공압 실린더 추력 계산기
보어·로드 지름·압력으로 공압 실린더의 이론 출력(미는 쪽·당기는 쪽, N·kgf)을 계산하고, 필요한 힘·부하율로 SMC 표의 보어를 고릅니다.
계산식
- 이론 출력 F = P × A (N = MPa × mm²)
- 미는 쪽 A1 = π × D² ÷ 4, 당기는 쪽 A2 = π × (D² − d²) ÷ 4
- 필요한 힘을 낼 때: F = η × A × P → A = F ÷ (η × P)
- 1 kgf = 9.806 65 N, 1 MPa = 10 bar ≈ 10.2 kgf/cm² ≈ 145 psi
부하율 η (SMC 기준)
| 쓰임 | 부하율 |
|---|---|
| 정적 — 클램프, 저속 압입 | 0.7 이하 |
| 동적 — 부하를 수직·수평으로 움직임 | 0.5 이하 (고속이면 0.4·0.3·0.2 로 더 낮춤) |
| 동적 — 가이드 위에서 수평 이동 | 1 이하 |
부하율은 실린더 안의 패킹·베어링 저항과 움직일 때 배기 쪽 압력 같은 «이론 출력에 없는 힘» 을 빼 두는 여유입니다. SMC 는 압력을 보통 공급 압력의 85 % 로 레귤레이터에 두라고 적습니다.
복동 실린더 이론 출력 (SMC Data 3 표에서 ø20~ø100)
| 보어 / 로드 (mm) | 미는 쪽 면적 mm² | 당기는 쪽 면적 mm² | 0.5 MPa 미는 쪽 N | 0.5 MPa 당기는 쪽 N | 0.7 MPa 미는 쪽 N |
|---|---|---|---|---|---|
| ø20 / 8 | 314 | 264 | 157 | 132 | 220 |
| ø25 / 10 | 491 | 412 | 246 | 206 | 344 |
| ø32 / 12 | 804 | 691 | 402 | 346 | 563 |
| ø40 / 14 | 1,260 | 1,100 | 630 | 550 | 882 |
| ø50 / 20 | 1,960 | 1,650 | 980 | 825 | 1,370 |
| ø63 / 20 | 3,120 | 2,800 | 1,560 | 1,400 | 2,180 |
| ø80 / 25 | 5,030 | 4,540 | 2,520 | 2,270 | 3,520 |
| ø100 / 30 | 7,850 | 7,150 | 3,930 | 3,580 | 5,500 |
SMC 표처럼 면적을 유효 숫자 3자리로 반올림한 뒤 압력을 곱하고 다시 3자리로 적었습니다. 위 계산기는 반올림하지 않은 면적을 써서 끝자리가 조금 다를 수 있습니다.
SMC 선정 예제 (같은 결과가 나오는지 시험으로 확인)
- 예제 1 — 정적으로 1000 N 을 눌러야 함, 부하율 0.7, 0.5 MPa, 미는 쪽: 필요 면적 2857 mm² → ø63.
- 예제 2 — 가이드 위의 30 kg 을 수평으로 움직임, 부하율 1, 0.4 MPa, 힘이 작은 당기는 쪽: → ø40.
- 예제 3 — 100 kg 을 수직으로 끌어올림, 부하율 0.5, 0.5 MPa, 당기는 쪽: → ø80.
읽는 법
- 당기는 쪽은 로드 단면만큼 면적이 작아 힘도 작습니다. 부하를 양쪽으로 움직이면 작은 쪽(당기는 쪽)으로 고릅니다.
- 압력은 실린더에 실제로 걸리는 압력입니다. 공급 압력이 떨어지는 때(여러 대가 동시에 움직일 때 등)를 생각해 낮은 쪽 값을 넣습니다.
- 이론 출력은 정지 상태의 힘입니다. 속도·쿠션·충돌 에너지는 이 계산에 들어 있지 않으니 카탈로그의 허용 운동 에너지 표를 따로 봅니다.
자주 묻는 것
실린더 추력 공식은?
이론 출력 F(N) = 압력 P(MPa) × 피스톤 면적 A(mm²) 입니다. ø50 실린더에 0.5 MPa 면 면적 1963 mm² × 0.5 = 약 982 N(약 100 kgf)입니다. 당기는 쪽은 로드 면적을 뺀 면적으로 계산합니다.
ø40 실린더 0.5 MPa 면 몇 kg?
미는 쪽 면적 1257 mm² × 0.5 MPa = 약 628 N, 약 64 kgf 입니다. 부하를 움직이는 동적 사용이면 부하율 0.5 를 곱해 약 32 kgf 까지 봅니다.
부하율은 왜 곱하나요?
실린더 안의 마찰과 배기 압력 때문에 실제 힘은 이론 출력보다 작습니다. SMC 는 정적 0.7 이하, 동적 0.5 이하, 가이드 위 수평 이동 1 이하를 기준으로 줍니다.
압력 단위가 bar·kgf/cm² 면?
위 «사용 압력» 단위를 바꾸면 됩니다. 0.5 MPa = 5 bar ≈ 5.1 kgf/cm² ≈ 72.5 psi 입니다.
압력 단위를 따로 바꾸려면 압력 단위 변환기. 보어 고르는 순서와 부하율은 공압 실린더 추력과 부하율 가이드. 그 실린더가 쓰는 압축 공기 양은 공압 실린더 공기 소비량 계산기, 진공 패드로 집는 힘은 진공 패드 흡착력 계산기.
근거
식·부하율·선정 예제는 SMC «Best Pneumatics» 기술 자료 «Air Cylinders Model Selection» 과 «Technical Data 1: Bore Size Selection», 표는 «Technical Data 3: Theoretical Output Table»(SMC 공식 사이트 PDF)에서 옮겼고, SMC CLQ 카탈로그의 이론 출력 표와 함께 이 계산기가 같은 값을 내는지 시험으로 확인했습니다. 1 kgf = 9.806 65 N 은 NIST SP 811 의 표준 중력 가속도입니다. 로드 지름·최고 사용 압력은 시리즈마다 다르니 쓰는 실린더의 카탈로그를 보세요.