シリンダ仕様
標準ボアサイズ
ボア径 D
63.0 mm
ロッド径 d
20.0 mm
ストローク L
100 mm
供給圧力 P
0.50 MPa
機械効率 η
85.0 %
運転条件
サイクル回数
20 回/min
同時動作シリンダ数
3 本
配管内径
10.0 mm
配管長さ
5.0 m
—
前進推力 (N)
—
後退推力 (N)
—
1サイクル消費量 (NL)
—
必要流量 (NL/min)
—
コンプレッサ容量 (kW)
—
配管圧力降下 (kPa)
| 項目 | 値 | 単位 |
|---|---|---|
| 前進推力（理論） | — | N |
| 前進推力（実際） | — | N |
| 後退推力（実際） | — | N |
| ボア断面積 | — | cm² |
| ロッド側断面積 | — | cm² |
| 1ストローク消費量（前進） | — | NL |
| 1ストローク消費量（後退） | — | NL |
| 1サイクル消費量 | — | NL |
| 全体必要流量（×シリンダ数） | — | NL/min |
| 配管流速概算 | — | m/s |
| 配管圧力降下 | — | kPa |
計算理論メモ
シリンダ推力：
$$F_{\text{adv}} = \frac{\pi}{4}D^2 \cdot P \cdot \eta, \quad F_{\text{ret}} = \frac{\pi}{4}(D^2 - d^2) \cdot P \cdot \eta$$空気消費量（標準状態換算）：
$$Q_{\text{std}} = \frac{P_{\text{abs}}}{P_{\text{atm}}} \cdot \frac{\pi}{4}D^2 \cdot L \quad \text{[NL/stroke]}$$Hagen-Poiseuille近似（配管圧損）：
$$\Delta P \approx \frac{7.57 \cdot Q^2 \cdot L \cdot \rho}{d^5 \cdot P}$$
設計指針： 配管流速は5〜10 m/s以下を目標。シリンダ最低作動圧は0.15〜0.2 MPa（機種による）。コンプレッサ容量には最大瞬時流量の1.5〜2倍の余裕を見込む。
エンジニア会話 — 「空気圧シリンダって前進と後退で力が違うの？」
🧑🎓 「シリンダの推力計算してたら、前進と後退で値が違うんですけど、なぜですか？」
🎓 「複動シリンダはロッドが片方から出てるだろ？前進側（ヘッド側）はボア径全体に圧力がかかるが、後退側（ロッド側）はロッドの分だけ受圧面積が小さくなるんだ。だから後退推力の方が小さい。」
🧑🎓 「じゃあロッド径が太いほど後退側の推力が下がるんですね。どのくらいの差が出るんですか？」
🎓 「ボア63mm、ロッド20mmの典型例だと面積比で（63²−20²）/63² ≈ 90%。つまり後退推力は前進の約90%だ。でもロッド径が大きい（例えばボア63mm、ロッド40mm）場合は（63²−40²）/63² ≈ 60%まで下がる。」
🧑🎓 「空気消費量の計算も難しそうで…。大型工場のコンプレッサって何を見て選ぶんですか？」
🎓 「ざっくり言うと全シリンダの1分あたり消費NL/minを足し上げて、1.5〜2倍の余裕をかけて吐出量（m³/min）を決める。コンプレッサの消費電力は吐出量1m³/minあたり約7〜8kWが目安。工場全体で圧縮空気コストは電気代の20〜30%を占めることも多い。」