. (Használja a szabványos leírási módot!) Írja le a kút dinamikai egyenleteit (a karokra és a csuklókra)! 6. Ismertesse az 3D nyomtatást FDM technológiával! 5
7. Egy 4 m átmérőjű álló hengeres tartályban szintszabályozást végzünk. A szintet 0,8 m méréshatárú távadó méri. A kimenő áramot egy szivattyú szállítja, amely az áram nagyságától függetlenül 0,6 bar nyomáskülönbséget biztosít. A kimenő vezetékben egy kv.max = 32 m3/h áteresztőképességű szelep van, melynek alap átfolyási karakterisztikája lineáris. A csővezeték elég nagy átmérőjű, ellenállása elhanyagolható. A körben P szabályozó van, melynek erősítése Ap = 22. A folyadék víz. A kezdeti stacionárius állapotban a szint a tartályban 1,2 m, az átfolyó térfogatáram 11 m3/h. A bemenő áram mekkora intervallumában lesz képes a szabályozó (időben) állandó szint tartására? Milyen intervallumban fog változni a tartályban a folyadékszint? 6
8. Egy tökéletesen kevert, nyitott tartályban folyamatosan meleg vizet gyártanak közvetlen gőzbefúvással. A kezdeti stacionárius állapotban 25 kg/h gőzárammal t1(0) = 17 C-ról t2(0) = 75 C-ra melegítjük a vízáramot. A gőzáramot pillanatszerűen elzárva a kilépő vízhőmérséklet csökkenni kezd az alábbi időfüggvény szerint: i [min] 0 2 4 8 12 16 20 25 30 t2 [ C] 75 69,5 64,6 56 48,9 43 38,1 33,2 29,4 A fenti átmeneti függvényt linearizálva bizonyítsa be, hogy a hőcserélő átviteli függvénye alakú! Adja meg A és T értékét! A gőzáram elzárása után megvárjuk az új stacionárius állapotot. Azután elindítjuk a gőzáramot, mely ezúttal 45 kg/h. Adja meg a kilépő vízáram hőmérsékletének időfüggvényét és határozza meg, hogy mikor lesz 75 C-os a víz a tartályban? Név: Neptun kód: 7
9. Routh-Hurwitz stabilitási kritérium alapján állapítsa meg a kritikus körerősítést akövetkező egyenletnek Y(s)= 20/((1,05s+2)*(1,1s+2)*(1,2s 2 +2s+1)) 10. Hozza a legegyszerűbb alakra és valósítsa meg relés áramkör és NAND/NAND kapuk segítségével af 4 (X,Y,Z,K) négyváltozós prímszámok függvényt. 8