Zostań w temacie i policz dalej
Po obliczeniu siły warto dobrać średnicę tłoka dla wymaganego obciążenia, a potem przejść do materiałów całego pakietu Hydrauliki siłowej.
Jak obliczyć siłę siłownika hydraulicznego? Wzór na wysuw i powrót
Podstawowa zależność jest prosta: siła hydrauliczna jest iloczynem ciśnienia i efektywnej powierzchni, na którą działa olej. Dla jednostek użytych w kalkulatorze wygodny zapis ma postać:
Dla wysuwu ciśnienie działa na pełną powierzchnię tłoka:
Przy powrocie część powierzchni zajmuje tłoczysko, dlatego pole efektywne jest mniejsze:
- p - ciśnienie przy siłowniku [bar],
- D - średnica tłoka [mm],
- d - średnica tłoczyska [mm],
- A - efektywna powierzchnia [mm²],
- F - siła [kN].
Jeśli ciśnienie wpiszesz w MPa, kalkulator najpierw przelicza je na bar według zależności 1 MPa = 10 bar. Następnie oblicza osobno pełne pole tłoka i pole pierścieniowe po stronie tłoczyska.
Jeśli po stronie odpływu występuje przeciwciśnienie, jego siła działa przeciwnie do ruchu. Dlatego kalkulator może odjąć siłę od przeciwciśnienia: przy wysuwie od siły po stronie pełnego tłoka odejmuje ciśnienie działające na pole pierścieniowe, a przy powrocie od siły na polu pierścieniowym odejmuje ciśnienie działające na pełne pole tłoka.
Opcjonalna sprawność mechaniczna jest dodatkowym założeniem użytkownika. Przy 100% kalkulator nie pomniejsza siły hydraulicznej netto. Jeśli wpiszesz np. 95%, wynik netto zostanie pomnożony przez 0,95.
Przykład: dla p = 160 bar, D = 63 mm, d = 36 mm, przeciwciśnienia 0 bar i sprawności 100% pole tłoka wynosi około 3117,25 mm², a pole po stronie tłoczyska około 2099,37 mm². Siła wysuwu wynosi około 49,88 kN, a powrotu około 33,59 kN.
Ile ton ma siłownik hydrauliczny przy danym ciśnieniu?
W praktyce siłę siłownika często opisuje się w tonach siły, choć podstawową jednostką SI jest niuton. Kalkulator przelicza kN na tony siły przy użyciu standardowego przyspieszenia ziemskiego.
Wartość „5 ton siły” nie oznacza jednak automatycznie, że można bezpiecznie podnosić masę 5 ton. O rzeczywistym doborze decydują również geometria maszyny, kierunek obciążenia, mocowania, współczynnik bezpieczeństwa, wyboczenie tłoczyska, ciśnienie dopuszczalne i warunki dynamiczne.
kN na tony siły - szybkie przeliczenie
Jeżeli znasz już siłę w kN i chcesz tylko odczytać jej przybliżony odpowiednik w tonach siły, użyj zależności t siły = kN / 9,80665.
| Siła [kN] | Około [t siły] | Siła [kN] | Około [t siły] |
|---|---|---|---|
| 20 kN | 2,04 t | 100 kN | 10,20 t |
| 30 kN | 3,06 t | 160 kN | 16,32 t |
| 50 kN | 5,10 t | 200 kN | 20,39 t |
| 88 kN | 8,97 t | 400 kN | 40,79 t |
To przeliczenie jednostki siły. Nie jest to automatycznie dopuszczalna masa ładunku dla maszyny ani siłownika.
Dlaczego siła powrotu jest mniejsza?
Podczas powrotu olej działa na powierzchnię pierścieniową. Od pełnej powierzchni tłoka trzeba odjąć pole przekroju tłoczyska.
Przy takim samym ciśnieniu zasilania i podobnym przeciwciśnieniu większe tłoczysko oznacza mniejszą siłę powrotu względem wysuwu.
Co oznacza przeciwciśnienie?
Przeciwciśnienie to ciśnienie po stronie, z której olej odpływa podczas ruchu. Działa ono przeciwnie do siły napędzającej i zmniejsza siłę hydrauliczną netto.
Jeśli go nie znasz, zostaw 0 bar i traktuj wynik jako teoretyczny. Jeśli masz pomiar ciśnienia na obu portach siłownika, wpisz go w opcjach dokładniejszego wyniku.
Jakie ciśnienie i sprawność wpisać?
Do pola ciśnienia zasilania wpisuj ciśnienie dostępne przy odpowiednim porcie siłownika podczas ruchu. Maksymalne ciśnienie pompy lub nastawa zaworu przelewowego nie musi być tym samym, co ciśnienie rzeczywiście działające na tłok.
Sprawność mechaniczna jest opcjonalnym pomniejszeniem wyniku po uwzględnieniu ciśnienia po obu stronach tłoka. Kalkulator nie narzuca jednej uniwersalnej sprawności. Jeśli nie masz danych producenta, pomiaru albo własnego założenia projektowego, zostaw 100% i traktuj wynik jako siłę hydrauliczną wynikającą z podanych ciśnień i pól.
Jeżeli przeciwciśnienie jest na tyle wysokie, że wynik netto dla danego kierunku jest równy lub mniejszy od zera, kalkulator pokaże, że nie ma dodatniej siły dostępnej w tym kierunku.
Ciekawostka
Podwojenie średnicy tłoka przy tym samym ciśnieniu daje czterokrotnie większą powierzchnię, a więc w modelu teoretycznym również czterokrotnie większą siłę. Wynika to z zależności pola koła od kwadratu średnicy.
Siła siłownika hydraulicznego - zadania z rozwiązaniami
Treść zadania jest widoczna od razu. Najpierw spróbuj policzyć wynik samodzielnie, a następnie rozwiń rozwiązanie.
Siłownik ma tłok o średnicy D = 50 mm i pracuje przy ciśnieniu 100 bar. Oblicz teoretyczną siłę wysuwu.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Pole tłoka: A = π·50²/4 ≈ 1963,50 mm².
Siła: F = 100·1963,50/10 000 ≈ 19,63 kN.
W tonach siły: 19,63/9,80665 ≈ 2,00 t.
Odpowiedź: siła wysuwu ≈ 19,63 kN, czyli około 2,00 t siły.
Dla siłownika D = 63 mm, d = 36 mm i p = 160 bar oblicz siłę wysuwu oraz powrotu.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Awysuw = π·63²/4 ≈ 3117,25 mm².
Apowrót = π·(63²-36²)/4 ≈ 2099,37 mm².
Fwysuw = 160·3117,25/10 000 ≈ 49,88 kN.
Fpowrót = 160·2099,37/10 000 ≈ 33,59 kN.
Odpowiedź: wysuw ≈ 49,88 kN, powrót ≈ 33,59 kN.
Siłownik ma D = 80 mm i d = 45 mm. Ciśnienie wynosi 20 MPa. Oblicz teoretyczną siłę wysuwu i powrotu.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
20 MPa = 200 bar.
Awysuw = π·80²/4 ≈ 5026,55 mm², a Apowrót = π·(80²-45²)/4 ≈ 3436,12 mm².
Fwysuw ≈ 100,53 kN, Fpowrót ≈ 68,72 kN.
Odpowiedź: wysuw ≈ 100,53 kN, powrót ≈ 68,72 kN.
Dla D = 63 mm, d = 36 mm i p = 160 bar przyjmij przeciwciśnienie 10 bar po stronie odpływu podczas wysuwu i powrotu oraz sprawność mechaniczną 95%. Oblicz siłę dostępną.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Atłoka ≈ 3117,25 mm², a Apierścienia ≈ 2099,37 mm².
Wysuw hydrauliczny netto: (160·3117,25 - 10·2099,37)/10 000 ≈ 47,78 kN.
Powrót hydrauliczny netto: (160·2099,37 - 10·3117,25)/10 000 ≈ 30,47 kN.
Po zastosowaniu sprawności 95%: wysuw ≈ 45,39 kN, powrót ≈ 28,95 kN.
Odpowiedź: dostępna siła wysuwu ≈ 45,39 kN, a powrotu ≈ 28,95 kN.
Dla ucznia technikum mechanicznego, mechatronicznego i studenta automatyki
W zadaniu najpierw ustal, czy liczysz wysuw, czy powrót. Przy wysuwie używasz pełnego pola tłoka, a przy powrocie pola tłoka pomniejszonego o pole tłoczyska.
Kontroluj jednostki. Gdy średnice są w milimetrach, a ciśnienie w bar, wygodny wzór na wynik w kN zawiera dzielnik 10 000. Dla MPa najpierw możesz użyć zależności 1 MPa = 10 bar.
Przy takim samym ciśnieniu zasilania i braku istotnego przeciwciśnienia siła powrotu siłownika z jednym tłoczyskiem powinna wyjść mniejsza od siły wysuwu. Jeśli warunki po obu stronach są różne, porównuj siłę netto wynikającą z obu ciśnień.
W projekcie maszyny sama siła nie wystarcza do doboru. Trzeba jeszcze sprawdzić m.in. obciążenie tłoczyska, jego wyboczenie przy ściskaniu, mocowania, ciśnienie dopuszczalne i warunki dynamiczne.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeżeli wynik jest blisko wymaganej siły maszyny, nie dobieraj siłownika „na styk”. Sprawdź parametry katalogowe konkretnego siłownika, dopuszczalne ciśnienie, tłoczysko, mocowania i warunki dynamiczne. Kolejność doboru całego napędu znajdziesz w poradniku doboru układu hydraulicznego.
Czego ten kalkulator nie uwzględnia?
Obliczenie jest statycznym modelem siły wynikającej z ciśnienia i powierzchni. Nie wyznacza siły dopuszczalnej konstrukcyjnie dla konkretnego modelu siłownika i nie sprawdza jego trwałości.
Poza zakresem są m.in. wyboczenie długiego tłoczyska, obciążenia boczne, bezwładność ruchomych mas, uderzenia ciśnienia, zmienność tarcia uszczelnień, sposób zamocowania i ograniczenia producenta. Przeciwciśnienie jest uwzględniane tylko wtedy, gdy użytkownik poda je w polach kalkulatora.
Pole „sprawność mechaniczna” jest dobrowolnym uproszczeniem użytkownika, a nie uniwersalną wartością dla wszystkich siłowników hydraulicznych.
Źródła i założenia
Parker Hannifin dla metrycznych siłowników hydraulicznych podaje zależność F = P·A/10 000 dla F w kN, P w bar i A w mm² oraz rozróżnia pełne pole tłoka dla wysuwu i zredukowane pole po stronie tłoczyska dla powrotu. W materiale „Designing With Cylinders” Parker pokazuje też, że siła netto przeciw obciążeniu jest różnicą sił od ciśnień działających po obu stronach tłoka. Enerpac opisuje podstawową zasadę hydrauliki jako F = P·A.
Parker Hannifin - Metric Hydraulic Cylinders, Series HMI · Parker Hannifin - Designing With Cylinders · Enerpac - Pascal's Law and Hydraulic Tools
FAQ - siła siłownika hydraulicznego
Ostatnia aktualizacja: 07.09.2026