Jäin jumiin pariin tehtävään

Tupsu_1985

Heips. Tenttiin kertailen ja totaalijumiin jäi neito parissa tehtävässä. Osaisiko joku vähän jeesata. Täs on vielä 3 vkoa ennen (amk-inssi) tenttiä, niin onkohan netissä jotain hyviä laskutreenejä?

1. Talo on 125m² * 2,5m. Ilmastointiputki d=125mm. 1½h välein pitäisi ilma vaihtaa talossa. Mikä on virtausnopeus putkessa? V:4,5m/s

2. Hihna yhdistää kaksi hihnapyörää toisiinsa. Pienempi pyörä d=30cm, pyörimisnopeus 200RPM, tartuntakulma 160°, sekä hihnan että pyörän välinen (lepo)kitkakerron 0,25. Pyörä lähtee luistamaan jos siihen kohdistetaan yli 1,5kW teho. Laske hihnan jännitysvoimat molemmilla puolilla pyörää juuri ennen hihnan luistamista. V: 950N, 470N

10

2018

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • perehtynyt

      "1. Talo on 125m² * 2,5m. Ilmastointiputki d=125mm. 1½h välein pitäisi ilma vaihtaa talossa. Mikä on virtausnopeus putkessa? V:4,5m/s"

      Laske talon tilavuus ja jakaa se putken poikkipinta-alalla. Saat selville kuinka monta pituusmetriä ilmaa tarvitaan, jotta se vastaa sitä talon ilmatilavuutta.

      Saatuasi "ilmapötkylän" pituuden selville, jaat sen vain käytettävissä oelvalla ajalla, niin saat selville tarvittavan virtausnopeuden.

      Aivan noin yksiselitteinen tilanne ei kyllä todellisuudessa ole, koska virtausvastukset ja pyörteily vaikuttaa tilanteeseen. Putken seinämien läheisyydessä nimittäin virtausnopeus on likimain nolla, ja virtauksen muoto on paraabeli etenemissunnassa.

      Vähän siis riippuu nyt siitä, pitääkö tuo viimeksi mainittu asia jotenkin huomioida esim. jollain kertoimella tuossa laskussa.

      • perehtynyt

        Tehtävässähän kysyttiin virtausnopeutta, joka lienee siis keskimääräinen nopeus tässä tapauksessa.

        Tuulettimen mitoituksessa sitten pitäisi erikseen huomioida kaikki mahdolliset häviöt.

        Eli tuon korjauskertoimen saat unohtaa tässä vaiheessa.


    • ratkoja

      En nyt äkkiä huomaa, mikä tuossa hihnalaskussa olisi vaikeaa. Hihnapyörä lasketaan tunnetulla Eytelweinin yhtälöllä, joka määrittää eri puolien hihnavoimien suhteen. Toisaalta hihnavoimien erotus saadaan selville tehosta, pyörimisnopeudesta ja hihnapyörän säteestä tunnetulla tavalla. Näin muodostetaan kaksi yhtälöä, joista ratkaistaan tuntemattomat hihnavoimat.

      Ainoa vaikeus on pitää yhtälöt dimensioiltaan yhteensopivina. Mutta SI-perusyksikköjä käyttäen tämäkin onnistuu.

      • perehtynyt

        Avaaja on menossa AMK:n pääsykokeeseen, ei valmistunut sieltä.

        Mitä tulee Eytelweinin yhtälöön, en ainakaan googlettamalla sellaista löytänyt. Tosin en tiedä mihin sitä edes tarvitaan yhtälön ratkaisussa.

        Kun ratkaiseen pyörän hihnaan kohdistaman voiman, joka on yhtä suuri kuin hihnojen voimien vastavoima, sekä sen perusteella kitkan kyvyn siirtää momentti (tulee em. hihnojen voimien erotuksena), joka pitää siis olla vähintään yhtä suuri kuin tarvittava teho annetulla pyörimismäärällä ja mitoituksella edellyttää.

        Tehtävä on kyllä aika vaikea pääsykoetehtäväksi.


      • ratkoja
        perehtynyt kirjoitti:

        Avaaja on menossa AMK:n pääsykokeeseen, ei valmistunut sieltä.

        Mitä tulee Eytelweinin yhtälöön, en ainakaan googlettamalla sellaista löytänyt. Tosin en tiedä mihin sitä edes tarvitaan yhtälön ratkaisussa.

        Kun ratkaiseen pyörän hihnaan kohdistaman voiman, joka on yhtä suuri kuin hihnojen voimien vastavoima, sekä sen perusteella kitkan kyvyn siirtää momentti (tulee em. hihnojen voimien erotuksena), joka pitää siis olla vähintään yhtä suuri kuin tarvittava teho annetulla pyörimismäärällä ja mitoituksella edellyttää.

        Tehtävä on kyllä aika vaikea pääsykoetehtäväksi.

        Kirjoitapa tuosta ratkaisustasi yhtälöt ja näytä, kuinka niistä saadaan hihnavoimat, niin keskustellaan asiasta sitten lisää.

        Hihnapyörän tai vastaavan hihnavoimien S1 ja S2 välillä on yhteys (Eytelweinin tai Euler-Eytelweinin yhtälö)

        S2 = S1*e^(μ*α),

        missä μ on kitkakerroin ja α kosketuskulma.

        Muuten, ratkaisin tehtävän esittämälläni menetelmällä ja sain kysyjän ilmoittaman ratkaisun. En vain ryhdy esittämään valmiita ratkaisuja tällaisella palstalla, koska se estää tehtävän omaehtoista pohtimista ja asioiden oppimista.


      • perehtynyt
        ratkoja kirjoitti:

        Kirjoitapa tuosta ratkaisustasi yhtälöt ja näytä, kuinka niistä saadaan hihnavoimat, niin keskustellaan asiasta sitten lisää.

        Hihnapyörän tai vastaavan hihnavoimien S1 ja S2 välillä on yhteys (Eytelweinin tai Euler-Eytelweinin yhtälö)

        S2 = S1*e^(μ*α),

        missä μ on kitkakerroin ja α kosketuskulma.

        Muuten, ratkaisin tehtävän esittämälläni menetelmällä ja sain kysyjän ilmoittaman ratkaisun. En vain ryhdy esittämään valmiita ratkaisuja tällaisella palstalla, koska se estää tehtävän omaehtoista pohtimista ja asioiden oppimista.

        Analysoin hieman vapaakappalekuviota ja totesin, että se voima, joka pyörästä hihnaan kohdistuu ei jakaudu tasaisesti vaan on suhteellisesti voimakkainta keskiosassa hihnan ja pyörän yhteistä osaa heiketen reunoille.

        Tämä selittää tuon poikkeavan yhtälön rakenteen. Lisäksi asiaan pitäisi vaikuttaa myös hihnan "keksipakoisvoima". Tuskinpa tuo yhtälö sitä kuitenkaan kattaa, koska siinä ei ole viitteitä esim. hihnan ominaisuuksista.

        Aproksimaationa voitaneen käyttää yksinkertaista normaalivoimaa ja arvioitua kitkakerointakin. Uritin löytää linkkiä tuolle yhtälölle, mutta ei osunut googlettamalla silmään. Jos löytyy niin laitatko linkin.

        Enkä minäkään valmiita ratkaisuja anna, mutta voin yrittää selostaa ratkaisutavan. Outoa kuitenkin, jos pääsykokeissa tuollaista kysytään varsinkin jos vaaditaan jonkin yhtälön tuntemista. No voihan se olla tietysti annettuna, silloin asia on OK.

        PS: Olen joskus aikoinani koulutukseen liittyen laskenut hihnavälityksiäkin, mutta siitä on aikaa muutama kymmen vuotta.


      • ratkoja
        perehtynyt kirjoitti:

        Analysoin hieman vapaakappalekuviota ja totesin, että se voima, joka pyörästä hihnaan kohdistuu ei jakaudu tasaisesti vaan on suhteellisesti voimakkainta keskiosassa hihnan ja pyörän yhteistä osaa heiketen reunoille.

        Tämä selittää tuon poikkeavan yhtälön rakenteen. Lisäksi asiaan pitäisi vaikuttaa myös hihnan "keksipakoisvoima". Tuskinpa tuo yhtälö sitä kuitenkaan kattaa, koska siinä ei ole viitteitä esim. hihnan ominaisuuksista.

        Aproksimaationa voitaneen käyttää yksinkertaista normaalivoimaa ja arvioitua kitkakerointakin. Uritin löytää linkkiä tuolle yhtälölle, mutta ei osunut googlettamalla silmään. Jos löytyy niin laitatko linkin.

        Enkä minäkään valmiita ratkaisuja anna, mutta voin yrittää selostaa ratkaisutavan. Outoa kuitenkin, jos pääsykokeissa tuollaista kysytään varsinkin jos vaaditaan jonkin yhtälön tuntemista. No voihan se olla tietysti annettuna, silloin asia on OK.

        PS: Olen joskus aikoinani koulutukseen liittyen laskenut hihnavälityksiäkin, mutta siitä on aikaa muutama kymmen vuotta.

        Käsityksesi voiman jakautumisesta hihnassa on virheellinen. Suurin kitkavoima aiheutuu hihnan vetopuoleen, mistä se sitten vähenee paluukireyteen ns. ryömintäkaaren matkalla. Luistotilanteessa ryömintäkaari on tietysti kosketuskaaren mittainen.

        Keskeiskiihtyvyyden vaikutuksesta olet aivan oikeassa, sillä se nopeilla hihnoilla vähentää hihnan momentinsiirtokykyä. Tässä tapauksessa keskeiskiihtyvyydestä ei taida juuri olla haittaa, koska hihnan nopeus ei ole kovin suuri.

        Kovin hyvää linkkiä en asiasta löytänyt, mutta tässä yksi Eytelweinin yhtälön johto

        http://em-ntserver.unl.edu/Mechanics-Pages/Luebbe/staticsmain.html

        Muistaakseni suomenkielisestä Airilan & co. koneensuunnittelun kirjasta löytyy myös yhtälön keskipakovoiman huomioonottava formulointi.


      • hihnoittaja
        ratkoja kirjoitti:

        Käsityksesi voiman jakautumisesta hihnassa on virheellinen. Suurin kitkavoima aiheutuu hihnan vetopuoleen, mistä se sitten vähenee paluukireyteen ns. ryömintäkaaren matkalla. Luistotilanteessa ryömintäkaari on tietysti kosketuskaaren mittainen.

        Keskeiskiihtyvyyden vaikutuksesta olet aivan oikeassa, sillä se nopeilla hihnoilla vähentää hihnan momentinsiirtokykyä. Tässä tapauksessa keskeiskiihtyvyydestä ei taida juuri olla haittaa, koska hihnan nopeus ei ole kovin suuri.

        Kovin hyvää linkkiä en asiasta löytänyt, mutta tässä yksi Eytelweinin yhtälön johto

        http://em-ntserver.unl.edu/Mechanics-Pages/Luebbe/staticsmain.html

        Muistaakseni suomenkielisestä Airilan & co. koneensuunnittelun kirjasta löytyy myös yhtälön keskipakovoiman huomioonottava formulointi.

        tiedoilla ei tuo hihnatehtävä ratkea ollenkaan.
        Hihnakäytöissä on esikiristysvoima, jolla pyritään rajoittamaan mm. luistoa. Voidaan tietysti kehitellä täysin teoreettisia laskuesimerkkejä, joissa mielenkiinnon ylläpitämiseksi käytetään koneenrakennusteknillisiä termejä, mutta mielestäni ne eivät ole kovin hyödyllisiä, ja saattavat antaa täysin virheellisen mielikuvan siitä, miten asiat käytännössä ratkaistaan.


      • ratkoja
        hihnoittaja kirjoitti:

        tiedoilla ei tuo hihnatehtävä ratkea ollenkaan.
        Hihnakäytöissä on esikiristysvoima, jolla pyritään rajoittamaan mm. luistoa. Voidaan tietysti kehitellä täysin teoreettisia laskuesimerkkejä, joissa mielenkiinnon ylläpitämiseksi käytetään koneenrakennusteknillisiä termejä, mutta mielestäni ne eivät ole kovin hyödyllisiä, ja saattavat antaa täysin virheellisen mielikuvan siitä, miten asiat käytännössä ratkaistaan.

        Laskussa tulee esille se fysikaalinen perusta, johon hihnakäyttöjen toiminta pohjautuu. Se, että käytännössä hihnakäyttö mitoitetaan ottaen huomioon paljon enemmän asioita kuin tässä pelkistetyssä esimerkissä on käytetty, on aivan toinen asia.

        Tekniikan oppilaitoksissa varmasti opetetaan myös hihnakäytön käytännön mitoitus niille, jotka tuota taitoa tarvitsevat. Muille riittää periaatteen tunteminen.


      • perehtynyt
        ratkoja kirjoitti:

        Käsityksesi voiman jakautumisesta hihnassa on virheellinen. Suurin kitkavoima aiheutuu hihnan vetopuoleen, mistä se sitten vähenee paluukireyteen ns. ryömintäkaaren matkalla. Luistotilanteessa ryömintäkaari on tietysti kosketuskaaren mittainen.

        Keskeiskiihtyvyyden vaikutuksesta olet aivan oikeassa, sillä se nopeilla hihnoilla vähentää hihnan momentinsiirtokykyä. Tässä tapauksessa keskeiskiihtyvyydestä ei taida juuri olla haittaa, koska hihnan nopeus ei ole kovin suuri.

        Kovin hyvää linkkiä en asiasta löytänyt, mutta tässä yksi Eytelweinin yhtälön johto

        http://em-ntserver.unl.edu/Mechanics-Pages/Luebbe/staticsmain.html

        Muistaakseni suomenkielisestä Airilan & co. koneensuunnittelun kirjasta löytyy myös yhtälön keskipakovoiman huomioonottava formulointi.

        "Käsityksesi voiman jakautumisesta hihnassa on virheellinen. Suurin kitkavoima aiheutuu hihnan vetopuoleen, mistä se sitten vähenee paluukireyteen ns. ryömintäkaaren matkalla. Luistotilanteessa ryömintäkaari on tietysti kosketuskaaren mittainen."

        Niin, tarkoitin keskiosalle mutta vetopuolelle painottuen. Resultantin suunta normaalivoimissahan on pääsääntöisesti hihnojen puolivälin suuntainen, ja kitkavoima syntyy pääsääntöisesti sen vaikutuksesta, se jakautuu kuitenkin ympyrän kaarelle ja aivan reunalla tämän "x-akselin" suuntaisen voiman vaikutu siinä lähes y-suunnassa on melkein nolla. Sitä vastoin hihnan aiheuttama y-akselin suuntainen komponentti vaikuttaa siinä kuitenkin voimakkaimmin.

        Näin normaalivoimien jakauma on jossain epäsäännöllinen, heikoimman voiman (trk. pienimmän jatkuvan kuorman) ollessa ns. löysällä reunalla. Kitkavoimat saadaan tuosta kuormituskuviosta sitten suoraan kitkakertoimen mukaisesti intergroimalla.

        Näin ainakin asian analysoisin, mutta voihan logiikka tietysti pettää toisinaan.

        Käytännön laskuthan menevät hihnojen valmistajien ilmoittamiin hyötysuhteisiin perustuen.


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Lindtman I vasemmistohallitus aloittaa viimein Suomen kuntoon laittamisen

      Tässä nyt on 3 vuotta seurattu irvokasta kärsimysnäytelmää nimeltään "valtion budjetin tasapainotus by äärioikeisto", ja
      Maailman menoa
      155
      2540
    2. Missä viipyy persujen lupaama euron bensa?

      En edes muista milloin bensapumpussa olisi ollut ykkösellä alkava litrahinta. Missä siis viipyy persujen lupaama euron b
      Maailman menoa
      148
      2377
    3. Kirje, PellePelottomalle.

      Tärkeää olisi luoda ystävyys, että se, jota rakastaa, on samalla paras ystävä ja luotettavin, jolle voi ja uskaltaa luot
      Ikävä
      102
      1062
    4. Meni kyllä aika solmuun

      Meidän tutustuminen 😐
      Ikävä
      64
      891
    5. Sinua oli kiihottavaa

      Sinua nainen oli kiihottavaa katsella.
      Ikävä
      65
      829
    6. Persut jakavat tekoälyllä tehtyjä kuvia maahanmuuttajista somessa

      Eivät mainitse, että ovat tekoälyllä tehtyjä. Eivät näe asiassa mitään ongelmaa. Valehtelijapuolue taas vauhdissa. Unka
      Maailman menoa
      274
      717
    7. Mistä löytyy naisseuraa sinkkumiehelle?

      Kertokaapas kokeneemmat mistä löytyis naisseuraa sinkulle. Ihan ois eukko nyt tosissaan hakusessa. Tanssipaikat kun on a
      Kuhmo
      18
      717
    8. Voi teitä naisia

      Suudeltiin ja nukuttiin toisissamme kiinni mutta pillua ei tullu, ei edes aamulla. t.38vmies
      Sinkut
      85
      700
    9. Martinan hevoset.

      Tämä todella kaunis ja ketterä harmaa hevonen jolla monet kilpailut voitetaan ei ole Martinan.Tytär ratsastaa sillä tait
      Kotimaiset julkkisjuorut
      203
      680
    10. Hyvä meininki

      TTP:ssa väkeä tosi runsaasti paikalla. Hyvää ruokaa jälleen ja munkit ja sima erinomaista. Kiitos yrittäjälle! Hieno Vap
      Haapavesi
      22
      658
    Aihe