シリンダ計算機

用途

空圧・油圧シリンダの前進・後進推力と、1ストロークあたりの消費空気量・毎分消費流量をまとめて求めます。ボア選定や圧力余裕の確認、コンプレッサ・バルブ容量の見積りなど、アクチュエータ設計の初期に素早く仕様を把握できます。

主な式

前進（ヘッド側）面積 Ap=π/4·D²、後進（ロッド側）環状面積 Ar=π/4·(D²−d²)。1 MPaは1 N/mm²なので、推力はそのままN単位で前進 Fp=P·Ap、後進 Fr=P·Arとなります。1ストロークの消費空気は V=A·L、毎分消費流量は Q=A·L·n（nは毎分サイクル数）です。

入力値

Dはシリンダ内径（ボア, mm）、dはピストンロッド径（mm）、Pは供給圧力（MPa, ゲージ圧）、Lはストローク（mm）、nは毎分サイクル数（回/min）です。後進面積はロッド断面を差し引くため常に前進より小さく、後進の推力・消費空気もその分減ります。

計算例

D=50, d=20, P=0.5MPa, L=100mm, n=10回/min とすると Ap=π/4·50²=1963.5mm²、Ar=π/4·(50²−20²)=1649.3mm²。前進推力 Fp=0.5·1963.5≈982N（約100kgf）、後進 Fr=0.5·1649.3≈825N（約84kgf）、前進1ストロークの消費空気 V=1963.5·100/10⁶≈0.196L、毎分消費流量 Q=0.196·10≈117.8L/min となります。

注意事項

ここでの推力は摩擦・背圧を無視した理論値なので、実設計では有効推力を50〜70%程度と見込み、負荷に対して安全率を確保してください。消費空気・消費流量はストローク体積基準の自由空気換算値で、実際の標準大気消費量はゲージ圧による圧縮比（おおむね(P+0.1)/0.1）の分だけ大きくなります。コンプレッサ容量の見積りに反映してください。