Pytania pomocnicze - MEC.03

Najważniejszą cechą jest widoczny łańcuch nośny oraz haki: górny do zawieszenia urządzenia i dolny do podwieszenia ładunku.

Służy do pionowego podnoszenia i opuszczania ładunków, np. części maszyn, podzespołów lub elementów montażowych.

Wciągnik łańcuchowy wykorzystuje łańcuch i mechanizm podnoszenia z hakiem, natomiast dźwignik śrubowy podnosi ładunek za pomocą mechanizmu śrubowego.

Żuraw obrotowy ma wysięgnik i umożliwia obracanie ładunku wokół osi, a wciągnik łańcuchowy służy głównie do podnoszenia i opuszczania ładunku w pionie.

Należy sprawdzić stan łańcucha, haków, zabezpieczeń haków, obudowy mechanizmu oraz oznaczenie dopuszczalnego udźwigu.

Przekroczenie udźwigu może doprowadzić do zerwania łańcucha, uszkodzenia mechanizmu lub upadku ładunku, co stwarza bezpośrednie zagrożenie dla życia i zdrowia.

Hak dolny służy do zaczepienia podnoszonego ładunku, najczęściej bezpośrednio lub przez zawiesie.

Ramię siły to odległość od punktu, względem którego liczony jest moment, do linii działania siły. W prostych zadaniach jest to najczęściej podana długość od punktu obrotu do miejsca przyłożenia siły.

Jeżeli siła działa prostopadle do ramienia, moment wynosi M = F · r. Jednostką momentu jest niutonometr, czyli N·m.

Siły mogą obracać układ w przeciwnych kierunkach. Dlatego ich momenty należy sumować algebraicznie, a nie tylko dodawać wartości bezwzględne.

Najczęściej przyjmuje się, że moment przeciwny do ruchu wskazówek zegara jest dodatni, a zgodny z ruchem wskazówek zegara ujemny. Można przyjąć odwrotnie, ale trzeba być konsekwentnym.

Wtedy stosuje się wzór M = F · r · sin α, gdzie α jest kątem między ramieniem a kierunkiem działania siły. Tylko składowa prostopadła do ramienia wywołuje moment.

Oblicza się momenty poszczególnych sił: 200 N · 2 m, 100 N · 3 m oraz 400 N · 1 m, a następnie sumuje je z uwzględnieniem przeciwnych zwrotów obrotu. Wartość bezwzględna momentu głównego wynosi 500 N·m.

Zbieżny układ sił to taki układ, w którym linie działania wszystkich sił przecinają się w jednym punkcie. W takim układzie nie rozpatruje się osobnego warunku momentów względem punktu zbiegu.

Płaski, czyli dwuwymiarowy, zbieżny układ sił ma dwa warunki równowagi: suma rzutów sił na oś X musi być równa zero oraz suma rzutów sił na oś Y musi być równa zero.

Warunki zapisuje się jako: ΣFx = 0 oraz ΣFy = 0. Oznacza to, że siły muszą się równoważyć w obu prostopadłych kierunkach.

Ponieważ wszystkie siły przechodzą przez jeden punkt, ich moment względem tego punktu jest równy zero. Dlatego do równowagi wystarczają dwa równania sił.

W płaskim układzie zbieżnym występują dwa warunki równowagi. W ogólnym płaskim układzie sił występują trzy warunki: ΣFx = 0, ΣFy = 0 oraz ΣM = 0.

Oznacza to, że składowe sił działające w jednym kierunku równoważą składowe działające w kierunku przeciwnym. Ciało nie przemieszcza się wtedy wzdłuż tej osi.

Stosuje się równanie równowagi sił pionowych. Suma sił skierowanych w górę musi być równa sumie sił skierowanych w dół.

Siły w górę to RA, RB = 50 N i F2 = 25 N, a siły w dół to F1 = 100 N i F3 = 50 N. Z równania RA + 50 + 25 - 100 - 50 = 0 wynika RA = 75 N.

Z momentów korzysta się wtedy, gdy nie da się wyznaczyć wszystkich niewiadomych reakcji wyłącznie z sumy sił. Najczęściej dotyczy to belki z dwiema nieznanymi reakcjami podporowymi.

Najczęściej siły skierowane w górę przyjmuje się jako dodatnie, a siły skierowane w dół jako ujemne. Można przyjąć odwrotnie, ale trzeba zachować konsekwencję.

Nie są konieczne, ponieważ znana jest reakcja RB i wystarczy równanie równowagi sił pionowych. Odległości byłyby potrzebne przy układaniu równania momentów.

Oznacza, że belka nie przemieszcza się i nie obraca. Matematycznie suma sił oraz suma momentów działających na belkę muszą być równe zero.

Kierunek siły pokazuje grot strzałki. Strzałka skierowana ku górze oznacza siłę dodatnią przy typowej konwencji, a strzałka ku dołowi siłę ujemną.

To przenośnik, który nie ma cięgna roboczego, czyli np. taśmy, łańcucha, liny lub pasa. Materiał jest przemieszczany innym elementem, np. wałkami, ślimakiem albo drganiami.

Ponieważ transport odbywa się po obracających się wałkach, a nie za pomocą taśmy lub łańcucha. Ładunek opiera się bezpośrednio na wałkach.

Zabierakowy, kubełkowy i członowy są przenośnikami cięgnowymi, ponieważ wykorzystują element pociągowy, najczęściej łańcuch lub taśmę.

Najczęściej do ładunków jednostkowych, takich jak palety, kartony, skrzynki, pojemniki lub detale o płaskiej podstawie.

W przenośniku napędzanym wałki obracają się dzięki napędowi mechanicznemu. W nienapędzanym ładunek przesuwa się pod wpływem siły ręcznej lub grawitacji.

Ma cięgno robocze, np. taśmę, łańcuch lub linę, które przenosi ruch i przemieszcza materiał.

Należy szukać rozwiązania, które nie ma taśmy ani łańcucha jako elementu transportującego. Wśród podanych odpowiedzi takim typem jest przenośnik wałkowy.

Jest to składowa siły działająca wzdłuż wybranej osi. Pokazuje, jaka część siły ma kierunek zgodny lub przeciwny do tej osi.

Rzut oblicza się ze wzoru F_x = F · cos α, gdzie α jest kątem między siłą a osią.

Ponieważ cos 90° = 0. Siła prostopadła do osi nie ma składowej działającej wzdłuż tej osi.

Gdy kąt wynosi 0°, rzut siły jest równy całej wartości siły. Wtedy cos 0° = 1.

Ujemny rzut oznacza, że składowa siły działa przeciwnie do przyjętego dodatniego zwrotu osi.

Stosuje się je do rozkładania sił na składowe, zapisywania warunków równowagi oraz obliczania reakcji podporowych i obciążeń elementów maszyn.

Należy pomnożyć odkształcenie jednostkowe przez długość początkową pręta: Δl = ε · l₀.

Wydłużenie występuje przy rozciąganiu, a skrócenie przy ściskaniu. W obu przypadkach korzysta się z podobnego wzoru na zmianę długości.

Jest to stosunek dwóch długości, np. metrów do metrów, więc jednostki się skracają. Wynik jest liczbą bezwymiarową.

Ponieważ 1 m = 100 cm, należy pomnożyć 0,01 m przez 100. Otrzymujemy 1 cm.

Jeżeli podano długość początkową oraz odkształcenie jednostkowe, a pytanie dotyczy zmiany długości, należy zastosować ten wzór.

W silniku spalinowym energia chemiczna paliwa podczas spalania zamienia się w energię cieplną. Następnie energia cieplna gazów spalinowych zostaje przekształcona w energię mechaniczną.

Ponieważ wykorzystuje ciepło powstałe ze spalania paliwa do wykonania pracy mechanicznej. Jest więc przykładem urządzenia zamieniającego energię cieplną na mechaniczną.

Silnik spalinowy wytwarza pracę mechaniczną dzięki spalaniu paliwa. Sprężarka tłokowa zużywa energię mechaniczną do sprężania gazu.

Tłok odbiera nacisk gazów powstałych podczas spalania i wykonuje ruch posuwisto-zwrotny. Ten ruch jest następnie zamieniany na ruch obrotowy wału korbowego.

Pompa ciepła nie służy do zamiany energii cieplnej na mechaniczną. Jej zadaniem jest transport ciepła z jednego miejsca do drugiego przy użyciu energii zewnętrznej, najczęściej elektrycznej.

Najczęściej wyróżnia się silniki benzynowe, wysokoprężne Diesla, gazowe oraz turbiny gazowe. Różnią się sposobem spalania paliwa i budową.

Naprężenie rozciągające oblicza się ze wzoru σ = F / A, gdzie F to siła rozciągająca, a A to pole przekroju poprzecznego pręta.

Należy przekształcić wzór na naprężenie: F = σdop · A. Siła maksymalna jest iloczynem naprężenia dopuszczalnego i pola przekroju.

Ponieważ 1 MPa odpowiada 1 N/mm². Aby jednostki były zgodne, pole przekroju najlepiej obliczyć w mm².

Bok 2 cm to 20 mm. Pole przekroju kwadratu wynosi A = 20 mm · 20 mm = 400 mm².

1 kN = 1000 N. Dlatego 80000 N = 80 kN.

Pole przekroju wynosi 400 mm², a naprężenie dopuszczalne 200 MPa = 200 N/mm². Maksymalna siła to F = 200 · 400 = 80000 N = 80 kN.

Prędkość kątową oblicza się ze wzoru ω = v / r, gdzie v to prędkość liniowa, a r to promień okręgu.

Podstawową jednostką prędkości kątowej jest radian na sekundę, czyli rad/s.

Prędkość liniowa określa, jak szybko ciało przemieszcza się po torze, np. w m/s. Prędkość kątowa określa, jak szybko zmienia się kąt położenia ciała, np. w rad/s.

Przy stałej prędkości liniowej większy promień oznacza mniejszą prędkość kątową, ponieważ ω = v / r.

Pozwala opisać ruch elementów wirujących, takich jak wały, koła zębate, tarcze i wirniki. Jest potrzebna m.in. do obliczeń prędkości obwodowej i doboru parametrów pracy maszyny.

Należy podstawić dane do wzoru ω = v / r i sprawdzić jednostki: (m/s) / m = 1/s, czyli rad/s.