XXXI

I

OLIMPIAD

A

WIEDZY

TECHNICZNEJ

Za

w

o

dy

I

I

I

stopnia

Zadania dla grupy mechaniczno-budowlanej
Zadanie 1

Rys.1

Partnerem Olimpiady jest rma Polkomtel S.A. operator sieci Plus GSM

1

Na rys.1 jest schemat jednego cylindra rz¦dowego silnika wysokopr¦»nego (potoczna nazwa:

Diesla). Podano tam sªownie nazwy gªównych elementów silnika. Zapis skrótowy ÿstyk" ozna-

cza pªaszczyzn¦ wspóln¡ gªowicy i tulei cylindrowej. Zapis skrótowy ÿpoziom" oznacza doln¡

pªaszczyzn¦ odniesienia w kadªubie silnika. Wielkimi literami (

A, B,

) oznaczono wymiary

liniowe elementów silnika, a ich warto±ci liczbowe tych wymiarów s¡ w tab.1.

Zapis

 = 30





30

0

nale»y rozumie¢ tak, »e tªok znajduje si¦ w suwie spr¦»ania, a ±ci±lej w

chwili, gdy zacz¡ª si¦ wtrysk paliwa do komory spalania.

Komora spalania skªada si¦ z dwóch cz¦±ci. Jedna cz¦±¢ mie±cisi¦ wewn¡trz gªowicy powy»ej

pªaszczyzny styku, druga cz¦±¢ komory { o obj¦to±ci

Vc { mie±cisi¦ wewn¡trz tulei cylindrowej.

Od doªu jest ograniczona denkiem tªoka, a od góry pªaszczyzn¡ styku. Oczywi±cie

Vc zale»y od

tolerowanych wymiarów podanych w tab.1.

Dla prostoty oblicze« dopuszcza si¦ pomini¦cie wymiarów odnosz¡cych si¦ do par obroto-

wych, np.: czop osiowy waªu korbowego i ªo»yska w kadªubie.

Zakªada si¦ ponad to, »e:
{ o± sworznia tªokowego pokrywa si¦ z osi¡ otworu w tªoku,
{ osie czopów w ªo»yskach pokrywaj¡ si¦ z osiami ªo»ysk,
{ o± pionowa tªoka pokrywa si¦ zawsze z osi¡ tulei cylindrowej,
{ wymiary nie zmieniaj¡ si¦ pod wpªywem wysokiej temperatury i du»ego obci¡»enia.

Tab.1 Wymiary

Denicja

Warto±¢ liczbowa

A

Odlegªo±¢ mi¦dzy osi¡ czopa osiowego waªu korbowego a poziomem

130

0;1

B

Odlegªo±¢ mi¦dzy pªaszczyzn¡ styku a poziomem

610

0;05

D

‘rednica tulei cylindrowej

135

+0;04

E

Odlegªo±¢ mi¦dzy osi¡ sworznia tªokowego a górn¡ pªaszczyzn¡ tªoka

100

0;1

F

Odlegªo±¢ mi¦dzy osiami otworów w korbowodzie

302

;5

0;05

R

Odlegªo±¢ mi¦dzy osiami czopów waªu korbowego: osiowym i korbowym

77

;5

0;1



K¡t mi¦dzy osi¡ korbow¡ a osi¡ tulei cylindrowej (wyprzedzenie wtrysku)

30





30

0

2

Zadanie na OWT

Obliczy¢ tolerancje

TA, TB i TE wymiarów A, B, E je»eli dopuszczamy, aby tolerancja TV

c

obj¦to±ci komory

Vc nie przekroczyªa 10% obj¦to±ci nominalnej Vcnom.

W obliczeniach nale»y zastosowa¢ zasad¦, »e tolerancja wymiarów liniowych zale»y od wy-

miaru nominalnego wg zale»no±ci

Ti = 0;45 a

3

q

Ainom

[

m]

gdzie:

a { jest to wspóªczynnik klasy dokªadno±ci, Ti { tolerancja i tego wymiaru w mikrome-

trach,

Ai { i ty wymiar w milimetrach.

Przyjmujemy, »e

a jest staªe dla wymiarów A, B i E, czyli wymiary te s¡ wykonane w

tej samej klasie dokªadno±ci. Powy»sz¡ zale»no±¢ i wspóªczynnik klasy

a zaleca do stosowania

mi¦dzynarodowa norma europejska PN-EN20286.
Wskazówki

a) wyprowadzi¢ wzór ogólny na obj¦to±¢ komory

Vc w postaci Vc = f(0;A;B;E;F;R;),

korzystaj¡c np. ze szkicu mechanizmu korbowego, zªo»onego z wektorów odpowiadaj¡cych

zmiennym niezale»nym.

b) dla zadanej warto±ci toleracji

TV

c

= 10%

Vc nom obliczy¢ tolerancje »¡dane TA, TB i TE

korzytaj¡c z zalecanej zale»no±ci

Ti = 0;45 a

3

q

Ainom

[

m]

Autor:

J. Jezierski

Koreferent: J. Bzowski

Zadanie 2

Podczas prac budowlanych zaistniaªa potrzeba podwieszenia do nieodksztaªcalnego stro-

pu bardzo sztywnej belki poziomej za pomoc¡ trzech prostych pr¦tów stalowych. Dwa z tych

pr¦tów zainstalowano pionowo, za± trzeci z maªym ukosem, pod k¡tem

 (rys.1 - sytuacja I).

Do±wiadczony in»ynier stwierdziª, »e ów trzeci pr¦t ÿnic nie da" z uwagi wªa±nie na swe od-

chylenie od pionu i zarz¡dziª dokonanie zmiany przez zainstalowanie trzeciego pr¦ta równie»

pionowo (rys.1 - sytuacja

II). Do belki miaª by¢ zaczepiony ci¦»ar P w miejscu pokazanym

na rysunku (rys.1 - sytuacja

I i II). Czy in»ynier miaª racj¦, wymagaj¡c wykonania opisanej

poprawki?

3

Rys.1

Nale»y wyznaczy¢ siªy w pr¦tach 1, 2, 3 w obu sytuacjach, tj.

I i II pokazanych na rys.1 i

wyci¡gn¡¢ wnioski z otrzymanych wyników.

Zadanie nale»y rozwi¡za¢ na liczbach ogólnych.

Wskazówki:

1. Belk¦ nale»y traktowa¢ jako niesko«czenie sztywn¡ i nie uwzgl¦dnia¢ jej ci¦»aru wªasnego.
2. Punkty zamocowania pr¦tów w stropie i w belce nale»y traktowa¢ jako przegubowe.
3. Pr¦ty pod wpªywem ci¦»aru

P ulegaj¡ wydªu»eniu proporcjonalnie do warto±ci siª w nich

panuj¡cych.

4. Wszystkie pr¦ty w obu sytuacjach maj¡ takie same pole przekroju poprzecznego

A i s¡

wykonane z tego samego gatunku stali o module Younga

E.

5. Wszystkie wymiary s¡ pokazane na rys.1.

Które z danych ogólnych okazaªy si¦ zb¦dne do rozwi¡zania zadania?

Autor:

W. Radomski

Koreferent: J. Bzowski

Zadanie 3

Urz¡dzenie chªodnicze skªada si¦ z komory chªodniczej, spr¦»arki, chªodnicy i rozpr¦»arki

rozmieszczonych jak na rysunku. Czynnik chªodniczy o wªasno±ciach gazu doskonaªego pracuje

wg. chªodniczego obiegu Joule'a. Obieg ten skªada si¦ z dwóch izobar (komora chªodnicza 4-1

i chªodnica 2-3) i z dwóch przemian izentropowych (spr¦»arka 1-2 i rozpr¦»arka 3-4).

4

Czynnik roboczy ma na wlocie do spr¦»arki (1) ci±nienie

p1 i temperatur¦ t1, natomiast

za chªodnic¡ (3) temperatur¦

t3. Nat¦»enie przepªywu powietrza w urz¡dzeniu wynosi _m. Moc

nap¦du spr¦»arki równa jest

N.

Obliczy¢

{ temperatury w punktach 2 i 4 i ci±nienie panuj¡ce w chªodnicy,
{ ilo±¢ ciepªa oddawanego do otoczenia w chªodnicy,
{ ilo±¢ ciepªa odbieranego w komorze chªodniczej.

Dane

Czynnikiem roboczym jest powietrze traktowane jako gaz doskonaªy o cieple wªa±ciwym

cp =

1

;01 kJ/(kg K) i wykªadniku adiabaty k = 1;4.

Temperatura

t1 = 15



C, ci±nienie

p1 = 0;1MPa, temperatura t3 = 15



C, nat¦»enie przepªy-

wu powietrza _

m = 0;2 kg/s, moc spr¦»arki N = 12 kW.

Zaªo»enia

Obliczenia przeprowadzi¢ dla urz¡dzenia teoretycznego tzn. pomin¡¢ wszelkie straty cieplne i

mechaniczne.

Autor:

J. Bzowski

Koreferent: M. Jaworski

5