Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELM3 - PRÓBNY


PYTANIE NR 18.
W siłowniku dwustronnego działania o średnicy tłoka D = 20 mm oraz sprawności 0,8 zasilanego ciśnieniem p = 0,6 MPa rzeczywista siła przy wysunięciu siłownika wynosi około
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przy wysuwie działa pełna powierzchnia tłoka: A=πD²/4. D=20 mm=0,02 m, więc A≈3,14·10-4 m². Siła teoretyczna F=p·A=600000·0,000314≈188,5 N. Siła rzeczywista uwzględnia sprawność: Fr=188,5·0,8≈150,8 N, czyli około 150 N.

Pełne wyjaśnienie:

W siłownikach pneumatycznych rozróżnia się:

  • siłę teoretyczną (bez strat): Ft=p·A,
  • siłę rzeczywistą (użyteczną) (ze stratami): Fr=p·A·η.

W zadaniu podano sprawność η=0,8, więc należy policzyć siłę rzeczywistą.

Krok 1: pole powierzchni tłoka
D=20 mm=0,02 m
A=π·D²/4=π·(0,02)²/4≈3,1416·0,0004/4≈0,000314 m²

Krok 2: siła teoretyczna
p=0,6 MPa=600000 Pa
Ft=p·A≈600000·0,000314≈188,5 N

Krok 3: siła rzeczywista (uwzględnienie sprawności)
Fr=Ft·η≈188,5·0,8≈150,8 N≈150 N

Dlaczego pozostałe wartości są niepoprawne?

  • "130 N" i "140 N" odpowiadałyby zbyt dużym stratom (za niska efektywność) jak na η=0,8 albo błędom w przeliczeniach jednostek/pola.
  • "160 N" jest zbyt duże dla η=0,8 przy tych parametrach; taki wynik sugeruje nieuwzględnienie sprawności lub jej błędne zastosowanie.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się sprawność, najpierw ustal, czy pytanie dotyczy wartości teoretycznej (bez η), czy rzeczywistej/użytecznej (z η). Dla siłownika dwustronnego działania przy wysuwie przyjmujesz pełną powierzchnię tłoka, a przy wsuwie – powierzchnię pierścieniową (pomniejszoną o tłoczysko).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co oznacza siła rzeczywista w siłowniku pneumatycznym?
Siła rzeczywista (użyteczna) to siła, którą siłownik faktycznie może oddać na zewnątrz po uwzględnieniu strat tarcia, oporów przepływu i nieszczelności. Liczy się ją jako F=p·A·η, gdzie η to sprawność (zwykle mniejsza od 1).
Dlaczego nie wolno wliczać sprawności do siły teoretycznej?
Siła teoretyczna jest z definicji wartością idealną, bez strat, więc wynosi F=p·A. Sprawność opisuje straty w realnym układzie, dlatego pojawia się dopiero przy sile rzeczywistej F=p·A·η. Mieszanie pojęć prowadzi do złego doboru siłownika.
Jak przeliczyć 0,6 MPa na paskale w zadaniach z pneumatyki?
Trzeba pamiętać, że 1 MPa = 1 000 000 Pa. Zatem 0,6 MPa = 0,6·1 000 000 Pa = 600 000 Pa. Ten krok często decyduje o poprawnym wyniku, bo bez niego siła wyjdzie 1000 razy za mała.
Jak obliczyć pole powierzchni tłoka o średnicy 20 mm?
Najpierw zamień średnicę na metry: 20 mm = 0,02 m. Następnie policz pole koła: A=πD²/4. Dla 0,02 m: A≈π·0,0004/4≈0,000314 m². To pole stosuje się przy wysuwie (pełna powierzchnia).
Kiedy przy siłowniku dwustronnego działania stosuje się pełną powierzchnię tłoka?
Pełną powierzchnię tłoka wykorzystuje się przy wysuwaniu, gdy ciśnienie działa na stronę bez tłoczyska. Przy wsuwaniu trzeba uwzględnić, że część powierzchni zajmuje tłoczysko, więc liczy się powierzchnię pierścieniową (mniejszą), a siła jest niższa.
Jakie są najczęstsze błędy w obliczaniu siły siłownika pneumatycznego?
Najczęściej myli się siłę teoretyczną z rzeczywistą (raz mnoży się przez η, raz nie), robi się błędy jednostek (MPa, mm), albo zapomina, że przy wsuwie jest powierzchnia pierścieniowa. Warto zawsze wypisać: p w Pa, D w m, A, a dopiero potem F.
Czy wynik 150 N oznacza dużą siłę w aplikacjach mechatronicznych?
150 N to siła porównywalna z obciążeniem ok. 15 kg w polu grawitacyjnym (orientacyjnie). W mechatronice bywa wystarczająca do docisku, pozycjonowania lub prostych manipulacji, ale do prasowania czy zacisku o większych wymaganiach zwykle dobiera się większą średnicę lub wyższe ciśnienie.
Dlaczego w projektowaniu układów używa się siły rzeczywistej, a nie teoretycznej?
Projektowanie oparte na sile teoretycznej ignoruje straty, więc prowadzi do doboru zbyt małego siłownika i problemów w pracy (brak domknięcia, zatrzymania, wahania). Siła rzeczywista uwzględnia sprawność i jest bliższa temu, co układ zapewni w praktyce przy tarciu i oporach.
Jak sprawdzić, czy w zadaniu trzeba użyć sprawności η?
Sprawdź, o jaką siłę pyta treść. Jeśli jest mowa o sile rzeczywistej/użytecznej, uwzględnij η: F=p·A·η. Jeśli o sile teoretycznej, licz bez η: F=p·A. Gdy η jest podana, zwykle autor chce sprawdzić umiejętność użycia F=p·A·η.
Jakie elementy powodują spadek siły i są "ukryte" w sprawności siłownika?
Sprawność obejmuje m.in. tarcie uszczelek, opory prowadnic, straty przepływu w kanałach i złączkach oraz ewentualne nieszczelności. W praktyce oznacza to, że część energii sprężonego powietrza nie zamienia się w użyteczną siłę na tłoczysku, tylko "ginie" na oporach.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 50% zdających egzamin. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że przy wysuwie działa pełna powierzchnia tłoka: A=πD²/4.

Materiały:

  • Podręcznik/kompendium z pneumatyki siłowej (rozdziały: siłowniki, siła, sprawność)
  • Zestawy zadań obliczeniowych z pneumatyki dla technika mechatronika
  • Notatki z jednostek i przeliczeń (Pa, kPa, MPa; mm, m)
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego