KWALIFIKACJA ELM6 - CZERWIEC 2023 (test 2)

PYTANIE NR 10.
Siłownik hydrauliczny jednostronnego działania posiada tłok o średnicy D = 60 mm. Jaką wartość przepływu Q płynu hydraulicznego w przewodzie zasilającym siłownik należy nastawić, aby jego tłoczysko wysuwało się z prędkością ν = 8,4 m/min?
Ilustracja przedstawia wzór matematyczny używany w kontekście technicznym, związanym z hydrauliką.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przepływ potrzebny do uzyskania prędkości wysuwu wynika z Q = A·v.
Pole tłoka: A = π·D2/4 = π·(0,06)2/4 ≈ 0,002827 m2. Prędkość: 8,4 m/min = 0,14 m/s. Zatem Q ≈ 0,002827·0,14 ≈ 0,000396 m3/s = 23,7 l/min.

Pełne wyjaśnienie:

W siłowniku hydraulicznym prędkość ruchu tłoka (a więc i tłoczyska podczas wysuwu) jest wprost zależna od strumienia objętości doprowadzanego do komory roboczej. Obowiązuje zależność wynikająca z równania ciągłości:

Q = A · v, gdzie Q to przepływ (strumień objętości), A to pole czynne powierzchni, a v to prędkość liniowa.

Dla wysuwu siłownika jednostronnego działania zasilana jest komora tłokowa, więc pole czynne jest polem pełnego tłoka:

A = π·D²/4

  • Średnica: D = 60 mm = 0,06 m
  • Pole: A = π·(0,06)²/4 ≈ 0,002827 m²

Prędkość podana w m/min trzeba spójnie przeliczyć, np. na m/s:

  • v = 8,4 m/min = 8,4/60 m/s = 0,14 m/s

Podstawienie do wzoru:

Q = 0,002827 · 0,14 ≈ 0,000396 m³/s

Na koniec konwersja jednostek: 1 m³ = 1000 l, a 1 min = 60 s, więc

0,000396 m³/s · 1000 l/m³ · 60 s/min ≈ 23,7 l/min

Dlatego poprawny wynik to 23,7 l/min.

Pozostałe wartości są typowymi skutkami błędów rachunkowych: 7,14 l/min może wynikać z pomylenia wzoru na pole lub z nieprawidłowego przeliczenia prędkości; 0,14 l/min sugeruje zatrzymanie się na wartości 0,14 (to prędkość w m/s) i błędne uznanie jej za przepływ; 50,4 l/min pasuje do błędnej konwersji jednostek lub użycia niewłaściwego przelicznika (np. potraktowania 8,4 m/min jak 8,4 m/s).

Wskazówka egzaminacyjna: po obliczeniu zawsze sprawdź "zdrowy rozsądek" jednostek. Jeśli w trakcie obliczeń pojawia się m²·m/s, musi wyjść m³/s, a dopiero potem l/min.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Użyj zależności Q = A · v, gdzie A to pole czynne tłoka, a v to prędkość. Najpierw oblicz A = π·D²/4 (D w metrach), potem przelicz v do m/s lub pracuj konsekwentnie w m/min. Na końcu zamień m³/s na l/min (×1000×60).
To praktyczna postać równania ciągłości: przepływ objętościowy Q doprowadzany do komory siłownika musi "wypełniać" objętość przyrostu położenia tłoka. Im większe pole A lub większa prędkość v, tym większy przepływ jest potrzebny do utrzymania ruchu.
Bo w układzie SI pole liczy się w m², a objętość w m³. Jeśli zostawisz milimetry, dostaniesz przepływ w "mm³/s", który trudno poprawnie zamienić na l/min i łatwo o błąd o czynnik 1000 lub 1 000 000. Najbezpieczniej zawsze zamieniać mm na m przed obliczeniem pola.
Pole pełnego tłoka stosuje się dla strony bez tłoczyska (komora tłokowa). Pole pierścienia (pole tłoka minus pole przekroju tłoczyska) dotyczy strony z tłoczyskiem. W praktyce oznacza to, że przy różnych kierunkach ruchu mogą wyjść różne prędkości dla tego samego przepływu.
Dzielisz przez 60, bo 1 min = 60 s. Czyli 8,4/60 = 0,14 m/s. Warto zapamiętać, że dzielenie przez 60 to "przejście na sekundy". Ten krok jest kluczowy, bo pomylenie m/min z m/s daje błąd przepływu aż 60 razy.
Zwykle nie, bo to bardzo mały przepływ dla siłownika o średnicy 60 mm i prędkości rzędu metrów na minutę. Taka wartość często wynika z pomylenia wielkości: 0,14 to tutaj prędkość w m/s, a nie przepływ. Zawsze sprawdzaj jednostki pośrednie.
Najczęstsze to: brak konwersji mm→m, użycie złego wzoru na pole (pominięcie /4), pomylenie m/min z m/s, oraz dobranie pola po niewłaściwej stronie siłownika (pełne vs pierścieniowe). Pomaga zapis jednostek przy każdym kroku i kontrola, czy wychodzi m³/s.
Bo w tym typie obliczeń występują mnożniki 60 (sekundy–minuty) i 1000 (m³–litry). Jedno niepoprawne przemnożenie lub podzielenie może zawyżyć wynik kilkukrotnie. Dlatego warto najpierw policzyć w m³/s, a dopiero na końcu zrobić jedną, kontrolowaną konwersję do l/min.
Najpierw obliczasz przybliżony przepływ z Q=A·v, potem ustawiasz regulator w okolicy tej wartości i korygujesz, obserwując rzeczywistą prędkość pod obciążeniem. Pamiętaj, że spadki ciśnienia i przecieki mogą zmniejszać efektywny przepływ, więc nastawa z obliczeń bywa punktem startowym.
Zrób szybki "test rzędu wielkości": dla średnicy 60 mm pole to ok. 0,003 m². Prędkość 8,4 m/min to ok. 0,14 m/s, więc Q ≈ 0,003·0,14 ≈ 0,00042 m³/s. Po zamianie na l/min (×60×1000) wychodzi ok. 25 l/min, więc okolice 23–26 l/min są logiczne.
info

Około 43% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że przepływ potrzebny do uzyskania prędkości wysuwu wynika z Q = A·v.Pole tłoka: A = π·D2/4 = π·(0,06)2/4 ≈ 0,002827 m2.

Źródła:

  • Anthony Esposito, "Fluid Power with Applications", rozdział o siłownikach (cylinders) i zależności Q=A·v, Pearson (różne wydania).
  • Herbert E. Merritt, "Hydraulic Control Systems", część dotycząca siłowników i przepływu w napędach hydraulicznych, Wiley (różne wydania).
  • Robert W. Fox, Alan T. McDonald, Philip J. Pritchard, "Introduction to Fluid Mechanics", rozdział o równaniu ciągłości i strumieniu objętości, Wiley (różne wydania).

Materiały:

  • Podręczniki z hydrauliki siłowej (rozdziały o siłownikach i strumieniu objętości)
  • Zestawy zadań rachunkowych: przepływ–prędkość–pole przekroju
  • Notatki z przeliczania jednostek (mm↔m, m3/s↔l/min)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego