液壓缸推力計算機

此 液壓缸推力計算機 可根據您的 系統壓力、缸徑 和 活塞桿直徑，計算出液壓缸產生的 推力（延伸力） 和 拉力（回程力）。由於在回程行程中活塞桿阻擋了部分活塞表面，因此拉力總是低於推力 —— 本工具會顯示這兩者、面積詳細拆解、差動比，以及清晰的動態橫截面示意圖，讓您能確切了解其原因。

液壓缸出力如何運作

液壓缸將流體壓力轉化為線性出力。其支配關係非常簡單，即 出力 = 壓力 × 面積。核心的關鍵在於，「面積」在不同的移動方向上是不同的：

• 推 / 延伸： 受壓流體作用於整個活塞面 —— 亦即完整的 缸徑 面積。
• 拉 / 回程： 流體進入活塞桿側，此時活塞桿本身佔據了活塞的中心位置。壓力只能作用在剩餘的圓環形 環形 面積上，因此出力較小。

液壓缸出力公式

其中 \(P\) 是系統壓力，\(D\) 是缸徑（活塞直徑），\(d\) 是活塞桿直徑，皆使用一致的單位。在 SI 單位中，以帕斯卡（Pascal）表示的壓力乘以以平方公尺表示的面積，即可得到以牛頓（N）為單位的出力。

計算範例

以一個 63 mm 缸徑、35 mm 活塞桿、工作壓力為 150 bar (15 MPa) 的液壓缸為例：

• 缸徑面積 = π/4 × 0.063² = 0.003117 m²。推力 = 15,000,000 Pa × 0.003117 = 46.8 kN（約 4.77 公噸力）。
• 環形面積 = π/4 × (0.063² − 0.035²) = 0.002155 m²。拉力 = 15,000,000 × 0.002155 = 32.3 kN。
• 差動比 = 0.003117 / 0.002155 ≈ 1.45 : 1 —— 在相同的油壓流量下，該液壓缸的回程速度比延伸速度快約 45%，而出力約為推力的 69%。

缸徑與活塞桿快速參考表（在 150 bar 壓力下）

以上數值皆為理論值且經過四捨五入；在扣除油封摩擦力後，實際輸出通常為這些數值的 90–95%。

什麼是差動（再生）比？

差動比是指 缸徑面積除以環形面積 的比值。它具有雙重含義：在固定的泵浦流量下，它既是推力與拉力的比值，也是回程與延伸的速度比。常見的 2:1 液壓缸回程速度是延伸速度的兩倍，但出力只有一半。設計人員在 再生 回路中充分利用了這一點，將活塞桿側的油導回無桿側，以加快延伸行程的速度。

什麼會影響實際的液壓缸出力？

如何使用此計算機

1. 輸入系統壓力： 輸入您的液壓壓力並選擇單位（bar、psi、MPa 或 kPa）。
2. 輸入缸徑與活塞桿直徑： 輸入液壓缸缸徑和活塞桿直徑，然後選擇 mm、cm 或 inches。
3. 選擇輸出單位： 選擇結果要顯示為 N、kN、lbf、kgf 或公噸力（tonne-force）。
4. 點擊計算： 讀取推力和拉力、動態橫截面、面積詳細拆解、多單位對照表以及完整的逐步解決方案。

常見問題解答

如何計算液壓缸出力？

出力等於壓力乘以活塞的有效面積。對於推力（延伸）行程，使用完整的缸徑面積 A = π/4 × 缸徑²。對於拉力（回程）行程，需要先扣除活塞桿面積，因此 A = π/4 × (缸徑² − 活塞桿²)。然後 出力 = 壓力 × 面積。

為什麼拉力會小於推力？

在回程行程中，活塞桿佔據了部分活塞面，因此壓力只能作用在剩餘的圓環形面積上。由於該面積小於完整的缸徑面積，所以在相同的系統壓力下，拉力總是低於推力。

什麼是差動或再生比？

它是缸徑面積除以環形面積的比值。在固定的泵浦流量下，它既等於推力與拉力的比值，也等於回程與延伸的速度比。2:1 的比值意味著液壓缸的回程速度是延伸速度的兩倍，但出力只有一半。

我應該使用工作壓力還是最大壓力？

評估實際輸出出力時，請使用液壓缸在工作期間承受的實際工作壓力；在檢查液壓缸、安裝座和結構的最壞情況負載時，請使用系統溢流壓力或最大壓力。此計算機提供的是理論出力；實際的液壓缸會因為油封摩擦而損失幾個百分點。

這個計算機有把摩擦力和效率計算在內嗎？

沒有。它返回的是根據壓力和面積計算出的理想理論出力。實際的液壓缸由於油封和軸承的摩擦，通常只能輸出該值的 90% 到 95% 左右，因此在為關鍵負載估算尺寸時請加上安全係數。

這可以用於氣壓（空氣）缸嗎？

可以。任何流體動力缸的出力公式都是相同的，因此它也適用於氣缸。只需輸入您選擇的單位的空氣壓力以及缸徑和活塞桿直徑即可。

額外資源

• 液壓缸 - 維基百科（英文）
• 帕斯卡原理 - 維基百科（英文）