유압 실린더 계산기

압력 × 유효 면적입니다. 전진할 때는 피스톤 전체가 압력을 받아 π·D²/4이고, 후진할 때는 로드가 자리를 차지해 π·(D²−d²)/4로 줄어듭니다. 압력을 kgf/cm²로, 면적을 cm²로 두면 곱한 값이 그대로 kgf라 암산하기 좋습니다. 200bar(약 204kgf/cm²)에 보어 100mm(78.5cm²)면 약 16,000kgf, 즉 16톤입니다.

로드가 차지한 만큼 압력을 받는 면적이 줄기 때문입니다. 보어 100mm에 로드 56mm라면 면적이 78.5cm²에서 53.9cm²로 줄어 추력이 69%가 됩니다. 반대로 속도는 같은 유량을 더 작은 면적에 밀어 넣는 셈이라 1.46배 빨라집니다. 힘과 속도가 정확히 반대로 움직여서 곱하면 1이 되는데, 일률은 압력 × 유량이라 방향과 무관하기 때문입니다.

로드측에서 나온 기름을 탱크로 버리지 않고 캡측으로 돌려 넣는 배관입니다. 양쪽에 같은 압력이 걸리므로 남는 힘은 면적 차이만큼인데, 그 차이가 정확히 로드 단면적 π·d²/4입니다. 힘은 크게 줄지만 펌프는 그 작은 면적만 채우면 되니 속도가 확 빨라집니다. 프레스가 공회전 구간을 빠르게 내려오다가 물건에 닿는 순간 보통 회로로 바뀌는 것이 이 원리입니다.

유량 ÷ 유효 면적입니다. 60L/min을 78.5cm²에 밀어 넣으면 초당 127mm입니다. 반대로 목표 속도가 정해져 있으면 필요한 유량이 면적 × 속도로 나옵니다. 실린더를 키우면 힘은 세지지만 같은 속도를 내려면 펌프 유량도 그만큼 늘어야 한다는 뜻이라, 보어를 키우는 결정은 펌프 용량까지 함께 봐야 합니다.

보어의 1/√2, 즉 약 70%로 하면 차동 전진 속도와 후진 속도가 같아집니다. 그 지점에서 로드 단면적이 로드측 면적과 정확히 같아지기 때문입니다. 왕복 속도를 맞춰야 하는 장비에서 이 비율을 쓰며, 실제로는 로드의 좌굴 강도와 인장 하중도 함께 봐야 합니다. 굵은 로드는 후진 추력을 깎지만 좌굴에는 강합니다.

배압과 마찰이 빠져 있기 때문입니다. 실제로는 반대쪽 포트에서 기름이 빠져나가며 배압이 걸려 추력을 몇 %씩 깎고, 관로와 밸브의 압력강하도 더해집니다. 씰 마찰은 저압일수록 비중이 큽니다. 이 계산기의 값은 이상적인 조건의 상한이므로, 설계에는 여유를 두고 실측으로 확인하시기 바랍니다.