NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12

Transcript

1 NSIONLE SENIOR SERTIFIKT GR 12 MEGNIESE TEGNOLOGIE FERURIE/MRT 2010 PUNTE: 200 TY: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 20 bladsye en 'n 5 bladsy-formuleblad.

2 Meganiese Tegnologie 2 oe/feb. Maart 2010 INSTRUKSIES EN INLIGTING Hierdie vraestel bestaan uit SES vrae. eantwoord L die vrae. Lees L die vrae aandagtig deur. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. egin elke vraag op 'n NUWE bladsy. Toon L die berekeninge en eenhede. Rond antwoorde tot TWEE desimale plekke af. Kandidate mag nie-programmeerbare, wetenskaplike sakrekenaars, asook tekeninstrumente gebruik. ie waarde van die gravitasiekrag moet as 10 m/s 2 geneem word. lle afmetings in millimeter, tensy anders vermeld. 'n Formuleblad is aan die einde van hierdie vraestel aangeheg. Gebruik die onderstaande kriteria om jou met die bestuur van jou tyd te help. Skryf netjies en leesbaar. VRG SSESSERING- STNRE INHOU WT GEEK WOR PUNTE TY Meervoudigekeuse-vrae en 8 Kragte en Stelsels en eheer Gereedskap en Toerusting Materiale , 4 en 5 Veiligheid, Terminologie en Konstruksiemetodes 6 7 en 9 Onderhoud en Turbines TOTL minute 55 minute 15 minute 15 minute 45 minute 35 minute 180 minute

3 Meganiese Tegnologie 3 oe/feb. Maart 2010 VRG 1: MEERVOUIGEKEUSE-VRE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter ( ) langs die vraagnommer ( ) in die NTWOOREOEK neer. 1.1 FIGUUR 1.1 toon 'n manier om 'n laer van 'n as af te verwyder deur 'n -sleutel te gebruik. Watter stap van die veilige werksprosedure word deur die figuur getoon? s -sleutel Laer Sluitmoer FIGUUR 1.1 Plaas 'n dryfyster tussen die ram en die asmontasie. Maak die sluitmoer met twee of drie draaie los. Pers die as uit deur 'n hidrouliese pers te gebruik. Ondersteun die as met jou hand. (1) 1.2 Watter EEN van die volgende veiligheidsmaatreëls is van toepassing wanneer daar met die gasanalisator gewerk word? Maak altyd seker dat die brandstoftenk vol is voor die toets gedoen word. ie toets kan slegs teen kamertemperatuur gedoen word. ie uitlaatgasse van 'n voertuig moet altyd in 'n goed geventileerde area getoets word. lle persone wat nie betrokke is by die uitvoering van die toets nie, moet die werksarea verlaat. (1)

4 Meganiese Tegnologie 4 oe/feb. Maart Identifiseer die tipe toerusting wat in FIGUUR 1.2 getoon word. FIGUUR 1.2 raadtoevoer van die MGS-masjien Pistool van MGS-masjien Reëlaar en vloeimeter van MGS-masjien Kragtoevoer van MGS-masjien (1) 1.4 'n Wringtoetser bepaal hoe die toetsstuk reageer onder aanhoudende skuifkragtoepassing. wringtoepassing. druktoepassing. spanningtoepassing. (1) 1.5 Watter EEN van die volgende ingenieursmateriale is 'n sintetiese samestelling? Geelkoper Vlekvrye staal Hoëkoolstofstaal Nylon (1) 1.6 is produkte wat van polivinielchloried (PV) vervaardig word. Elektriese insulasie en bedradingsharnasse Koppelstange Kniptange Fietsrame (1) 1.7 Wat sal die spilspoed wees indien jy gevra word om 'n materiaal te frees wat 'n snyspoed van 60 m/min het, met 'n snyer wat 'n diameter van 100 mm het? 119,80 r/min 911,04 r/min 190,99 r/min 291,72 r/min (1)

5 Meganiese Tegnologie 5 oe/feb. Maart Identifiseer die tipes skroefdrade wat onderskeidelik in FIGUUR 1.3 (a), (b) en (c) getoon word. (a) p (b) p (c) p FIGUUR 1.3 Supergrof; fyn; grof Vierkantig; cme; I.S.O.-metries Grof, fyn; supergrof cme, I.S.O.-metries; vierkantig (1) 1.9 Identifiseer die tipe freessnyer wat in FIGUUR 1.4 getoon word. FIGUUR 1.4 Gleufboor Entfrees (Skagfrees) Sy-en-vlakfrees Kopfrees (1) 1.10 Wat is die HOOFFUNKSIE van die trae gas wat in die MIGS-sweisproses gebruik word? Vergemaklik die skoonmaak van die sweislas Hou onsuiwerhede uit en voorkom oksidasie in die sweislas Verminder hitte en spanning in die sweislas Verminder greingroei (1)

6 Meganiese Tegnologie 6 oe/feb. Maart is die hoofoorsaak van sweiskraters. Onvoldoende sweismetaal 'n Klein elektrode 'n Hoë stroom 'n Verkeerde elektrodehoek (1) 1.12 Trekspanning is spanning wat... parallel met 'n vlak werk. loodreg met 'n vlak werk. die verkorting van 'n voorwerp teenwerk. die verlenging van 'n voorwerp teenwerk. (1) 1.13 Wat sal Young se Modulus wees vir 'n 20 mm-vierkantstaaf met 'n lengte van 600 mm wanneer dit met 0,5 mm verleng, onderhewig aan 'n belasting van 45 kn? 135,05 GPa 315,15 GPa 515,65 GPa 151,51 GPa (1) 1.14 Watter EEN van die volgende is die doel van smering? Om wrywing te verminder Om slytasie te verminder Om korrosie te verminder l die bogenoemde (1) 1.15 Watter tipe smeringsmetode word in FIGUUR 1.5 getoon? s Laer Rat Pomp Oliebak FIGUUR 1.5 Handsmering Gravitasiesmering rukpompsmering Natuurlike smering (1)

7 Meganiese Tegnologie 7 oe/feb. Maart ie lugkompressor wat in FIGUUR 1.6 getoon word, word met behulp van 'n katrolstelsel, waarvan die motor teen 300 r/min roteer, aangedryf. Wat is die rotasiefrekwensie van die kompressor-as? Kompressor Motor Veiligheidskerm verwyder 80 mm diameter 200 mm diameter Kompressor-as FIGUUR r/min 120 r/min 102 r/min 750 r/min (1) 1.17 Wat is die krag wat deur die suier uitgeoefen word, soos getoon in FIGUUR 1.7, indien die lugdruk 1,2 N/mm 2 is? (Wenk: 1N/mm 2 = 1 MPa.) iameter = 50 mm Lugdruk = 1,2 N/mm 2 FIGUUR ,49 N 5 632,87 N 3 265,91 N 2 356,19 N (1)

8 Meganiese Tegnologie 8 oe/feb. Maart efinieer die tipe skakeling ('n samestelling van hefbome wat ontwerp is om beweging en krag oor te dra) in FIGUUR 1.8. Inset Spil Uitset FIGUUR 1.8 Inset- en uitsetkragte gelyk; bewegingsrigting dieselfde Uitsetkrag groter as insetkrag; bewegingsrigting omgekeerd Inset- en uitsetkragte gelyk; bewegingsrigting omgekeerd Uitsetkrag kleiner as insetkrag; bewegingsrigting dieselfde (1) 1.19 Wat verstaan jy onder die term drukverhouding van 'n turbo-aanjaer? Hoeveel die turbo-aanjaer lek Inlaatdruk in vergelyking met uitlaatdruk 'n Verhouding tussen drywing-uitset en drywing-inset Tempo van inlaatlug in vergelyking met uitlaatlug word verminder (1) 1.20 Watter EEN van die volgende klassifikasies van turbines word vir binnebrandenjins gebruik? Turbo-aanjaer Rootsblaser Sentrifugale blaser l die bogenoemde (1) [20]

9 Meganiese Tegnologie 9 oe/feb. Maart 2010 VRG 2: KRGTE EN STELSELS EN EHEER 2.1 'n Produksie-inspekteur moet reguittandratte wat vervaardig is, inspekteer. ie ratspesifikasies bekend, is 60 tande en 'n module van 4. ereken die volgende met behulp van berekenings: ie steeksirkeldiameter van die rat ie addendum ie vry ruimte ie dedendum ie buitediameter van die rat (3) (3) (3) (3) 2.2 FIGUUR 2.1 toon 'n snybeitel in posisie wat geskik is vir die sny van regse vierkantige skroefdraad. enoem die hoeke volgens die letters tot. FIGUUR 2.1 (4) 2.3 'n Enkelplaat-wrywingskoppelaar word gebruik om 'n wringkrag van 245 Nm in 'n enjin/generator-kombinasie oor te bring. ie koppelaarplaat het wrywingsmateriaal aan beide kante. ie wrywingskoëffisiënt is 0,35. ie totale toegepaste krag op die drukplaat is 2,5 kn. ereken die effektiewe diameter van die koppelaar. (5)

10 Meganiese Tegnologie 10 oe/feb. Maart FIGUUR 2.2 toon 'n eenvoudige hefboom in werking. Mag =? 600 mm 200 mm 200 kg ereken die volgende: FIGUUR ie waarde of grootte van die mag ie meganiese voordeel (4) (3) 2.5 FIGUUR 2.3 toon twee 12 mm-klinknaels onder skuifspanning. 80 kn 80 kn FIGUUR 2.3 ereken die volgende: ie totale weerstandsoppervlakte ie spanning wat in EEN van die klinknaels opgewek word (Gee die antwoord in mega-grootheid.) (5) (5) 2.6 'n Masjien moet teen 10 r/s, vanaf 'n katrol met 'n diameter van 600 mm, wat teen 'n spoed van 7,2 r/s draai, aangedryf word. ie trekkrag in die stywe kant van die band is 300 N. ie verhouding tussen die trekkrag in die stywe kant tot die trekkrag in die slap kant is 2,5 : 1. (ie dikte van die band kan buite rekening gelaat word.) ereken die volgende: ie diameter van die katrol wat op die masjien aangebring moet word. (4) ie drywing wat oorgedra kan word. (6) [50]

11 Meganiese Tegnologie 11 oe/feb. Maart 2010 VRG 3: GEREESKP EN TOERUSTING 3.1 'n igitale multimeter, soos in FIGUUR 3.1 getoon, word dikwels deur 'n outoelektrisiën gebruik vir die toets van elektriese stroombane. Noem VIER werkreëls wanneer die multimeter gebruik word. L-vertoonskerm estek-kiesskakelaar 10-gelykstroom-aansluitsok VΩm-aansluitsok Gemeenskaplike aansluitsok FIGUUR 3.1 (4) 3.2 Waarvoor staan die afkorting MIGS/MGS? 3.3 Wanneer 'n silinderkop van 'n binnebrandenjin saamgestel word, moet sekere toetse met behulp van 'n veertoetser gedoen word, soos in FIGUUR 3.2 getoon. Verduidelik hoe 'n toets uitgevoer word deur 'n klepveer te gebruik. Lasweerstandmeter Skaal Kruiskop FIGUUR 3.2 (4)

12 Meganiese Tegnologie 12 oe/feb. Maart eur van 'n silinderlekkasietoetser gebruik te maak kan 'n verskeidenheid toetse op 'n motorvoertuigenjin uitgevoer word. Noem RIE van hierdie toetse, dui die moontlike foute aan en noem hoe dit geïdentifiseer kan word. FIGUUR 3.3 (6) 3.5 eskryf puntsgewys die proses wanneer met die rinell-hardheidstoetser gewerk word. (4) [20]

13 Meganiese Tegnologie 13 oe/feb. Maart 2010 VRG 4: MTERILE 4.1 ie raam van 'n babastootkarretjie is van vlekvryestaalpyp, soos in FIGUUR 4.1 getoon, vervaardig. FIGUUR Watter TWEE eienskappe maak vlekvrye staal spesifiek geskik vir hierdie produk? Gee TWEE redes waarom pyp gebruik is in plaas van 'n soliede staaf. Noem TWEE nadele van sagte staal wanneer dit vir hierdie produk gebruik word.

14 Meganiese Tegnologie 14 oe/feb. Maart ie wielvellings van sommige motors word van sagtestaal vervaardig. nder word van aluminiumlegerings vervaardig, soos in FIGUUR 4.2 getoon. Staal het 'n digtheid van 7,8 g/cm 3 en aluminiumlegerings van ongeveer 2,7 g/cm 3. Gepersde staal luminiumlegering FIGUUR 4.2 Waarom word die wielvellings van die meeste klein motors uit sagtestaal gepers? 4.3 ie sleutel, soos getoon in FIGUUR 4.3, word van spesifieke materiale vervaardig word sodat dit vir swaardiens gebruik kan word. FIGUUR Watter TWEE materiale sal die geskikste wees vir hierdie produk? Gee TWEE redes om jou antwoord te staaf.

15 Meganiese Tegnologie 15 oe/feb. Maart ie swaardiensboutkniptang ('bolt cutter'), in FIGUUR 4.4 getoon, is uit verskeie onderdele saamgestel. Handvatsel Kake Koppelstuk FIGUUR 4.4 Watter TWEE onderdele sal van hoëkoolstofstaal vervaardig word? Gee EEN rede vir elk. (4) 4.5 Soliede nylon word algemeen vir ingenieurswerk gebruik. Ratte wat van soliede nylon vervaardig is, word in FIGUUR 4.5 getoon. Nylontandratte FIGUUR Noem TWEE eienskappe van nylon wat dit veral geskik maak vir die vervaardiging van ratte. Nylon is die bekendste as 'n vesel wat grootliks vir die vervaardiging van klere gebruik word. Watter eienskap van nylonvesel word vereis vir die vervaardiging van matte? [20]

16 Meganiese Tegnologie 16 oe/feb. Maart 2010 VRG 5: VEILIGHEI, TERMINOLOGIE EN KONSTRUKSIEMETOES 5.1 Noem die voordele van die MGS/MIGS-sweismetode. (5) 5.2 Noem TWEE voordele van elk van die volgende freesmetodes: Opfreeswerk Snyerrotasie Toevoer Klimfreeswerk FIGUUR 5.1 Snyerrotasie Toevoer FIGUUR 5.2

17 Meganiese Tegnologie 17 oe/feb. Maart Freessnyers kan in twee groepe verdeel word: volgens die ontwerp of die skerpmaakmetode. Noem hierdie TWEE groepe en gee ook TWEE voorbeelde van elk. Noem RIE vereistes van 'n goeie freessnyer. Noem RIE oorsake asook RIE voorsorgmaatreëls vir onvolledige deurdringing gedurende die boogsweismetode. (6) (3) FIGUUR 5.3 (6) Toon in tabelvorm RIE vernietigende en RIE nie-vernietigende toetse wat op sweislasse uitgevoer kan word. ereken die toevoer in millimeter per minuut van 'n 100 mm-diametersnyer met 16 tande, wat teen 'n snyspoed van 30 meter per minuut en 'n toevoer van 0,06 mm per tand werk. (6) (6) 5.8 George is 'n masjienoperateur en is getaak om 50 tande op 'n reguittandrat te sny. ie verhouding van die verdeelkop is 40:1. (Wenk: Gebruik 48 indelings vir die eenvoudige indeksering.) ereken die indeksering wat nodig is. (4) ereken die wisselratte wat nodig is. (4) epaal die draairigting van die indeksplaat in verhouding met die instelslinger. 5.9 Noem VIER veiligheidsmaatreëls wat nagekom moet word wanneer met 'n balkbuigtoetser gewerk word. (4) [50]

18 Meganiese Tegnologie 18 oe/feb. Maart 2010 VRG 6: ONERHOU EN TURINES 6.1 Moderne smeringsolies moet aan sekere vereistes voldoen om 'n enjin se leeftyd te verleng. efinieer die volgende eienskappe van olies: Vloeibaarheid Vloeipunt Skuimweerstand 6.2 Vir 'n enjin om die beste werkverrigting te lewer, word gereelde dienste vereis. Noem RIE redes hoekom olie gereeld vervang moet word. (3) 6.3 Laers word in kragaandrywingstelsels benodig. eantwoord die vrae hieronder wat op laers van toepassing is. FIGUUR Gee RIE redes vir die gebruik van laers. (3) Noem RIE oorsake van die oorverhitting van laers. (3) Noem RIE voordele van antiwrywings- (rol-) laers. (3) Noem TWEE nadele van antiwrywings- (rol-) laers.

19 Meganiese Tegnologie 19 oe/feb. Maart G root maatskappye soos ESKOM gebruik ketels om stoom te genereer om sodoende die turbines te laat werk. eantwoord die vrae hieronder rakende stoomturbines. FIGUUR Verduidelik die basiese werking van 'n stoomturbine. Noem VIER voordele van 'n stoomturbine. Noem TWEE nadele van 'n stoomturbine. (5) (4)

20 Meganiese Tegnologie 20 oe/feb. Maart ie meeste moderne straalenjins maak van gasturbines gebruik om krag te genereer. eantwoord die vrae met betrekking tot gasturbines hieronder. raaier Inlaatturbines Inlaat Kompressorturbine-rotor Kompressie Kompressie Verbrandingskamer Ontsteking Uitlaat Verduidelik die werking van die gasturbine. (6) Noem RIE voordele van 'n gasturbine. (3) [40] TOTL: 200

21 Meganiese Tegnologie 1 oe/feb. Maart 2010 FORMULEL VIR MEGNIESE TEGNOLOGIE GR NNRYWINGS 1.1 andspoed πn = 60 π ( + t ) N 1.2 andspoed = (t = banddikte) andmassa = rea lengte digtheid ( = dikte wydte) 1.4 Spoedverho uding = iameter van gedrewe katrol iameter van dryfkatrol 1.5 N 11 = N π (+ d) ( d) Oopbandlengte = + + 2c 2 4c ( + d ) ( + d ) Gekruisteband lengte = π + 2 4c + 2c 1.8 2π NT rywing ( P ) = T Verhouding tussen die stywe en slap kant = T 1 2 (T T ) π N 1.10 rywing 1 = 2 waar T1 = krag in die stywe kant T1 Wydte = toelaatbare trekkrag 2. WRYWINGSKOPPELRS Wringkrag ( T ) = µwnr µ = wrywingskoëffisiënt W = totale druk 2π NT rywing ( P ) = 60 n = aantal wrywingsoppervlakke R = effektiewe radius

22 Meganiese Tegnologie 2 oe/feb. Maart SPNNING EN VORMVERNERING Krag F 3.1 Spanning = of ( σ = ) Oppervlakte 3.2 verandering in lengte ( Vormverand ering ( ε ) = oorspronklike lengte ( ΔL ) L ) spanning σ 3.3 Young se modulus ( E ) = of ( ) vormverandering ε 3.4 as = πd HIROULIK pyp 2 π( d = 4 2 ) 4.1 Krag ( F ) ruk ( P ) = Oppervlakte ( ) 4.2 Volume = warsdeursneeoppervlakte slaglengte ( l of s ) 4.3 rbeid verrig = krag afstand 5. WIEL EN S 5.1 Snelheidsverhouding ( VR ) = hyskragafstand lasafstand = 2 d 2 d Meganiese voordeel ( M ) = Las ( W ) Hyskrag ( F ) M 5.3 Meganiese effektiwiteit ( η ) = 100% meg VR 6. HEFOME 6.1 Meganiese voordeel ( M ) = Las ( W Hyskrag ( ) F ) 6.2 Insetbeweg ing ( IM ) = Hyskrag afstand beweeg deur hyskrag 6.3 Uitsetbewe ging ( OM ) = Las afstand beweeg deur las 6.4 Snelheidsv erhouding ( VR ) = Insetbeweging Uitsetbeweging

23 Meganiese Tegnologie 3 oe/feb. Maart RTNRYWING πNT rywing (P) = 60 Ratverhoud ing = Produk van die aantal tande op gedrewe ratte Produk van die aantal tande op dryfratte 7.3 N N inset = uitset Produk van die aantal tande op die gedrewe ratte Produk van die aantal tande op die dryfratte 7.4 Wringkrag = krag radius 7.5 Wringkrag oorgedra = ratverhouding insetwringkrag 7.6 Module ( m )= Steeksirkeldiameter ( SS ) antal tande ( T ) 7.7 N 1T1 = N2T2 7.8 sirkelsteek ( SS Steeksirkeldiameter ( SS ) = ) aantal tande ( T π ) 7.9 uitediameter ( )= SS+2 module 7.10 ddendum ( a ) = module ( m ) 7.11 edendum ( b ) = 1,157m of edendum( b ) = 1,25 m 7.12 Snydiepte ( h ) = 2,157 m of Snydiepte ( h ) = 2,25 m 7.13 Vry ruimte ( c ) = 0,157 m of Vry ruimte ( c ) = 0,25 m 7.14 Sirkelstee k ( SS ) = m π

24 Meganiese Tegnologie 4 oe/feb. Maart SKROEFRE 8.1 Effektiewe diameter = uitediameter 1 2 steek 8.2 Gemiddelde omtrek = π effektiewe diameter 8.3 Styging = steek aantal beginne 8.4 Helikshoek : tan θ = Styging Gemiddelde omtrek 8.5 Ingryphoek = 90 ( helikshoek + vryloophoek ) 8.6 Sleephoek = 90 + ( helikshoek vryloophoek ) 8.7 antal draaie = hoogte styging 9. ININNTI-VEREELKOPTEL VIR IE FREESMSJIEN Gatsirkels Sy Sy Standaard wisselratte 24 x Eenvoudige indeksering = (waar n = aantal indelings) n 9.2 r 40 r ( n ) Wisselratt e: = ( n ) of = Gd Gd 40 1 of r Gd = ( N n ) 40 N

25 Meganiese Tegnologie 5 oe/feb. Maart EREKENINGE TEN OPSIGTE VN TOEVOER 10.1 Toevoer ( f ) = f1 T N Waar: f = toevoer in millimeter per minuut f 1 = toevoer per tand in millimeter T = aantal tande van die snyer N = aantal omwentelinge per minuut van die snyer 10.2 Snyspoed ( V ) = π N Waar: = diameter van die snyer in meter ****************************