kgf への換算・押す力と引く力・余裕の見方・単動形などの質問です。
内径と使用圧力から押出し・引込みの推力
推力を kgf で知りたいときは
SMC の資料は、重力単位への換算を 1 N ≒ 0.102 kgf、1 kgf ≒ 9.8 N としています。この計算は 1 kgf ＝ 9.80665 N で換算し、有効数字3桁で「≒ 50.1 kgf」のように表示します。チューブ内径 50 mm・0.5 MPa の理論出力 981.7 N は、約 100 kgf です。
圧力の換算は 1 MPa ≒ 10.2 kgf/cm²、1 kgf/cm² ≒ 0.098 MPa です。0.5 MPa は約 5.1 kgf/cm² です。
押す力と引く力は、どちらが大きいですか
同じ使用圧力なら、押出し側のほうが大きくなります。引込み側の受圧面積は、ピストンロッドの断面積の分だけ小さいからです。引込み側の推力は押出し側の 1 − (d ÷ D)² 倍で、チューブ内径 50 mm・ピストンロッド径 20 mm なら 84.0%、チューブ内径 63 mm・ピストンロッド径 20 mm なら 89.9% です。
押しと引きで同じ負荷のときは、どちらで選びますか
SMC の機種選定手順は「水平で押、引とも同負荷の場合は引き側で選定してください。」としています。引込み側の推力のほうが小さいので、引込み側で足りれば押出し側も足ります。
推力にどれくらい余裕（安全率）を見ればよいですか
SMC の資料は、余裕を負荷率で見込みます。負荷率を掛けた推力が負荷以上になるように選ぶので、理論出力は負荷の 1 ÷ η 倍以上になります。
- 負荷率 0.7: 理論出力は負荷の 1.43 倍以上
- 負荷率 0.5: 理論出力は負荷の 2.00 倍以上
- 負荷率 0.4: 理論出力は負荷の 2.50 倍以上
- 負荷率 0.3: 理論出力は負荷の 3.33 倍以上
- 負荷率 0.2: 理論出力は負荷の 5.00 倍以上
負荷率は、静的作業 0.7 以下、負荷の垂直～水平作動 0.5 以下、ガイドに乗った負荷の水平作動 1 以下です。特に高速で作動する場合は、さらに下げます。
使用圧力は、空気源の圧力で計算してよいですか
SMC の機種選定手順は「一般的には、レギュレータ（減圧弁）で空気源圧力の85％に設定します。」としています。シリンダに掛かるのはレギュレータで設定した圧力なので、その圧力で計算します。空気源の圧力で計算すると、推力を大きく見積もります。
スプリングで戻る単動形でも使えますか
この計算は複動形の式です。SMC の資料1 は、単動押出し形を F1 ＝ η × (A1 × P − f2)、F2 ＝ η × f1、単動引込み形を F1 ＝ η × f1、F2 ＝ η × (A2 × P − f2) としています（f1 はスプリング反力の第1次、f2 は第2次）。スプリング反力はシリーズとストロークで違うので、SMC の表で確かめてください。
油圧シリンダの効率はいくつで計算しますか
日進 参考資料（油圧の計算式）は、シリンダ効率を 0.85〜0.95 としています。この計算では 0.95・0.9・0.85 から選びます。効率を 1 にした理論出力も並べて表示するので、効率の違いでどれくらい変わるかを比べられます。
カタログの表の数と少し違うのはなぜですか
カタログの受圧面積の表や理論出力表は、有効数字3桁などに丸めた数です。この計算は受圧面積を π／4 × D² で丸めずに計算するので、末尾の数が違うことがあります。違いは 1% より小さく、「エアシリンダの推力表」の話題に例を書きました。
出典
内径と使用圧力から押出し・引込みの推力