Przejdź do głównej treści

Kwalifikacja: ELM.06 - Eksploatacja i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych

Zawód: Technik mechatronik

Kategorie: Układy mechatroniczne Pomiary i diagnostyka Konserwacja i eksploatacja

Jaką minimalną średnicę tłoka powinien mieć siłownik, aby przy ciśnieniu roboczym instalacji pneumatycznej 4 bary uzyskać siłę oddziaływania na tłok większą od 500 N i mniejszą od 650 N?

Tabela ciśnienie/siła

Siła na tłoku [N]
⌀Ciśnienie robocze [bar]
123456
2.50.40.91.31.82.22.7
3.50.91.73.83.54.35.2
5.35246.18.110.112.1
62.55.17.610.212.715.3
84.5913.618.122.627.1
107.114.121.228.335.342.4
1210.220.430.540.750.961.0
1618.136.554.372.490.5109
2028.356.584.8113141170
2544.288.4133177221265
3272.4145217290362434
40113226339452565679
501773535307078841060
63281561842112014001680
804529051360181022602710
10070714102120283035304240
A. 40 mm
B. 63 mm
C. 32 mm
D. 50 mm

Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2016 (arkusz E.19-X-16.05).

Poprawna odpowiedź, czyli średnica tłoka wynosząca 50 mm, jest zgodna z obliczeniami wymaganymi do uzyskania siły w przedziale większym od 500 N i mniejszym od 650 N przy ciśnieniu roboczym wynoszącym 4 bary. Obliczając siłę na podstawie wzoru F = P * A, gdzie F to siła, P to ciśnienie, a A to pole powierzchni tłoka, można stwierdzić, że średnica tłoka musi być odpowiednio dobrana do tych wartości. Przy ciśnieniu 4 bary (co odpowiada 400 kPa), pole powierzchni tłoka wynosi A = F / P. Aby uzyskać minimalną średnicę, należy najpierw przekształcić pole na średnicę: A = π * (d/2)². Po przekształceniach otrzymujemy, że średnica powinna być większa niż 39.88 mm i mniejsza niż 45.4 mm. Średnica 50 mm nie tylko spełnia te wymagania, ale także zapewnia dodatkowy margines bezpieczeństwa, co jest zgodne z dobrą praktyką projektowania siłowników pneumatycznych, gdzie zaleca się stosowanie średnic tłoków, które nie tylko spełniają minimalne wymogi, ale także biorą pod uwagę zmiany ciśnienia i potencjalne obciążenia dynamiczne. Przykładem zastosowania tego rodzaju obliczeń jest dobór siłowników w automatyce przemysłowej, gdzie precyzyjne parametry są kluczowe dla poprawnego działania systemu.
Wybór średnicy tłoka mniejszej niż 50 mm prowadzi do niedostatecznej siły, która nie spełnia wymagań określonych w pytaniu. Na przykład średnica 40 mm może wydawać się odpowiednia, jednak po obliczeniach okazuje się, że siła uzyskana z tej średnicy przy ciśnieniu 4 bary wynosi jedynie około 502 N, co jest blisko dolnej granicy, ale nie uwzględnia ewentualnych wahań ciśnienia czy obciążeń dynamicznych. Podobnie, średnice 32 mm i 50 mm również nie spełniają warunków, gdyż ich wyliczone siły nie osiągają wymaganego zakresu. Często błędna interpretacja polega na myśleniu, że wystarczy osiągnąć minimalną wartość siły. W praktyce wartości te powinny zyskiwać zapas, aby zapewnić prawidłowe działanie systemu w warunkach zmiennych. W przemyśle używa się standardowych tabel z danymi technicznymi, które zawierają zalecane średnice dla określonych sił i ciśnień. Niezrozumienie tych standardów i zasady obliczeń prowadzi do wyboru komponentów, które są niewystarczające do aplikacji. Kluczowym błędem jest także zapominanie o wpływie temperatury i innych czynników na zmiany ciśnienia i wytrzymałość materiałów, co w końcu przekłada się na bezpieczeństwo i efektywność operacyjną systemów pneumatycznych. Dlatego należy stosować się do odpowiednich norm branżowych oraz przeprowadzać dokładne obliczenia, aby uniknąć ewentualnych awarii lub niesprawności urządzeń.

Wymagane logowanie

Ocenianie trudności pytań jest dostępne tylko dla zalogowanych użytkowników. Zaloguj się, aby skorzystać z pełni możliwości platformy.

Twoja ocena pomoże innym uczniom w przygotowaniu do egzaminu, a Tobie pozwoli na dostęp do spersonalizowanych statystyk.

Zgłoś błąd w pytaniu

Rozwiń sekcję i zmień pole, którego dotyczy błąd. Wysłane zostaną tylko zmienione sekcje.

Błędna kwalifikacja
Błąd w treści pytania
Błąd w treści odpowiedzi
Błąd w obrazie
Dane kontaktowe (opcjonalnie)
Podaj email, jeśli chcesz otrzymać informację o rozpatrzeniu zgłoszenia.