Test ELM.03 — zestaw 2

Dlaczego tak

Oznaczenie klasy czyta się dwuczłonowo: pierwsza liczba pomnożona przez 100 daje wytrzymałość na rozciąganie w megapaskalach (8 → 800 MPa), a druga to udział granicy plastyczności w tej wartości wyrażony w dziesiątych (8 → 80%). Stąd R_e = 0,8 · 800 MPa = 640 MPa. Ta sama reguła działa dla klasy 10.9: 1000 MPa i 900 MPa.

Dlaczego tak

Obciążenie osiowe przenoszą tylko te łożyska, których bieżnie są nachylone do osi wału — składowa nacisku ma wtedy kierunek osiowy. Spełniają to łożyska kulkowe skośne i stożkowe. Łożyska igiełkowe i walcowe z prostymi bieżniami przenoszą praktycznie wyłącznie obciążenie promieniowe, a tuleja ślizgowa bez kołnierza nie ma powierzchni, o którą oparłaby się siła wzdłuż osi.

Dlaczego tak

Prędkość siłownika zależy nie tylko od dopływu powietrza, ale i od swobody, z jaką powietrze opuszcza komorę po przeciwnej stronie tłoka. Tłumik na odpowietrzeniu zbiera z czasem olej i zanieczyszczenia, przez co zaczyna dławić wylot i tłok hamuje o powstającą przeciwprężność — jest to jedna z najczęstszych i najłatwiej przeoczanych przyczyn spowolnienia. Większa średnica przewodu poprawiłaby, a nie pogorszyła przepływ.

Dlaczego tak

Siła jest iloczynem ciśnienia i powierzchni: F = p·A. Jednostki trzeba sprowadzić do SI: 10 MPa = 10·10⁶ Pa, a 20 cm² = 20·10⁻⁴ m². Stąd F = 10·10⁶ · 20·10⁻⁴ = 20 000 N = 20 kN. Pomyłka o rząd wielkości bierze się prawie zawsze z przeliczenia centymetrów kwadratowych — 1 cm² to 10⁻⁴ m², a nie 10⁻².

Dlaczego tak

Brzęczenie oznacza, że zwora nie przylega równo do rdzenia i drga w rytm częstotliwości sieci. Powodem jest zbyt słabe przyciąganie — obniżone napięcie cewki — albo szczelina utrzymywana przez zanieczyszczenie lub uszkodzoną zworę zwartą. Prąd w obwodzie głównym nie ma na to wpływu, bo napęd stycznika zasila osobny obwód sterowania.

Dlaczego tak

Zabezpieczenie musi spełnić jednocześnie dwa warunki: przepuścić prąd roboczy odbiornika i nie przekroczyć obciążalności przewodu, który ma chronić. Zapisuje się to jako I_b ≤ I_n ≤ I_z, czyli 22 A ≤ I_n ≤ 32 A — z szeregu wartości znamionowych mieści się tam 25 A. Wartość 16 A wyłączałaby obwód przy normalnej pracy, a 40 A i 63 A pozwoliłyby przewodowi grzać się powyżej dopuszczalnej obciążalności bez zadziałania zabezpieczenia.

Dlaczego tak

Akumulator hydrauliczny magazynuje ciecz pod ciśnieniem właśnie po to, by oddać ją, gdy pompa nie pracuje — więc po wyłączeniu pompy układ nadal może mieć pełne ciśnienie. Odkręcony przewód wyrzuci wtedy strumień oleju, który może przebić skórę, a nagle uwolniony siłownik wykona niekontrolowany ruch. Ciśnienie upuszcza się zaworem rozładowującym i potwierdza manometrem, zanim odkręci się jakiekolwiek połączenie.

Dlaczego tak

Strumień cieczy z mikronieszczelności przy ciśnieniu kilkunastu megapaskali jest niewidoczny i działa jak igła: wstrzyknięty pod skórę olej niszczy tkanki, a pierwsze objawy bywają niepozorne. Taki uraz wymaga natychmiastowej pomocy chirurgicznej. Nieszczelność szuka się tekturą lub wzrokiem, po zmniejszeniu ciśnienia. Zwiększenie ciśnienia powiększa zagrożenie zamiast pomóc w diagnozie.

Dlaczego tak

Sprężone powietrze skierowane na ciało może dostać się przez skórę lub naturalne otwory do tkanek i naczyń krwionośnych, uszkodzić bębenek lub oko wyrzuconą cząstką. Przy okazji rozprasza pył, który pracownik i tak wdycha. Odzież czyści się odkurzaczem przemysłowym lub szczotką. Ciśnienie 6 bar to typowe ciśnienie instalacji — i właśnie ono jest niebezpieczne.

Dlaczego tak

Zużyte oleje są odpadami niebezpiecznymi: litr oleju może skazić ogromną ilość wody, a w kanalizacji zaburza pracę oczyszczalni. Zbiera się je w szczelnych, opisanych pojemnikach i przekazuje firmie z uprawnieniami, która je regeneruje lub unieszkodliwia. Ponowne użycie zanieczyszczonego oleju do smarowania wprowadza w prowadnice cząstki ścierne i wodę.

Dlaczego tak

1 kWh to moc 1000 W działająca przez 3600 s: 1000 · 3600 = 3 600 000 J = 3,6 MJ. Wynik 3600 J powstaje po pominięciu przedrostka kilo, a 60 kJ — po pomnożeniu przez minuty zamiast sekund. Kilowatogodzina jest wygodna do rozliczeń, ale w obliczeniach fizycznych trzeba ją przeliczyć na dżule.

Dlaczego tak

Natężenie prądu to ładunek przepływający w jednostce czasu, więc Q = I·t = 2 A · 10 s = 20 C. Wynik 5 C powstaje z podzielenia czasu przez prąd, a 0,2 C — prądu przez czas. Ta sama zależność opisuje pojemność akumulatorów: 1 Ah to 3600 C.

Dlaczego tak

Srebro najlepiej przewodzi prąd, a cienka warstwa nalotu, która się na nim tworzy, jest przy stykach łatwo przebijana i nie zwiększa znacząco rezystancji przejścia — w odróżnieniu od tlenku miedzi. Czyste srebro jest miękkie, dlatego stosuje się jego stopy lub spieki, np. z tlenkiem cyny, odporniejsze na łuk. Na pewno nie jest tanie ani twardsze od stali.

Dlaczego tak

Napięcia na rezystorze i kondensatorze są przesunięte o 90°, więc impedancję liczy się z twierdzenia Pitagorasa: Z = √(40² + 30²) = 50 Ω, a prąd I = 100/50 = 2 A. Wynik 1,43 A powstaje z dodania 40 + 30 = 70 Ω jak w obwodzie prądu stałego. Napięcie na rezystorze wyniesie 80 V, a na kondensatorze 60 V — ich suma arytmetyczna przekracza napięcie zasilania, co jest właściwością obwodów prądu przemiennego.

Dlaczego tak

Częstotliwość rezonansowa f₀ = 1/(2π√(LC)). Iloczyn LC = 0,01 · 0,000001 = 10⁻⁸, jego pierwiastek to 10⁻⁴, więc f₀ = 1/(6,28 · 10⁻⁴) ≈ 1590 Hz ≈ 1,6 kHz. Wynik 10 kHz powstaje po pominięciu czynnika 2π, czyli po obliczeniu pulsacji zamiast częstotliwości. Pomyłka o rząd wielkości wynika najczęściej z błędnego pierwiastkowania potęgi dziesięciu.

Dlaczego tak

Trzy uzwojenia stojana prądnicy rozmieszczone są co 120° na obwodzie, więc indukowane w nich napięcia osiągają maksimum kolejno co jedną trzecią okresu, czyli co 120°. Przesunięcie o 90° występuje między prądem a napięciem na idealnej cewce czy kondensatorze i stąd bierze się pomyłka. Dzięki równomiernemu przesunięciu suma trzech symetrycznych napięć w każdej chwili wynosi zero.

Dlaczego tak

Kondensatory w połączeniu szeregowym łączy się tak jak rezystory w równoległym: 1/C = 1/10 + 1/10, stąd C = 5 µF — dla dwóch jednakowych połowa pojemności jednego. Wynik 20 µF to pojemność połączenia równoległego. Szeregowe łączenie kondensatorów stosuje się, gdy trzeba zwiększyć dopuszczalne napięcie kosztem pojemności.

Dlaczego tak

Indukcyjność cewki jest proporcjonalna do przenikalności magnetycznej materiału wewnątrz niej. Ferromagnetyk ma przenikalność względną rzędu setek i tysięcy, więc przy tej samej liczbie zwojów wytwarza znacznie większy strumień, a indukcyjność rośnie proporcjonalnie. Z tego zjawiska korzystają transformatory, dławiki i czujniki indukcyjne. Rezystancja uzwojenia zależy od drutu, a nie od rdzenia.

Dlaczego tak

W transformatorze zmienny prąd w uzwojeniu pierwotnym wytwarza zmienny strumień w rdzeniu, a ten indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym — to wprost prawo indukcji Faradaya. Grzałka działa dzięki efektowi cieplnemu prądu, dioda — dzięki właściwościom złącza p-n, a ogniwo — dzięki reakcjom chemicznym. Na indukcji opierają się też prądnice, silniki indukcyjne i czujniki indukcyjne.

Dlaczego tak

Prąd w obwodzie szeregowym wynosi I = 24/(4 + 8) = 2 A, więc na rezystorze 8 Ω jest U = 2 · 8 = 16 V, a na 4 Ω — pozostałe 8 V. Napięcie dzieli się proporcjonalnie do rezystancji, a nie po równo — i stąd nietrafiona odpowiedź 12 V. Wynik 8 V to napięcie na drugim rezystorze.

Dlaczego tak

Triak jest odpowiednikiem dwóch tyrystorów połączonych przeciwsobnie ze wspólną bramką: impuls wyzwala przewodzenie w każdej połówce sinusoidy. Dlatego stosuje się go w regulatorach mocy grzałek, ściemniaczach i przekaźnikach półprzewodnikowych AC. Przewodzenie w jednym kierunku to cecha tyrystora. Obie struktury mają bramkę i obie wyłączają się, gdy prąd spada poniżej prądu podtrzymania.

Dlaczego tak

CTR (current transfer ratio) mówi, jaki prąd kolektora fototranzystora uzyska się przy danym prądzie diody, np. CTR = 50% oznacza 5 mA na wyjściu przy 10 mA na wejściu. Od niego zależy dobór rezystorów wejścia i wyjścia. Napięcie izolacji to osobny, równie ważny parametr, ale oznacza się go inaczej (np. V_ISO). CTR maleje z wiekiem diody, co warto uwzględnić z zapasem.

Dlaczego tak

Tolerancja to różnica odchyłki górnej i dolnej: 0,018 − 0,007 = 0,011 mm; to samo daje różnica wymiarów granicznych 12,018 − 12,007. Wynik 0,025 mm powstaje po dodaniu odchyłek, co jest poprawne tylko wtedy, gdy mają przeciwne znaki. Obie odchyłki są tu dodatnie, więc nominalne 12 mm w ogóle nie mieści się w tolerancji.

Dlaczego tak

Rysunek złożeniowy służy do montażu: pokazuje, jak części są ułożone względem siebie, oznacza je numerami pozycji i zawiera tabelę z nazwami, liczbą sztuk i materiałem. Podaje tylko wymiary potrzebne przy montażu, np. gabarytowe i przyłączeniowe. Wszystkie wymiary, tolerancje i chropowatości potrzebne do wykonania części zawiera rysunek wykonawczy — stąd pomyłka w pierwszej odpowiedzi.

Dlaczego tak

PTFE ma jeden z najmniejszych współczynników tarcia spośród materiałów stałych, nie reaguje z niemal żadną substancją i pracuje w szerokim zakresie temperatur — dlatego stosuje się go na pierścienie, uszczelki i prowadnice. Jest za to miękki i płynie pod obciążeniem, więc często wzmacnia się go np. brązem lub włóknem szklanym. Jego „nieprzywieralność” oznacza, że bardzo trudno go skleić — odwrotność ostatniej odpowiedzi.

Dlaczego tak

Mosiądz to stop miedzi z cynkiem, łatwy w obróbce skrawaniem i odporny na korozję — stąd złączki, zawory, elementy armatury. Stop miedzi z cyną to brąz cynowy, stosowany m.in. na panewki i koła ślimakowe; pomylenie obu stopów jest bardzo częste. Nazwy „brąz aluminiowy” czy „miedzionikiel” wskazują stopy miedzi z innymi dodatkami.

Dlaczego tak

Ferryty to spiekane materiały ceramiczne o właściwościach magnetycznych i bardzo dużej rezystywności — prądy wirowe prawie w nich nie płyną, więc straty przy wysokich częstotliwościach są małe. Blachy krzemowe dobre przy 50 Hz przy kilkudziesięciu kilohercach miałyby już zbyt duże straty, a lita stal jeszcze większe. Miedź i aluminium nie są ferromagnetykami, więc nie zwiększają strumienia.

Dlaczego tak

Dwie równoległe kreski oznaczają równoległość powierzchni lub osi względem bazy wskazanej w ramce. Prostoliniowość oznacza pojedyncza pozioma kreska, prostopadłość — znak kąta prostego (⊥), a okrągłość — okrąg. Tolerancja równoległości wymaga bazy, a prostoliniowość i okrągłość są tolerancjami kształtu, bez bazy.

Dlaczego tak

Łożyska są fabrycznie zabezpieczone środkiem konserwującym i opakowane tak, by nie dotarły do nich wilgoć i pył. Umycie łożyska przed magazynowaniem usuwa tę ochronę, a na czystej stali szybko pojawia się korozja. Wilgoć i wahania temperatury powodują skraplanie się wody, dlatego magazyn ma być suchy i o stałej temperaturze. Łożyska z opakowania wyjmuje się dopiero bezpośrednio przed montażem.

Dlaczego tak

Przełożenie to i = z₂/z₁ = 60/20 = 3, a prędkość koła napędzanego n₂ = n₁/i = 1500/3 = 500 obr/min. Koło o większej liczbie zębów obraca się wolniej, ale przenosi proporcjonalnie większy moment. Wynik 4500 obr/min powstaje po pomnożeniu zamiast podzielenia przez przełożenie, co odpowiada przekładni przyspieszającej.

Dlaczego tak

W przekładni ślimakowej przełożenie to liczba zębów ślimacznicy podzielona przez liczbę zwojów ślimaka: 40/1 = 40 — jeden obrót ślimaka przesuwa ślimacznicę o jeden ząb. Tak duże przełożenie w jednym stopniu to główna zaleta tej przekładni. Ślimak dwuzwojny z tą samą ślimacznicą dałby przełożenie 20. Ceną jest mniejsza sprawność, wynikająca z tarcia ślizgowego zwojów o zęby.

Dlaczego tak

Gdy przenośnik się zablokuje, silnik wciąż wytwarza moment, który mógłby zerwać łańcuch, wyłamać zęby przekładni lub skręcić wał. Sprzęgło przeciążeniowe — cierne z regulowanym dociskiem albo kulkowe — przenosi moment do ustalonej wartości, a po jej przekroczeniu poślizguje lub się rozłącza. Nie wpływa na prędkość ani nie oszczędza energii przy normalnej pracy.

Dlaczego tak

Dwie ostatnie cyfry oznaczenia łożyska określają średnicę otworu: dla wartości od 04 wzwyż mnoży się je przez 5, więc 05 · 5 = 25 mm. Cyfra 6 oznacza łożysko kulkowe zwykłe, a 2 — serię wymiarową. Wynik 5 mm to odczytanie liczby bez mnożnika; wyjątkiem są kody 00–03, które oznaczają 10, 12, 15 i 17 mm.

Dlaczego tak

W prowadnicy tocznej wózek toczy się na kulkach, więc tarcie jest bardzo małe i prawie nie zależy od prędkości. W prowadnicy ślizgowej tarcie spoczynkowe jest większe od ruchowego i przy bardzo wolnym ruchu wózek porusza się skokami — to zjawisko drgań ciernych utrudnia dokładne pozycjonowanie. Prowadnice toczne są za to wrażliwe na zanieczyszczenia i wymagają osłon oraz uszczelnień.

Dlaczego tak

Mikrometr, który przy zetkniętych kowadełkach nie pokazuje zera, wprowadza ten sam błąd do każdego pomiaru; sprawdzenie i ewentualna korekta położenia tulei trwa chwilę. Docisk zawsze przez sprzęgiełko zapewnia stały nacisk pomiarowy, bez którego wynik zależy od siły ręki. Ogrzewanie mikrometru w dłoni jest źródłem błędu, a nie przygotowaniem — przy dokładnych pomiarach trzyma się go za izolowane okładziny.

Dlaczego tak

Średnicówka czujnikowa ma ruchomy trzpień pomiarowy przenoszący ruch na czujnik zegarowy. Nastawia się ją na wzorzec, np. pierścień lub mikrometr ustawiony na wymiar nominalny, i odczytuje odchyłkę otworu od tego wymiaru. Dzięki temu można mierzyć średnicę na różnych głębokościach i w różnych kierunkach, wykrywając owalność i stożkowość otworu. Wałki mierzy się mikrometrem zewnętrznym.

Dlaczego tak

W otworze nieprzelotowym wiór nie ma dokąd wypaść w dół, więc gwintownik z rowkami śrubowymi wyprowadza go do góry, na zewnątrz. Otwór wierci się głębiej niż długość gwintu, bo gwintownik ma część skrawającą z niepełnym zarysem i potrzebuje miejsca na wióry pod sobą. Gwintowniki z prostymi rowkami lub z nakiełkowym zakończeniem spychającym wiór w przód nadają się do otworów przelotowych.

Dlaczego tak

Uszkodzenia łożyska — wżery, pęknięcia, zużycie — zmieniają charakter drgań i hałasu, a przy niedostatecznym smarowaniu rośnie temperatura. Pomiar drgań, temperatury i nasłuch stetoskopem technicznym pozwalają wykryć usterkę, zanim łożysko się zatrze, i zaplanować wymianę. Data produkcji mówi o czasie przechowywania, a nie o stanie łożyska w pracy.

Dlaczego tak

Klej anaerobowy pozostaje płynny, dopóki ma dostęp do tlenu — dlatego nie twardnieje w butelce ani na odsłoniętej części gwintu. Po skręceniu połączenia w wąskiej szczelinie między zwojami tlenu brakuje, a jony metalu przyspieszają utwardzenie. Kleje o różnej wytrzymałości pozwalają zabezpieczyć połączenie rozłączne (średnia) lub praktycznie trwałe (wysoka).

Dlaczego tak

Połączenie śrubowe przenosi obciążenie dzięki sile napięcia wstępnego, która dociska łączone części. Zbyt słabo dokręcona śruba luzuje się od drgań i pracuje zmęczeniowo, zbyt mocno — przekracza granicę plastyczności, wydłuża się trwale lub zrywa gwint. Moment w dokumentacji jest dobrany do średnicy i klasy śruby, więc klucz dynamometryczny nie zastępuje doboru właściwej śruby.