KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 27.
Siłownik pneumatyczny ze sprężyną zwrotną przeznaczony jest do podnoszenia masy (ruch powolny, obciążenie na całym skoku). Ciśnienie robocze w instalacji pneumatycznej wynosi 6*105 N/m2. Obliczona średnica cylindra, z uwzględnieniem sprawności siłownika η = 0,75 oraz stwierdzonych w instalacji pneumatycznej wahań ciśnienia roboczego rzędu 5% wartości nominalnej, wynosi 65 mm. Z zamieszczonego w tabeli typoszeregu siłowników dobierz średnicę cylindra spełniającą powyższe warunki.
Ilustracja przedstawia tabelę zatytułowaną "Tabl.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Dobór z typoszeregu wykonuje się "w górę": skoro obliczona (minimalna) średnica cylindra wynosi 65 mm, należy wybrać najmniejszą średnicę standardową nie mniejszą od tej wartości. 63 mm nie spełnia warunku (jest mniejsze), a 80 mm jest kolejną większą średnicą z szeregu i zapewnia wymagany zapas siły.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniu podano, że obliczona średnica cylindra wynosi 65 mm po uwzględnieniu sprawności siłownika (η = 0,75) oraz wahań ciśnienia roboczego rzędu 5%. Taka średnica jest więc wartością minimalną, która ma zapewnić wymaganą siłę podnoszenia w warunkach rzeczywistych (straty, spadki ciśnienia, obciążenie na całym skoku).

W praktyce doboru elementów pneumatyki z tabel katalogowych (typoszeregu) stosuje się zasadę: wybierz najmniejszy wymiar standardowy, który spełnia warunek ≥ wartości obliczonej. Nie wybiera się wartości mniejszej, nawet jeśli jest "blisko", ponieważ wówczas przy niekorzystnych warunkach (np. spadku ciśnienia w instalacji) może zabraknąć siły i układ nie osiągnie wymaganego ruchu lub nie utrzyma obciążenia.

Dlatego odpowiedź "63 mm" jest błędna: 63 mm < 65 mm, czyli nie spełnia warunku minimalnego. Odpowiedź "50 mm" również jest błędna, bo jest jeszcze mniejsza i tym bardziej nie zapewni wymaganej siły. Z kolei "100 mm" co do zasady dałoby większą siłę, ale zadanie wymaga doboru średnicy z typoszeregu spełniającej warunki w sposób właściwy inżyniersko, czyli bez nieuzasadnionego przewymiarowania (większy siłownik to zwykle większy koszt, masa i zużycie sprężonego powietrza).

Najmniejszą średnicą standardową większą od 65 mm jest więc "80 mm". Taki wybór spełnia warunek doboru (≥ 65 mm) i zapewnia potrzebny zapas w realnej instalacji, gdzie ciśnienie i opory ruchu mogą się zmieniać.

  • Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści jest "dobierz z typoszeregu" i masz wartość obliczoną, prawie zawsze wybierasz najbliższą większą wartość standardową, o ile nie ma dodatkowych ograniczeń.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
W doborze z typoszeregu przyjmuje się zasadę: wybierz najmniejszą średnicę standardową, która jest nie mniejsza od obliczonej wartości minimalnej (warunek ≥). Dla 65 mm nie wybiera się 63 mm, tylko kolejną większą wartość z szeregu, aby zachować zapas siły.
Bo 63 mm jest mniejsze od minimum, a średnica obliczona uwzględnia już straty (sprawność) i wahania ciśnienia. Dobierając mniejszą średnicę ryzykujesz niedobór siły przy spadku ciśnienia lub wzroście oporów ruchu, co może uniemożliwić podnoszenie obciążenia na całym skoku.
Sprawność η = 0,75 oznacza, że część teoretycznej siły wynikającej z ciśnienia i pola tłoka jest tracona na tarcie uszczelnień, prowadzenia i inne opory. W praktyce dostępna siła jest mniejsza, więc przy doborze trzeba uwzględnić tę stratę, aby siłownik realnie wykonał pracę.
Wahania ciśnienia oznaczają, że w pewnych momentach dostępne ciśnienie (a więc i siła) będzie mniejsze od nominalnego. Ponieważ siła siłownika zależy od ciśnienia, spadek ciśnienia zmniejsza siłę. Dlatego dobiera się średnicę z zapasem i nie schodzi poniżej obliczonego minimum.
Technicznie większa średnica zwykle zapewni większą siłę, ale w zadaniach doboru z katalogu standardowo wybiera się najmniejszą średnicę spełniającą warunki. Przewymiarowanie (np. 100 mm zamiast 80 mm) może zwiększać koszt, gabaryty oraz zużycie sprężonego powietrza, bez realnej potrzeby.
Sygnałem są sformułowania typu: "dobierz z typoszeregu" oraz podana wartość obliczona (minimalna) średnicy. Wtedy porównujesz ją z wartościami standardowymi i wybierasz najmniejszą, która spełnia warunek ≥. To typowa praktyka doboru komponentów w pneumatyce.
To siłownik jednostronnego działania: w jedną stronę ruch wykonuje sprężone powietrze, a powrót realizuje sprężyna po spadku ciśnienia lub przełączeniu zaworu. W praktyce sprężyna wpływa na charakterystykę siły i dobór, dlatego często korzysta się z danych katalogowych dla takiej wersji siłownika.
Najważniejsze są: średnica cylindra (typoszereg), siła pchająca przy zadanym ciśnieniu oraz warunki pracy (np. obciążenie na całym skoku, ruch powolny). Pozostałe dane, jak skok, średnica tłoczyska czy gwinty przyłączeń, są istotne montażowo, ale nie zastępują weryfikacji wymaganego zapasu siły.
Najczęstsze błędy to: wybór mniejszej średnicy "bo jest najbliżej" (zaokrąglanie w dół), pomijanie informacji o sprawności i wahaniach ciśnienia, oraz przewymiarowanie bez kryterium "najmniejszy spełniający warunek". Warto zawsze sprawdzić prosty warunek: średnica standardowa ≥ obliczona.
Ćwicz odczyt tabel katalogowych (typoszeregi, siły przy danym ciśnieniu) i zapamiętaj typowe reguły doboru: dobór w górę do wartości standardowej, uwzględnianie strat (sprawność) i niepewności (wahania ciśnienia). Dobrą metodą jest rozwiązywanie krótkich zadań: obliczenie minimum → wybór z szeregu → uzasadnienie wyboru.
info

Około 42% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Według specjalistów z branży: "Dobór z typoszeregu wykonuje się "w górę": skoro obliczona (minimalna) średnica cylindra wynosi 65 mm, należy wybrać najmniejszą średnicę standardową nie mniejszą od tej wartości."

Źródła:

  • ISO 15552:2019, Pneumatic fluid power — Cylinders with detachable mountings — Bore sizes 32 mm to 320 mm — Basic, interchangeable dimensions
  • ISO 6432:2015, Pneumatic fluid power — Cylinders — Bore sizes 8 mm to 25 mm — Basic dimensions
  • Festo Didactic, "Pneumatics – Basic Level (TP 101)" (materiały dydaktyczne dotyczące doboru elementów i interpretacji parametrów katalogowych)

Materiały:

  • Katalogi producentów pneumatyki (dobór siłowników, typoszeregi, siły przy zadanym ciśnieniu)
  • Podstawy pneumatyki przemysłowej (materiały dydaktyczne i podręczniki)
  • Normy dotyczące wymiarów i parametrów siłowników pneumatycznych (przegląd zakresu i oznaczeń)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego