這是什麼工具
氣壓缸推力計算器能依照供應的空氣壓力與氣壓缸的缸徑,算出氣壓缸理論上能輸出的力量。由於物理原理放諸四海皆準,這個工具不受地區限制——只要選擇你的壓力錶上顯示的單位(bar、psi 或 kPa)即可。
使用方法
輸入空氣壓力並選擇單位,接著以毫米(mm)填入氣壓缸的缸徑。若要計算回程(拉力),請一併輸入活塞桿的直徑——活塞桿會佔去部分活塞受壓面積,使桿側的有效作用面積變小。若不需要計算拉力,將活塞桿直徑保持為 0 即可。
公式說明
力等於壓力乘以面積:\(F = P \times A\)。活塞端面是一個圓形,因此面積為 \(A = \frac{\pi}{4} \cdot d^{2}\)。伸出(推出)行程使用完整的缸徑面積;回程(縮回)時則要扣除活塞桿的截面積,得到環形面積 \(A = \frac{\pi}{4}(d^{2} - d_{r}^{2})\)。將壓力換算為帕斯卡(\(1\,\text{bar} = 100{,}000\,\text{Pa}\)、\(1\,\text{psi} \approx 6894.76\,\text{Pa}\)、\(1\,\text{kPa} = 1000\,\text{Pa}\))、面積換算為平方公尺,計算結果即為牛頓(N)。
$$\begin{gathered} F_{push} = P \cdot \frac{\pi}{4}\,D^{2} \qquad F_{pull} = P \cdot \frac{\pi}{4}\left(D^{2} - d^{2}\right) \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} P &= \text{Pressure (bar)} \times 100000 \\ D &= \text{Bore (mm)} / 1000 \\ d &= \text{Rod (mm)} / 1000 \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
實際範例
以缸徑 50.8 mm、壓力 100 psi 的氣壓缸為例:
$$P = 100 \times 6894.757 = 689{,}475.7\,\text{Pa}$$$$A = \frac{\pi}{4}(0.0508)^{2} = 0.0020268\,\text{m}^{2}$$$$F_{push} = 689{,}475.7 \times 0.0020268 \approx 1397.45\,\text{N}$$若缸徑放大為原本的 2.5 倍,等效面積增加,輸出力也會等比例提升。
常見問題
這是實際的工作力量嗎?不是——這是理論上的靜態力。實際輸出會因密封件摩擦(通常損失約 3–10%)以及排氣側的背壓而較低。
為什麼拉力會小於推力?因為活塞桿在桿側佔去了部分活塞面積,使縮回行程中真正承受壓力的面積變小。
我該用哪一個單位?直接使用你的調壓閥壓力錶所顯示的單位即可,計算器會在內部自動換算為帕斯卡。