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エアシリンダの推力と負荷率の計算
ボア径・ロッド径・供給圧力から押し・引きの理論推力を求め、必要な力との比（負荷率）を確かめます。必要な力と許容する負荷率から、ボア径の候補も出します。
入力
結果
入力すると、ここに結果が出ます。
参考
- Hydraulics and Pneumatics（NPTEL 112106175）Module 2 Lecture 12「Hydraulic Actuators」・NPTEL（インド工科大学などの公開講義）・1.4 Cylinder Force, Velocity and Power（p.11–12：押しは圧力 × ピストンの面積、引きは圧力 × 環状の面積）・資料を開く
油圧シリンダの節です。力 = 圧力 × 受圧面積の式は空気圧でも同じですが、推力効率（負荷率）は載っていません。 - エアシリンダの推力と調整の勘所（エア駆動アクチュエータと周辺技術-4）・ミスミ・技術情報。推力（受圧面積 × 使用圧力 × 推力効率、引込み側の受圧面積）・資料を開く
参考先は MechOwl が独自に選んだもので、参考先が推奨・保証するものではありません。
解説
エアシリンダの理論推力は、供給圧力（ゲージ圧）と受圧面積の積です。押し（ロッドが出る向き）はボア径の円の面積、引き（戻る向き）はロッドの分を除いた輪の面積になります。負荷率は必要な力 ÷ 理論推力で、実際には摩擦や動作中の圧力の低下があるため、余裕を持たせた値以下になるよう選びます。
使い方
「理論推力と負荷率」ではボア径・ロッド径・使う向き・供給圧力を入れ、必要な力と許容する負荷率を入れると判定と余裕を表示します。「ボア径の候補」では、必要な力・供給圧力・許容する負荷率から必要なボア径と、標準の内径の候補を出します。
例題（手計算）
例題 1：ボア径 50・ロッド径 20・0.5 MPa・必要な力 400 N（押し・引き）
A_h = π × 50² / 4 = 1,963.5 mm²、A_r = π × (50² − 20²) / 4 = 1,649.3 mm²。押し 0.5 × 1,963.5 = 981.7 N、引き 0.5 × 1,649.3 = 824.7 N。負荷率は押し 400 / 981.7 = 40.74 %、引き 400 / 824.7 = 48.50 %。
例題 2：必要な力 491 N・0.5 MPa・許容する負荷率 50 % のボア径
D_req = √(4 × 491 / (π × 0.5 × 0.5)) = 50.006 mm。φ50 は押し 981.7 N で負荷率 50.01 %（許容 50 % をわずかに超える、余裕 0.9997）、φ63 は 1,558.6 N で負荷率 31.50 %（余裕 1.59）。
例題 3：ボア径 50・押し・0.5 MPa・負荷率がちょうど 50 %
必要な力 = 0.5 × 981.75 = 490.87 N なので負荷率はちょうど 50 %。上限ちょうどは含むので「入力条件内で条件を満たす」。
例題 4：ボア径 50・押し・0.5 MPa・必要な力 1200 N（不足）
押しの理論推力 981.7 N より必要な力 1,200 N が大きい（負荷率 122.2 %）ので「入力条件内で不足」。
例題 5：ボア径 50・ロッド径 20・0.5 MPa・背圧 0.05 MPa（押し）
押し = 0.5 × 1,963.5 − 0.05 × 1,649.3 = 981.7 − 82.5 = 899.3 N。
例題 6：必要な力 30 kN・0.5 MPa・許容する負荷率 50 %（候補の内径を超える）
D_req = √(4 × 30,000 / (π × 0.5 × 0.5)) = 390.9 mm。このページの内径の候補は φ300 までなので「適用範囲外」。
例題 7：ロッド径 50 がボア径 50 以上（計算できない）
ロッド径がボア径以上では引き側の受圧面積が 0 以下になる。食い違いの入力として計算せず、入力エラーとする。
よくある間違い
- 元圧で計算する：シリンダの直前（レギュレータの二次側）の圧力で計算します。
- 引きを押しと同じ力で見る：引きはロッドの分だけ受圧面積が小さく、推力も小さくなります。
- 負荷率 100 % まで使う：摩擦・圧力の低下・速度の分の余裕が要ります。
よくある質問
- 動作の速さや到達の時間は分かりますか。
- 分かりません。推力からは決まらず、配管・弁・スピードコントローラの条件で決まります。
- 垂直の軸で落下を防げるかは。
- このページは判定しません。保持・落下防止は別に確かめてください。
適用範囲
片ロッド形の複動シリンダの理論推力と負荷率、押し側のボア径の候補。
この計算で扱わないこと：
- 動作の速さ・到達の時間（推力からは決まりません）
- 保持・垂直の軸の落下防止の判定
- 横荷重・座屈・クッションの能力
- 単動（ばね戻り）・両ロッド・タンデムのシリンダ