Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty. Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty.
Przejdź do treści

Sprawność siłownika hydraulicznego - kalkulator z pomiaru

Podaj średnicę tłoka i tłoczyska, ciśnienia po obu stronach tłoka oraz zmierzoną siłę. Kalkulator porówna siłę rzeczywistą z teoretyczną, policzy sprawność siłową, stratę siły i równoważny spadek ciśnienia.

Dane siłownika i pomiaru

Ciśnienia Pc i Pr powinny być zmierzone możliwie blisko króćców siłownika w tym samym punkcie pracy co siła.
diagnostyka siłownika
Kierunek i geometria
Przy wysuwie strona pełna napędza, a strona tłoczyskowa przeciwdziała. Przy wsuwie jest odwrotnie.
mm
mm
Musi być mniejsza od średnicy tłoka.
Ciśnienia i siła
bar
Ciśnienie w komorze bez tłoczyska.
bar
Uwzględnia przeciwciśnienie powrotu, jeśli występuje.
kN
Rzeczywista siła osiowa w tym samym stanie, dla którego zmierzono oba ciśnienia.
—

Sprawność i strata siły

Sprawność siłowa / mechaniczna ηm
— %
Siła teoretyczna netto
— kN
Zmierzona siła
— kN
Strata siły
— kN
Strata względem teorii
— %
Równoważny spadek ciśnienia
— bar
Powierzchnia czynna
— cm²
Siła od Pc
— kN
Siła od Pr
— kN
Wniosek:
Uzupełnij dane, aby wykonać obliczenie.
To sprawność wyznaczona z jednego punktu pomiarowego. Nie jest uniwersalnym parametrem katalogowym i może zmieniać się z ciśnieniem, prędkością, temperaturą, uszczelnieniami i obciążeniem bocznym.

Zostań w temacie i policz dalej

Po pomiarze sprawności siłownika sprawdź, czy część strat nie wynika z przecieku wewnętrznego i pełzania tłoczyska. To naturalny kolejny krok w diagnostyce cylindra.

Jak obliczyć sprawność siłownika hydraulicznego z pomiaru?

Najpierw trzeba policzyć teoretyczną siłę hydrauliczną netto. W siłowniku dwustronnego działania nie wystarcza zawsze samo ciśnienie zasilające, ponieważ ciśnienie w drugiej komorze wytwarza siłę przeciwną.

Wysuw tłoczyska

Fth = Pc · Ap − Pr · Aa

gdzie Ap jest pełną powierzchnią tłoka, a Aa powierzchnią pierścieniową po odjęciu tłoczyska.

Wsuw tłoczyska

Fth = Pr · Aa − Pc · Ap

Parker podkreśla, że siłę netto cylindra należy liczyć jako różnicę sił po obu stronach tłoka. Uproszczenie „pole × różnica ciśnień” jest poprawne tylko wtedy, gdy pola po obu stronach są równe.

Sprawność z pomiaru

ηm = Fm / Fth · 100%

Danfoss w zestawieniu wzorów dla cylindrów ujmuje straty mechaniczne przez współczynnik ηm w zależności siły od ciśnienia i powierzchni. W tym kalkulatorze ηm jest wyznaczana odwrotnie — z rzeczywistego pomiaru siły.

Dlaczego przeciwciśnienie zmienia wynik?

Wysuw

Ciśnienie w komorze tłoczyskowej działa na powierzchnię pierścieniową i odejmuje się od siły wytwarzanej po stronie pełnej.

Wsuw

Przy wsuwie napędza powierzchnia pierścieniowa, natomiast ciśnienie po stronie pełnej działa przeciwnie na większą powierzchnię tłoka.

Pomiar przy króćcach

Pomiar daleko od siłownika może obejmować dodatkowe spadki w przewodach i zaworach. Do oceny cylindra najlepiej znać ciśnienia możliwie blisko obu portów.

Ten sam punkt pracy

Siłę i oba ciśnienia trzeba odczytać w tym samym stanie ruchu lub statycznego obciążenia. Łączenie odczytów z różnych chwil zniekształca sprawność.

Ciekawostka

Dla cylindra 80/45 mm samo 10 bar przeciwciśnienia po stronie tłoczyskowej odejmuje przy wysuwie około 3,44 kN. To pokazuje, dlaczego pomiar tylko ciśnienia zasilania może zawyżyć ocenę dostępnej siły nawet wtedy, gdy sam siłownik jest sprawny.

Jak interpretować stratę siły i sprawność?

Strata siły

Fth − Fm pokazuje, ile siły brakuje względem idealnego bilansu ciśnień. Nie należy automatycznie przypisywać całej tej różnicy jednemu uszczelnieniu.

Równoważny spadek ciśnienia

Kalkulator przelicza brakującą siłę na ciśnienie odniesione do powierzchni czynnej dla wybranego kierunku. To wygodna miara porównawcza między kolejnymi pomiarami.

η powyżej 100%

Taki wynik zwykle oznacza niespójne dane, dodatkową siłę zewnętrzną pomagającą w ruchu albo błąd pomiaru ciśnienia, siły czy średnic.

Porównuj serię pomiarów

Pojedynczy wynik jest punktem diagnostycznym. Więcej mówi porównanie przy podobnej temperaturze i kilku poziomach obciążenia lub zestawienie z wcześniejszym stanem tej samej maszyny.

Wskazówka od KalkulatorXXL

Jeśli wynik jest wyraźnie gorszy niż wcześniejsze pomiary, najpierw powtórz test po ustabilizowaniu temperatury oleju i sprawdź oba ciśnienia przy portach cylindra. Dopiero potem rozdzielaj przyczynę między sam siłownik, zawory, przewody, prowadzenie mechanizmu i obciążenie boczne. Wszystkie narzędzia z tego działu znajdziesz również w kategorii Produkcja.

Dla ucznia technikum mechatronicznego, mechanicznego i studenta

To dobre zadanie łączące prawo Pascala, geometrię koła i bilans sił. Najważniejsze jest rozpoznanie, która komora napędza ruch, a która tworzy siłę przeciwną.

1. Najpierw policz powierzchnie

Ap = πD²/4, Ar = πd²/4, Aa = Ap − Ar. Przy wsuwie nie wolno użyć pełnej powierzchni tłoka jako powierzchni napędzającej.

2. Ustal znaki sił

Przy wysuwie PcAp jest dodatnie, a PrAa ujemne. Przy wsuwie znaki się odwracają.

3. Pamiętaj o jednostkach

Dla p w bar i A w mm² siłę w kN otrzymasz jako p·A/10000. To pozwala uniknąć przechodzenia przez paskale i metry kwadratowe.

4. Sprawność to iloraz

Jeżeli teoria daje 50 kN, a pomiar 45 kN, sprawność wynosi 45/50 = 0,90 = 90%, a nie 50/45.

5. Wynik większy od 100%

To sygnał kontrolny. Sprawdź, czy zewnętrzne obciążenie nie pomaga w ruchu oraz czy ciśnienia i siła pochodzą z tego samego momentu pomiaru.

6. Kontrola na oko

Jeżeli zmierzona siła jest o około 10% mniejsza od teoretycznej, ηm powinna wyjść w pobliżu 90%.

Typowe błędy: pominięcie przeciwciśnienia, użycie pełnej powierzchni przy wsuwie, pomylenie bar z MPa, pomylenie N z kN, odwrócenie ilorazu sprawności, przyjęcie siły z innej chwili niż odczyt ciśnień, nieuwzględnienie dodatkowej siły zewnętrznej i automatyczne uznanie każdej straty za przeciek przez tłok.

Sprawność siłownika hydraulicznego - zadania z rozwiązaniami

Zadanie 1 - prosty pomiar przy wysuwie

Treść: Siłownik ma tłok D = 50 mm. Przy wysuwie Pc = 100 bar, Pr = 0 bar, a zmierzona siła wynosi 18 kN. Oblicz siłę teoretyczną i sprawność.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Powierzchnia: Ap = π·50²/4 = 1963,50 mm².

Siła teoretyczna: Fth = 100·1963,50/10000 = 19,635 kN.

Sprawność: η = 18/19,635·100% ≈ 91,67%.

Odpowiedź: Fth ≈ 19,635 kN, η ≈ 91,67%.

Zadanie 2 - wysuw z przeciwciśnieniem

Treść: Siłownik 80/45 mm wysuwa się przy Pc = 160 bar i Pr = 10 bar. Zmierzona siła wynosi 70 kN. Oblicz siłę netto i η.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Ap = 5026,55 mm², Aa = 3436,12 mm².

Fth = 160·5026,55/10000 − 10·3436,12/10000 ≈ 76,989 kN.

η = 70/76,989·100% ≈ 90,92%.

Odpowiedź: Fth ≈ 76,99 kN, η ≈ 90,92%.

Zadanie 3 - sprawność przy wsuwie

Treść: Siłownik 63/36 mm wykonuje wsuw. Pr = 140 bar, a po stronie pełnej występuje Pc = 15 bar. Zmierzona siła wynosi 22,5 kN. Oblicz sprawność.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Ap = 3117,25 mm², Aa = 2099,37 mm².

Fth = 140·2099,37/10000 − 15·3117,25/10000 ≈ 24,715 kN.

η = 22,5/24,715·100% ≈ 91,04%.

Odpowiedź: Fth ≈ 24,72 kN, η ≈ 91,04%.

Zadanie 4 - wynik powyżej 100%

Treść: Dla cylindra D = 80 mm, wysuwu przy Pc = 100 bar i Pr = 0 bar zmierzono 55 kN. Co oznacza otrzymana sprawność?

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Fth = 100·5026,55/10000 ≈ 50,265 kN.

η = 55/50,265·100% ≈ 109,42%.

Wynik przekracza model idealny. Należy sprawdzić pomiar siły, ciśnienia, średnic i to, czy zewnętrzne obciążenie nie pomagało w ruchu.

Odpowiedź: η ≈ 109,42% oznacza niespójność danych lub dodatkową siłę zewnętrzną — nie realną sprawność powyżej 100%.

Źródła i założenia

Parker opisuje siłę netto cylindra jako różnicę sił od ciśnień działających na odpowiednie powierzchnie po obu stronach tłoka i ostrzega, że przeciwciśnienie po stronie powrotnej może istotnie zmienić dostępną siłę. Danfoss w zestawieniu wzorów dla cylindrów uwzględnia mechaniczny współczynnik sprawności ηm w zależności F = p·A·ηm. Kalkulator odwraca tę zależność i wyznacza ηm z pomiaru siły.

Parker - Designing With Cylinders, force produced by a cylinder

Danfoss - Tips on Hydraulics, cylinder formulas

FAQ - sprawność siłownika hydraulicznego z pomiaru

Najpierw policz teoretyczną siłę hydrauliczną netto z ciśnień po obu stronach tłoka i odpowiednich powierzchni. Następnie podziel zmierzoną siłę przez siłę teoretyczną i pomnóż przez 100%.

Ciśnienie w komorze powrotnej wytwarza siłę przeciwną. Pominięcie przeciwciśnienia może zawyżyć teoretyczną siłę i zaniżyć obliczoną sprawność.

Dla wysuwu odejmij siłę po stronie tłoczyskowej od siły po stronie pełnej: Fth = Pc·Ap − Pr·Aa.

Dla wsuwu stroną napędzającą jest powierzchnia pierścieniowa: Fth = Pr·Aa − Pc·Ap.

Najczęściej oznacza niespójne dane pomiarowe, nieprawidłowe średnice, błędne ciśnienia albo dodatkową siłę zewnętrzną pomagającą w ruchu. Nie należy interpretować tego jako rzeczywistej sprawności większej od 100%.

Nie zawsze. Różnica między siłą teoretyczną i zmierzoną może obejmować tarcie uszczelnień i prowadzeń, obciążenie boczne, wpływ mechanizmu oraz błędy lub warunki pomiaru.

To strata siły przeliczona na ciśnienie względem powierzchni czynnej w wybranym kierunku. Ułatwia porównywanie kolejnych pomiarów tego samego siłownika.

Nie. Może zależeć od ciśnienia, prędkości, temperatury i lepkości oleju, rodzaju uszczelnień, zużycia, montażu oraz obciążenia bocznego.

Możliwie blisko obu króćców siłownika, ponieważ ciśnienie mierzone daleko od cylindra może dodatkowo obejmować spadki na przewodach i zaworach.

Nie samodzielnie. Kalkulator pokazuje bilans siły w jednym punkcie. Do diagnozy przecieku wewnętrznego potrzebne są dodatkowe testy i analiza całego obwodu.

Ostatnia aktualizacja: 21.08.2026