ข้อสอบสามัญเครื่องกล main 2/2548

8/14/2019 Main 2/2548

http://slidepdf.com/reader/full/-main-22548 1/17

8/14/2019 Main 2/2548


2

เฉลยขอสอบกลุ มวชิาบังคับ ครั ้งที ่ 2/2548

1.5 การเสียบปลั ๊กไฟ แลวเปดประตูตู เยน็ทิ ้งไวในบาน ขอความตอไปนี ้ขอใดถกูตองหรอืใกลเคียงที ่สุด

ก. อุณหภูมิอากาศในบานโดยเฉลี ่ยเทาเดิม

ข. อุณหภูมิอากาศในบานโดยเฉลี ่ยเพิ ่มขึ ้น

ค. อณุหภูมอิากาศในบานโดยเฉลี ่ยลดลง ง. พลังงานของอากาศในบานเพิ ่มขึ ้นเทากับพลังงานไฟฟาที ่ใชรวมกับที ่เครื ่องระเหยดดู

1.6 ขอความตอไปนี ้ขอใด ไมถูกตอง ก. กฎการอนรุักษมวล คือมวลสรางขึ ้นมาไมไดทําลายก็ไมได ข. กฎขอที ่ 1 กฎการอนรุักษพลังงาน คือพลังงานสรางขึ ้นมาไมไดทําลายก็ไมได

ค. เครื ่องปรับอากาศเครื ่องหนึ ่ง ทํางานปกต ิเสนผาศูนยกลางทอดานดูดใหญเปน 2 เทาของทอสารทําความเยน็เหลว อัตราไหลผานทั ้งสองทอตางก็เทากับ 0.1 kg/s

ง. การใช(เผาผลาญ)เชื ้อเพลงิเปนการทําลายพลังงานทําใหพลังงานในโลกลดลงซึ ่งเปนขอยกเวนของกฎการอนรุักษ พลังงาน

1.7 สารทําความเยน็ R-22 ไหลเขาเครื ่องระเหยพเิศษภายในมรีูเลก็ๆ(Orifice)ในอัตรา 2 kg/s ดวยสภาวะ

40OC ความดัน 2,000 kPa ไหลออก เปนไออิ ่มตัวหมดมอีณุหภูมิ - 50

OC เคร ่ืองระเหยนี ้ทําความเยน็ได

ประมาณ

ก. 268 kW ข. 134 kJ

ค. 268 kJ ค. 134 kW

1.8 หลอดไฟฟาแสงสวางในอาคารปรบัอากาศแหงหนึ ่งวัดพลังงานไฟฟาที ่ใชรวม 100 kW ขอใดถกูตองหรอืใกลเคียงที ่สุด

ก. ทั ้งหมด 100 kW จะเปนภาระ(Cooling Load) กับเครื ่องปรับอากาศ

ข. ขึ ้นกับ Power Factor(PF) ถา PF= 0.85 ก็จะเปนภาระ 85 kW

ค. คาไมแนนอนขึ ้นกับบาลลัสวาจะมปีระสิทธิภาพสูงหรือต่ ํา

ง. สวนหนึ ่งที ่เปนความรอนเทานั ้นเชนอาจจะ 80 kW เปนภาระกบัเครื ่องปรับอากาศ ที ่เหลอื 20

kW เปนแสงสวางไมเปนภาระอะไร

1.9 ป มน ํ้าสูบน ํ้าในอัตรา 100 ลิตร/วินาที ป มเฮด 100 เมตร ถาป มมปีระสิทธิภาพ 100% กําลังขับที ่เพลาอยางนอยที ่สุดประมาณ

ก. 800 kW ข. 80 kW

ค. 40 kW ง. 100 kW

8/14/2019 Main 2/2548


3


1.10 โรงจักรไอน ํ้าที ่ ก.ฟ.ผ. พบวาสมตุิทํางานเปนวัฏจักรคารโนต(Carnot cycle) มีประสิทธิภาพ 70%

ขอความตอไปนี ้เปนการวิจารณขอความดงักลาว ขอความใดถกูตองที ่สุด

ก. เปนไปไมได เพราะวัฏจักรคารสมบูรณที ่สุด ประสิทธิภาพตองถงึ 100%

ข. การที ่วัฏจักรคารโนต ไมถึง 100% เพราะตองมคีวามเสียดทานบางเปนธรรมดา ค. พูดมาลอยๆ ไมมีขอมลูเพียงพอเปนไปไมไดแนนอน

ง. ที ่วิจารณมาทั ้งหมด วิจารณผิดหมด

ตอบ

1. ง. –110 kPa(เกจ)2. ข. 490 kPa(เกจ)3. ง. ขอมลูไมพอหาไมได 4. ง. การใหสูตรกาซสมบูรณหรอืกาซอุดมคตหิาความหนาแนนหรอืปรมิาตรจําเพาะของไอที ่มีความ

ดันประมาณเทากับบรรยากาศ จะตองเผื ่อความผิดพลาดประมาณ 10% ถึง 20 %

5. ข. อุณหภูมอิากาศในบานโดยเฉล ่ียเพิ ่มขึ ้น

6. ง. การใช(เผาผลาญ)เชื ้อเพลงิเปนการทําลายพลังงานทําใหพลังงานในโลกลดลงซึ ่งเปนขอยกเวน

ของกฎการอนรุักษ พลังงาน

7. ก. 268 kW

8. ก. ทั ้งหมด 100 kW จะเปนภาระ(Cooling Load) กับเคร ่ืองปรับอากาศ

9. ง. 100 kW

10. ง. ที ่วิจารณมาทั ้งหมด วิจารณผิดหมด

ขอ 2. ขอยอยมีทั ้งหมด 5 ขอในแตละขอใหแสดงวิธีทํายอๆ หรอือธิบายยอๆใหเขาใจ(ขอละ 4 คะแนน)

2.1 ถังโลหะขนาด 100 ลิตร ภายในบรรจุน ํ้า 50 ลิตรที ่เหลอืเปนอากาศ อยู ในหองปรับอากาศมอีุณหภูมิ 25OC

ถาดดูอากาศออกจนหมด ทิ ้งไวในหองนานพอควร จงหาความดนัในถัง และมวลของไอน้ ํา(ถาม)ี

ตอบ การดดูอากาศจนหมดน้ ําจะตองกลายเปนไอตามกฎธรรมชาติ ซึ ่งก็จะเปนจุดอิ ่มตัว เมื ่อทิ ้งไวในหองนานพอควรอณุหภูมิก็จะเปน 25

OC ความดันจากตารางไอน้ ําพบวา = 3.169 kPa ปรมิาตรจําเพาะสวน

ที ่เปนไอ vg = 43.3593 m3/kg โดยประมาณแลวปรมิาตรสวนที ่เปนไอยังคงเหลือ 50 ลิตรหรอื 0.050 m3 ดัง

นั ้นมวลสวนที ่เปนไอคือ 0.050/43.3593 = 0.001153 kg

8/14/2019 Main 2/2548


4


2.2 ป มน ํ้าอยู ในหองเครื ่อง สูบน ํ้าจากถังน ํ้าใตดนิไปเก็บไวบนถังอีกลกูหนี ่งซึ ่งตั ้งบนดาดฟา ป มใชไฟฟา 10 kW ถามอเตอรมีประสิทธิภาพ 90% จงหาความรอนที ่ถายใหกับอากาศในหองเครื ่อง

ตอบ มอเตอรมปีระสิทธิภาพ 90% พลังงานสูญเสียที ่มอเตอร 10% สวนใหญจะออกมาในรปูความรอนถายเทสู อากาศในหอง สวนพลังงานที ่น ํ้าไดรับจะออกสู ภายนอกหองเครื ่องดังนั ้นความรอนที ่ถายใหกับอากาศในหองเครื ่องคือ 10x0.1 = 1 kW

2.3 อากาศมมีวล 2 kg มีอณุหภูมิ 30OC ถาทําใหอณุหภูมิสูงขึ ้นเปน 40

OC ทําโดยวิธีที ่หนึ ่งใหไหลเขาแลว

ไหลออกผานฮีตเตอรไฟฟา วิธีที ่สองบรรจุในถังเหลก็ปดตายทําใหรอนดวยฮตีเตอรบรรจุอยู ภายในถังเหลก็ ความรอนที ่ตองใช เทากันหรอืไม ถาไมเทาเพราะเหตุใด วิธีใดฮตีเตอรตองใชความรอนมากกวา

ตอบ การที ่อากาศไหลเขา-ออก โดยประมาณความดนัจะคงที ่ จากกฎขอที ่ 1 ความรอนที ่ตองใช Q โดยประมาณคือ

Q = m(he-h

i) = mC

p(T

e-T

i)

สวนอากาศบรรจุในถังโลหะปรมิาตรจะคงที ่จากกฎขอที ่ 1 ความรอนที ่ตองใช Q โดยประมาณคือ

Q = m(ue-ui) = mCv(Te-Ti)

เนื ่องจากอากาศหรอืไอสารใด ๆ คา C p จะมากกวา Cv อยู แลว เชนอากาศโดยประมาณจากตารางC p=1.004

kJ/kg.K,Cv = 0.717 kJ/kg.K ดังนั ้นความรอนที ่ใชในกรณีแรกที ่มกีารไหลจะตองใชมากกวา 2.4 ทําไมป มน ํ้าจึงมีประสิทธิภาพเกิน 100%ไมได แตฮีตป ม(เครื ่องปรับอากาศใชทําเปนเครื ่องทําความ

รอน)ตองมปีระสิทธิภาพเกิน 100%เสมอ

ตอบ ป มน ํ้าเปนเครื ่องหรอือปุกรณ ประสิทธิภาพป มน ํ้าคือพลังงานที ่ตองใชจริงหารดวยพลังงานที ่ตองใชทฤษฎทีี ่สมบูรณ หรอือาจจะกลาวอีกอยางคือพลังงานที ่น ํ้าไดรับในรปูความดันหารดวยพลังงานที ่ตองใชหรือที ่ตองใสเขาไป ดังนั ้นจะตองนอยกวา 1 หรือนอยกวา 100% เสมอ

ฮีตป มเปนเครื ่องที ่ทํางานเปนวัฎจักรดังรปู

8/14/2019 Main 2/2548


5


2.5 โรงงานแหงหน ่ึงใชไอน ํ้าอิ ่มตัวความดัน 800 kPa ไอน ํ้าจะมอีณุหภูมิเทาไร? ถาใหไหลผานวาลวลดความดันลงเหลอื 200 kPa ทุกอยางหุ มฉนวนอยางด ีอุณหภูมไิอน ํ้าที ่ไหลออกจะเปนประมาณเทาใด

ตอบ วาลวลดความดนัหุ มฉนวนจากกฎขอที ่ 1 จะไดวา เอนทัลป h คงที ่เทากับ 2769.13 kJ/kg เม ่ือความดันลดลงเปน 200 kPa จากตารางจะไดวาอณุหภูมจิะเปนประมาณ 150

OC

FLUID MECHANICS

ขอ 3. น ํ้าไหลอยางคงตัวผานชุดทอแยกที ่สงน ํ้าไป 2 ทิศทาง โดยมนี ํ้าเขามาทางดานบนผานทอขนาดเสนผานศูนยกลางเทากับ 50 เซนตเิมตร ดวยความเรว็ 5 เมตร/วินาที ความดันเทากับ 250 กิโลปาสกาลเกจ และที ่ทอออกที ่ตําแหนงที ่ 2 ตัวทอมขีนาดเสนผานศูนยกลางเทากับ 18 เซนตเิมตร มีคาความดันเทากับ 200 กิโลปาสกาลเกจ และมคีวามเรว็เทากับ 8 เมตร/วินาที และที ่ทอออกที ่ตาํแหนงที ่ 3

ซึ ่งทํามมุ 60° กับแนวระดบัจะมขีนาดเสนผานศูนยกลางเทากับ 20 เซนตเิมตร และมคีาความดันเทากับ 180 กิโลปาสกาลเกจ จงหาความเรว็ที ่ทอออกนี ้ และจงหาแรงที ่จะยึดตัวชุดทอแยกใหอยู กับที ่ โดยใหแสดงรายละเอยีด หลักการ วิธีการหาคา สมการพื ้นฐาน และขอสมมตฐิานที ่เกี ่ยวของอยางครบถวน (20 คะแนน)

32

1

6 0 °

ตอบ

32

1

60 °

CV

y

x

8/14/2019 Main 2/2548


6


กําหนดให 1 0.5 D = เมตร 2 0.18 D = เมตร 3 0.2 D = เมตร

1 5V = เมตร/วินาที 2 8V = เมตร/วินาที

1 250 p = kPag2 200 p = kPag

3 180 p = kPag

จงหา ความเรว็ที ่ทอออกที ่ตาํแหนงที ่ 3 แรงที ่จะยดึตัวชุดทอแยกใหอยู กับที ่

สมการพื ้นฐาน B S

cv cs

F F F V d V V dAt

ρ ρ ∂

= + = ∀ + ⋅∂ ∫ ∫

rr r r r r r

cv cs

d V dA

t

ρ ρ ∂

∀ + ⋅

∂∫ ∫

vv

ขอสมมตุิฐาน 1. เปนของไหลอัดไมได 2. เปนการไหลแบบคงตวั

3. คุณสมบัตขิองของไหลสม่ ําเสมอตลอดหนาตัดของปรมิาตรควบคุมที ่ของไหลไหลผาน

4. ละทิ ้งน ํ้าหนักในทิศตามแนวนอนและในแนวด ่ิง 0 BF =

r

จากเงื ่อนไขในขอสมมตุฐิานที ่ 2 เทอมที ่เกี ่ยวของกับ t

∂∂ จะกลายเปนศูนย

0cs

V dA ρ ⋅ =

∫

vv

1 2 3

0 A A A

VdA VdA VdA ρ ρ ρ − + + =∫ ∫ ∫

1 1 2 2 3 3 0V A V A V A ρ ρ ρ − + + =

( ) ( )

( )

2 2

1 1 2 23

23

5 0.5 8 0.184 4 24.77

0.24

V A V AV

A

π π

π

−−= = = เมตร/วินาที Ans

ซึ ่งคาความเรว็ที ่ตาํแหนง 3 ที ่หาไดมีคาเปนบวก แสดงวาเปนการไหลออก

จากนั ้นจึงพิจารณาแรงจากสมการโมเมนตมั

ในทิศ x xS

cs

F u V dA ρ = ⋅∫ vv

2 2 3 3 2 2 2 3 3 3cos60 cos60 x xa CV a CV x g g p A p A R p A p A V V A V V A ρ ρ − + + − = − +

2 2

3 3 2 2 3 3 2 2cos 60 cos 60

x g g R p A p A V A V A ρ ρ = − + −

3 2 3 2 3 2 2 3 2 2180 10 (0.2) cos60 200 10 (0.18) 10 (24.77) (0.2) cos60 10 8 (0.18)4 4 4 4

x Rπ π π π

= × − × + − ×

5747.11 x R = นวิตัน

8/14/2019 Main 2/2548


7


ในทิศ y จะมีทั ้งแรงผิวที ่เกิดจากผลตางของแรงที ่เกิดจากความดันที ่กระทําตอปริมาตรควบคุมในทิศ y

ซึ ่งสามารถเขียนไดเปน

1 1 3 3 1 1 1 3 3 3sin 60 ( )( ) sin 60( ) y ya CV a CV g g y p A p A p A p A R V V A V V A ρ ρ − + − + + = − − −

2 2

1 1 3 3 1 1 3 3sin 60 sin 60 y g g R p A p A V A V A ρ ρ = − + −

( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 23 3 3 2 3 2250 10 0.5 180 10 0.2 sin 60 10 5 0.5 10 24.77 0.2 sin 60

4 4 4 4 y

Rπ π π π

= × × − × × + × × − × ×

32405.9 y

R = นวิตัน

แรงที ่กระทําตอปริมาตรควบคุมจะมคีาเปน

5747.11 32405.9 R i j= +r r r

นิวตัน

เนื ่องจากปริมาตรควบคุมที ่เขียนยึดติดกับตัวชุดทอ ดังนั ้นแรง Rv

ก็คือแรงที ่กระทําตอชุดทอเพ ่ือยึดใหอย ูกับที ่ คําตอบจึงเปนแรง R

rคือแรงที ่จะยดึตัวชุดทอแยกใหอยู กับที ่

5747.11 32405.9 R i j= +r r r

นิวตัน Ans

ขอ 4. ถาตองการใหเครื ่องสูบน ํ้าทําการสงน ํ้าดวยอัตราการไหลเทากับ 600 ลิตร/วินาที จากแหลงเก็บน ํ้าผานระบบทอปลอยสู บรรยากาศดงัแสดงในรปู จงหาวาเครื ่องสูบน ํ้าจะตองการกําลังงานเทาใดในการสงน ํ้า โดยที ่ทอเปนทอ commercial steel ขนาดเสนผานศูนยกลางเทากับ 200 มลิลเิมตร คา K

(แฟคเตอรการสูญเสียรอง) ของการไหลเขาทอจากแหลงน ํ้ามคีาเทากับ 0.7 มปีระตนู ํ้าชนิด gate

valve หนึ ่งตัวในตาํแหนงเปดสุด มขีองอ 90 องศาอยู 1 ตัว โดยใหแสดงรายละเอยีด หลักการ วิธีการหาคา สมการพื ้นฐาน และขอสมมตฐิานที ่เกี ่ยวของอยางครบถวน (20 คะแนน)

3 เมตร

20 เมตรK = 0.7

22 เมตรเครื ่องสูบน้ ํา

75 เมตร

8/14/2019 Main 2/2548


8


ตอบ

( )1

3 เมตร

20 เมตรK = 0.7

22 เมตรเครื ่องสูบน้ ํา

75 เมตร( )2

กําหนดให ตาํแหนงที ่ 1 อยู ที ่ผิวน ํ้าของแหลงเก็บน ํ้า และตาํแหนงที ่ 2 อยู ที ่ปลายทอออกหลัง gate

valve ที ่เปดสู บรรยากาศ

0.2 D = เมตร 1 p = 3

2 101.3 10 p = × กิโลปาสกาล

ทอ commercial steel 0.046e = มม.

600Q = ลิตร/วินาที มี gate valve เปดสุด 1 ตัว มี 90° elbow 1 ตัว มี inlet loss

จงหา เครื ่องสูบน ํ้าจะตองการกําลังงานเทาใดในการสงน ํ้า

สมการพื ้นฐาน

2 2

1 1 2 21 1 2 2

1

2 2 T

p V p V W gz gz h

m t α α

ρ ρ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ∂+ + − + + + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟

∂⎝ ⎠ ⎝ ⎠l

&

T mh h h= +

l l l

2

2

L V h f

D=

l

2

2m

V h K =

l

ขอสมมตุิฐาน 1. การไหลเปนการไหลแบบคงตวั

2. การไหลเปนการไหลแบบอดัไมได 3. การไหลมคุีณสมบัตสิม่ ําเสมอตลอดหนาตัดของผิวปริมาตรควบคุมที ่ตาํแหนง 1 และ 2

4. แหลงเก็บน ํ้ามีขนาดใหญมากเม ่ือเทียบกับขนาดของทอ ดังน ้ันอัตราการลดลงของระดับน ํ้าที ่ผิวน ํ้าจะมคีานอยมาก จนสามารถสมมตุใิห 2

10V

ทอ commercial steel 0.046e = มม.3

0.0460.00023

0.2 10

e

D−

= =×

Minor loss gate valve 8e L

D= , 90° elbow 30e L

D= 0.7

inlet K =

8/14/2019 Main 2/2548


9


( )2

0.619.1

0.24

QV

A π = = =

เมตร/

วินาที

6

3

1000 19.1 0.23.82 10

1 10 D

VD Re

ρ

µ −

× ×= = = ×

×

จากMoody chart จะไดคา 0.0142 f =

การไหลมสีภาวะ turbulent2

1α 2

1 0V 2V V = 1 2 atm p p p= =

2 2 2 2

1 290

1( )

2 2 2 2

e e

gate valve

L LW V L V V V g z z f K f

m t D D D

∂ ⎛ ⎞= − − + + + + +⎜ ⎟∂

⎝ ⎠

o&

2 2 2 2

1 290

( )2 2 2 2

e e

gate valve

L LW V L V V V VA g z z f K f

t D D D ρ

⎡ ⎤∂ ⎛ ⎞= − − + + + + +⎢ ⎥⎜ ⎟∂ ⎝ ⎠⎣ ⎦o

23 2 19.1 100

10 19.1 (0.2) 9.81(45) 1 0.7 0.0142 30 84 2 0.2

W

t

π ⎡ ⎤∂ ⎛ ⎞⎛ ⎞= × × − + + + + +⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟∂ ⎝ ⎠⎝ ⎠⎣ ⎦

= 757339 วัตต เคร ่ืองสูบน ํ้าจะตองการกําลังงานเทากับ 757339 วัตต ในการสงน ํ้า หากเครื ่องสูบน ํ้ามปีระสิทธิ

ภาพเทากับ 100 เปอรเซ็นต Ans

DYNAMICS

ขอ 5. พนักงานดับเพลิงตองการฉีดน ํ้าขึ ้นไปบนหลังคาดวยหัวฉีดที ่ใหความเร็วตน 15 เมตรตอวินาที และเงยทํามมุ 60

O จงหาระยะ X ที ่กระแสน ํ้าตกกระทบหลังคา (20 คะแนน)

60O

8 m

X

8 m

8/14/2019 Main 2/2548


10


ตอบ

x =x sx2

sx1

−:=sx2

ux

t2

⋅:=

t2 =t2 Find t2( ):=

y uy t2⋅1

2g t2

2⋅−

Given

t2 2s:=

y =y uy t1⋅1

2g t1

2⋅−:=

t1 =t1

sx1

ux

:=sx1 8m:=

uy u sin θ( )⋅:=ux u cos θ( )⋅:=

θ 60deg:=u 15m

s:=

ระยะ X ที ่ไดคือ 3.87 เมตร

ขอ 6. กระสุนมวล 20 กรัมเคลื ่อนที ่ดวยความเรว็ 400 เมตรตอวินาที เขาชนกระสอบทรายที ่ถูกแขวนอยู กับที ่ มวล 50 กิโลกรัม จงหาวากระสอบทรายจะแกวงดวยความเรว็เชิงมุมเทาไร (20 คะแนน)

500 mm

8/14/2019 Main 2/2548


11


ตอบ

m1 20gm:= m2 50kg:= v11 400m

s:= v21 0

m

s:=

m1 v11⋅ m2 v21⋅+ m1 m2+( )v2

v2

m1 v11⋅ m2 v21⋅+

m1 m2+:= v2

m

s=

l 500mm:=

ω2

v2

l:= ω2

rad

s=

ความเรว็เชิงมมุของกระสอบทรายคือ 0.32 เรเดยีนตอวินาที

STRENGTH OF MATERIAL

ขอ 7. จงใชหลักการทางดานวิศวกรรมศาสตรตอบคําถามตอไปนี ้ (ขอละ 2 คะแนน รวม 20 คะแนน)

7.1 เมื ่อสอดสลักเกลยีวเหลก็กลา (bolt) เขาไปทอที ่มฝีาปดหัวทาย (มรีูเจาะที ่กึ ่งกลาง) จนทะลปุลายอกีดานหนึ ่ง แลวขันแปนเกลยีว (nut) จนเกิดความเคนขึ ้นภายในสลกัเกลยีวและทอ ทานมหีลักการในการคํานวณหาความเคนที ่เกิดขึ ้นในสลักเกลยีวและทออยางไร

ตอบ ใชหลักการ แรงกดในทอ = แรงดงึในสลักเกลยีว และระยะหดตัวของทอ + ระยะยืดตัวของสลักเกลยีว = ระยะแตกตางของความ ยาวอสิระ (ระยะที ่ขันแปนเกลยีว)

7.2 จากแผนภาพแรงเฉอืน (Shearing Force Diagram) ของคานที ่รับโหลด พบวาที ่บางตาํแหนงบนคาน

แรงเฉอืนมีคาเปนศูนย เมื ่อแรงเฉอืนมคีาเปนศูนยจะมผีลอยางไรตอโมเมนตดัด (Bending Moment)

ไดบาง?ตอบ ตาํแหนงที ่แรงเฉอืนเปนศูนย โมเมนตดัดอาจมีคาสูงสุดหรอืต่ ําสุด ตามสมการ dM/dx = V

7.3 คาน ก. เปนคานรองรบัอยางงายยาว L รับโหลดW ที ่กึ ่งกลางคาน คาน ข. เปนคานรองรบัอยางงายยาว

L รับโหลดกระจายอยางสม่ ําเสมอ w ตอหนวยความยาว ซึ ่ง wL=W โมเมนตดัดสูงสุดของคานใดมคีามากกวาและมีคาเทาไร

ตอบ โมเมนตดัดสูงสุดเกิดขึ ้นบนคาน ก. มคีาเทากับ WL/4

8/14/2019 Main 2/2548


12


7.4 เพราะเหตใุดคานที ่นยิมนํามาใชงานทางดานวิศวกรรมจึงมักมีภาคตัดเปนรปูตัว I หรอืตัว T มากกวารปูอ ่ืน

ตอบ คานที ่มีภาคตัดลักษณะนี ้จะมคีวามตานทานตอการดัดสูง เพราะมพีื ้นที ่ใหญขึ ้นเมื ่ออย ูหางจากแกนสะเทิน

7.5 เมื ่อเพลากลมอยู ภายใตการบิดอยางเดยีว (pure torsion) ความเคนเฉือนและความเครยีดเฉอืนที ่เกิดขึ ้นบนเพลามลีักษณะ อยางไร?

ตอบ ความเคนเฉอืนและความเครยีดเฉือนแปรผันโดยตรงกบัรัศมีเพลา และมคีาสูงสุดที ่รัศมีภายนอกของเพลา

7.6 เมื ่อมแีรงใดๆ แรงหนึ ่งกระทํากับวัตถุชิ ้นหนึ ่ง มีผลทําใหเกิดความเคนขึ ้นบนวัตถนุั ้น ความเคนที ่เกิดขึ ้นเปนความเคนชนิดใด

ตอบ เกิด ความเคนตรง 1 คาและความเคนเฉอืน 2 คา 7.7 การคํานวณหา buckling load ของเสาตามทฤษฎขีอง Euler ใชสมมตฐิานอยางไร

ตอบ เสาตรง แรงกระทําในแนวแกนกลาง เสายาวมาก

7.8 ภาชนะรบัความดันรปูทรงใดที ่รับความดนัไดอยางเหมาะสมที ่สุด เมื ่อเปรยีบเทียบกันระหวางทรงกระบอกกบัทรงกลม

ตอบ ทรงกลม

7.9 พลังงานความเครยีด (strain energy) ของชิ ้นงานที ่รับโหลดจากภายนอกหาคาไดอยางไร

ตอบ พลังงานความเครยีด หาคาไดจาก ผลคูณของความเคนกับความเครยีดที ่เกิดขึ ้นบนวัตถเุน ่ืองจากโหลดภายนอก

7.10 Flexural rigidity หมายถงึอะไร หาคาไดอยางไร

ตอบ flexural rigidity หมายถงึความตานทานตอการดัดของคาน หาไดจากผลคูณของ EI

ขอ 8. จงใชหลักการทางดานวิศวกรรมศาสตรตอบคําถามตอไปนี ้ (ขอละ 2 คะแนน รวม 20 คะแนน)

8.1 มอดุลัสภาคตัดเชิงขั ้ว (polar section modulus) ของเพลาตันและเพลากลวงมคีาเทาใด

ตอบ สําหรับเพลาตัน Z= D3/16 เม ่ือ D = เสนผานศูนยกลาง

สําหรับเพลากลวง Z = (D4-d

4)/16D เมื ่อ D = เสนผานศูนยกลางภายนอก และ d = เสนผานศูนย

กลางภายใน

8.2 เมื ่อกําหนดให y = ระยะทางจากจุดศูนยกลาง และ A = พ ้ืนที ่

∫ =0dA y มีความหมายอยางไร

ตอบ หมายถงึโมเมนตของพื ้นที ่หนาตัดรอบจุดศูนยถวงของพื ้นที ่หนาตัดเปนศูนย

8/14/2019 Main 2/2548


13


8.3 ความเคนเฉือนในคานเกิดขึ ้นไดอยางไร และเกิดขึ ้นในทิศทางใดบาง?ตอบ ความเคนเฉอืนเกิดจากแรงภายนอกที ่กระทํากับคาน ทําใหเกิดความเคนเฉอืนบนภาคตดัมทิีศทาง

ขนานกับแรงเฉอืน และมผีลทําใหเกิด complementary shear stress ขึ ้นในแนวระดับระหวางชั ้นในแนวระดบัของคาน และความเคนเฉือนทั ้งสองทิศทางนี ้มีคาเทากันเสมอ

8.4 ทฤษฎกีารบิดอยางงาย สามารถนํามาใชคํานวณเพลาภาคตดัรปูวงรไีดหรือไม เพราะเหตใุด

ตอบ เพลาที ่ภาคตัดไมใชวงกลม ไมสามารถใชทฤษฎกีารดัดได ทั ้งน ้ีเพราะภาคตดัซึ ่งเปนระนาบตรงกอนการบิดจะไมเปนระนาบหลงัการบิด เนื ่องจากภาคตดัจะเกิดการ warp ขึ ้น

8.5 จุดซึ ่งเมื ่อโหลดในแนวดิ ่งกระทําผานจุดนี ้ของคานแลว ไมทําใหภาคตัดคานเกิดการบิด และความเคนบนภาคตัดคานมีเพียงความเคนดัดอยางเดยีวคือจุดใดของคาน

ตอบ จุดศูนยกลางการเฉอืน (shear center)

8.6 คาน ก. เปนคานรองรบัอยางงายยาว L รับโหลดW ที ่กึ ่งกลางคาน คาน ข. เปนคานรองรบัอยางงายยาว

L รับโหลดกระจายอยางสม่ ําเสมอ w ตอหนวยความยาว ซึ ่ง wL=W deflection สูงสุดของคานใดมคีานอยกวาและมีคาเทาไร

ตอบ คาน ข. มี deflection นอยกวาและมคีาเทากับ 5wL4/(384EI)

8.7 สมมตฐิานที ่ใชกับทฤษฎกีารดัดอยางงายมอีะไรบาง ตอบ คานมขีนาดสม่ ําเสมอ, หนาตัดสมมาตร, คานตรง, แรงกระทําในระนาบการดดั

8.8 มอดุลัสยดืหย ุน มอดลุัสเฉอืน และ อัตราสวนของปวซองต มคีวามสัมพันธกันอยางไร

ตอบ สัมพันธกันตามสมการ E = 2G (1+ν)

8.9 เมื ่อแทงวัตถกุลมรับแรงดงึในแนวแกน จะเกิดความเคนเฉอืนสูงสุดมคีาเทาไร ในทิศทางใด

ตอบ ความเคนเฉอืนสูงสุดเทากับครึ ่งหนึ ่งของความเคนดงึ ในทิศทางทํามมุ 45 องศากับแนวแรงดงึ 8.10 การคํานวณหาความเคนในคานที ่ทําดวยวัสดสุองชนดิมหีลักการอยางไร

ตอบ ใชหลักการเปลี ่ยนภาคตดัของวัสดชุนดิหน ่ึงใหเปน equivalent section ของวัสดอุกีชนิดหน ่ึง แลวจึงคํานวณโดยใชทฤษฎีการดัดอยางงาย

8/14/2019 Main 2/2548


14


MANUFACTURING

ขอ 9. ใหอธิบายบทบาทหนาที ่และความรบัผิดชอบวิศวกรการผลติ (Responsibilities of Manufacturing

Engineers) พรอมทั ้งยกตัวอยางประกอบ (20 คะแนน)

ตอบ บทบาทหนาที ่และความรบัผิดชอบของวิศวกรการผลติ จะตองสอดคลองกับการผลติสินคาซึ ่งม ุง

เนนถงึคุณภาพของสินคาและความพงึพอใจของลกูคาเปนสําคัญ รวมถงึการนาํระบบคุณภาพเขามาใชเพ ่ือ

ใหบรรลจุุดมุ งหมายดังกลาว ทั ้งน ้ีวิศวกรการผลติยังมีหนาที ่ในการประสานกบัหนวยงานที ่เกี ่ยวของอื ่นๆ

เพ ่ือใหสามารถเปาหมายขององคกรไดโดยสมบูรณ

สรุปบทบาทหนาที ่และสิ ่งที ่เกี ่ยวของของวิศวกรการผลติเปนขอๆ ไดดังน ้ี 1. หนาที ่วางแผนเกี ่ยวกับการผลติผลติภัณฑ และการเลอืกขบวนการผลติที ่จะใชในการผลติ

เพ ่ือใหสามารถทําหนาที ่น ้ีไดดีวิศวกรการผลติตองมคีวามรู เปนอยางดเีกี ่ยวกับผลิตภัณฑ รวมถงึความรู เกี ่ยวกับสมรรถนะ มาตรฐาน และลักษณะจําเพาะที ่เกี ่ยวของกับผลิตภัณฑ

2. หนาที ่ในการจัดสรรเครื ่องจักร อุปกรณ แมแบบและเครื ่องมือ (Tooling) และบุคลากรที ่จําเปน

และเหมาะสมในการทําใหงานประสบความสําเรจ็ เชน วิศวกรการผลติในโรงงานผลติชิ ้นสวนยานยนตเปนผู กําหนดรายละเอยีดของสายการผลติใหมที ่ตองจัดตั ้งขึ ้นเพื ่อผลิตสินคาที ่ลูกคาสั ่งซื ้อเพิ ่มเตมิวา มีขบวนการผลติอยางไรใชเครื ่องจักรประเภทใด ระยะเวลาในการออกแบบและสั ่งทํา Tooling เปนอยางไร

ตองใชอัตรากําลังพนักงานเทาใด เปนตน

3. หนาที ่ประสานโดยสอดคลองกับวิศวกรหรอืผู เชี ่ยวชาญในการออกแบบและวสัดศุาสตร เพ ่ือใหสามารถมปีระสิทธิภาพและประสิทธิผลสูงสุดในการผลติ รวมถงึการควบคุมตนทุนการผลติ เชน

วิศวกรการผลติมกีารใชขอมลูจากสายการผลติ แจงถึงวิศวกรผู ออกแบบเพื ่อใหมีการพัฒนาชิ ้นสวนใน

ลักษณะ Engineering change requirement หรือชิ ้นสวนที ่มลีักษณะคลายคลงึกันสําหรับสินคารุ นใหม เพ ่ือใหสามารถลดอตัราของเสียลงไดเปนตน

4. ประสานงานและปฏิบัตงิานรวมกับวิศวกรอตุสาหการ เม ่ือมกิีจกรรมเกี ่ยวกับการวางแผนและดาํเนนิการเกี ่ยวกับโรงงานหรอืหนวยงานผลติ เชน

- การวางผังโรงงาน

- การจัดเครื ่องจักรการผลติ

- การจัดอปุกรณเคลื ่อนยายวัสดแุละผลติภัณฑ - ศึกษาการเคลื ่อนไหวและเวลาในการผลติ (Motion and Time Study)

8/14/2019 Main 2/2548


15


- การวิเคราะหวิธีการผลติ

- การวางแผนและกําหนดการผลติ

- การบํารงุรักษา 5. ประสานงานกบัวิศวกรอตุสาหการในการประเมนิและการนําเทคโนโลยใีหมๆ มาใช เชน การ

รวมกับวิศวกรอุตสาหการ และผู เกี ่ยวของในการนาํระบบคุณภาพ ISO-9000 หรอื ISO-TS-16949 หรือระบบปรับปรงุการควบคุมสิ ่งแวดลอม ISO-14001 มาใชในหนวยงานเปนตน

หรือรวมกับวิศวกรอตุสาหการดาํเนินโครงการปรบัปรงุเปล ่ียนแปลงสายการผลติโดยมีการนาํเครื ่องจักรหรอือปุกรณที ่มีความสามารถสูงขึ ้นมาใชเปนตน

ขอ 10. ใหอธิบายความหมายของCIM (Computer – Integrated Manufacturing) พรอมทั ้งยกตัวอยางสิ ่งที ่เปนผลหรอืมคีวามเกี ่ยวของกับ CIM (20 คะแนน)

ตอบ CIM คือการรวมระบบอตัโนมัติซึ ่งควบคุมการทํางานโดยคอมพวิเตอรในจุดตางๆ ที ่เกี ่ยวของกับ

การผลติเขาดวยกันเปนระบบ มกีารจัดระบบเครื ่องจักรใหสามารถผลติโดยอัตโนมัตคิวบคุมดวย

คอมพวิเตอร รวมถงึการใชคอมพวิเตอรชวยในการออกแบบและสงขอมลูมาใชในขั ้นตอนการผลติ เพื ่อใหสามารถตอบสนองตอความตองการของตลาดไดดแีละรวดเรว็ยิ ่งขึ ้น ลดInventory และทําใหสามารถผลติสินคาที ่มคุีณภาพสูงโดยมตีนทุนต่ ําลง

สิ ่งที ่เปนผลและมคีวามเกี ่ยวของกับ CIM ในปจจุบันครอบคลมุตั ้งแตการออกแบบ การผลติ การควบคุมการผลติ การจัดสง และระบบที ่นาํเอาประสบการณของมนษุยมาพัฒนางานใหดียิ ่งขึ ้นดังนี ้ 1. CNC เปนวิธีในการควบคุม Movement ของสวนประกอบหลกัของเครื ่องจักร (Machine component)

โดยใชคําสั ่ง (Code) เพ ่ือกํากับการทํางานดวยตัวเลข Numerical

Numerical control เร ่ิมใชมาตั ้งแตยุค 1950 นับเปนสิ ่งสําคัญของเครื ่องจักร Automation ในขั ้น

Advance ในยคุตอๆ มา 2. Adaptive Control

- การควบคุมตัวแปรอยางเหมาะสมที ่สุด

Parameter (ตัวแปร) ของManufacturing process ถูก Adjust โดยอัตโนมัตเิพ ่ือใหเกิด Optimize

production rate และ Product Quality รวมถงึการ minimize cost

3. Industrial Robot

- ใชแทนคนใน Process / การทํางาน ที ่นาเบื ่อ, อันตราย

8/14/2019 Main 2/2548


16


- ลด Human error, ลด Variability, เพ ่ิม Quality, เพ ่ิม Productivity

- ใชมากในงานWelding, Assembling

4. Automated Handling

Computer ทําใหเกิดระบบการขนถายวัสดแุละสินคาที ่มปีระสิทธิภาพสูงในหลากหลายลกัษณะ

รวมถงึ work in process

- จาก Store เครื ่องจักร

- จาก Machine Machine

- จากจุดตรวจสอบ จุดจัดเก็บ

- ระบบ Shipment

5. Automated and Robotic assembly system

- ลดคาประกอบที ่ใชแรงงาน ยุ งยาก

- การออกแบบชิ ้นสวน จะมีการปรับใหสอดคลองกับการใช Robot

6. Computer Aided Process Planning

- ชวยใหมีการปรับปรุง Productivity โดยใช Process ที ่ใหผลสูงสุด

- Estimate cost ไดถูกตองยิ ่งขึ ้น ควบคุมมาตรฐานการทํางานไดดขึี ้น

7. Group Technology

Concept: จัดกลุ มชิ ้นสวนที ่มีความคลายคลงึตามการออกแบบและขบวนการผลติ

สามารถ Standardize การออกแบบ และ Process plan

ใหเกิดประสิทธิภาพการผลติและ Economy สูงสุด

8. Just in Time

Principle: การ Supply ชิ ้นสวนมาตรงตามเวลาที ่ตองการไปยงั Sub Assembly และ

Assembly Line

มีผลอยางมากในการลด Inventory, carrying cost

ผลิตสินคาเสรจ็พอดกีับเวลาที ่สงมอบใหลูกคา, High quality product at low cost

9. Cellular Manufacturing

- Shop งานเลก็ๆ เรยีก manufacturing cell

ซึ ่งปกติจะมีเคร ่ืองจักรหลายเครื ่อง / หลายประเภท

ควบคุมการทํางานโดย Central robot

10. Flexible manufacturing systems (FMS)

เปนการเอา Manufacturing cell หลาย cell รวมเขากันเปน unit ขนาดใหญ

8/14/2019 Main 2/2548


17


- รวมเขากันอยางสอดคลอง (Interface) โดย Central computer FMS สงผลใหเกิด Efficiency

ระดับสูงสุด สามารถใชกับงานที ่สลับซับซอนไดด ี

รับกับ Lot size ขนาดเลก็ได ปรับเปล ่ียน Sequence ไดเร็ว

สามารถตอบสนองความตองการตลาดที ่เปลี ่ยนแปลงอยางรวดเรว็ไดด ี

11. Export system

เปนระบบซึ ่งมโีปรแกรม Computer ที ่ซับซอนซึ ่งพัฒนาความสามารถในการทํางานและแกไขปญหาจรงิที ่เกิดขึ ้นไดดีกวาความสามารถของมนษุย 12. Artificial intelligence (A.I)

เปนปฏิบัตกิารสําคัญที ่มีสวนเกี ่ยวของกับการใชเครื ่องจักรและ Computer เพ ่ือทดแทนความฉลาดของมนษุย

ระบบควบคุม Computer ถูกสรางใหมคีวามฉลาดในการเรยีนรู จากประสบการณและทําการตัดสินใจจากการปฏิบัตทีิ ่ใหผลสูงสุดและตนทุนต่ ําสุด

ระบบเครอืขายที ่สรางและออกแบบใหลอกเลยีนสมองของมนษุย เพื ่อใหมีความสามารถในการควบคุม วิเคราะหปญหา ตลอดจนกํากับแผนดานการเงินและจัดการยุทธศาสตรของบรษัิทการผลติ

ข้อสอบสามัญเครื่องกล main 2/2548

Documents