Hydraulic cylinder · sizing
液压缸推力与流量计算器
液压缸两头不对称：推力看缸径、拉力要扣掉活塞杆，伸出慢、缩回快。 按压力与流量算出推拉力、双方向速度和动作时间，顺手换算泵排量与电机功率。
液压缸参数
100 / 70缸体剖面与双向出力
速比 —
推力 无杆腔
—kN
拉力 有杆腔
—kN
—
速度与动作时间
行程 300 mm
伸出速度
—mm/s
—
缩回速度
—mm/s
—
差动伸出
—mm/s
—
伸出
—
缩回
—
流量与功率
泵排量 —- 无杆腔面积
- —
- 有杆腔面积
- —
- 液压功率
- —
- 电机功率
- —
- 差动推力
- —
- 泵排量
- —
常用缸径选型（按当前压力）
同一压力下，缸径每大一档，推力约增加 30%–60%。下表按当前系统压力与负载率折算，杆径取速比 2 的推荐值。
| 缸径 | 推荐杆径 | 推力 | 拉力 | 伸出速度 |
|---|
推力已按负载率折算为实际出力；速度为当前流量下的理论值。
公式与工程习惯
液压缸的计算只有三件事：面积、压力、流量。难点在于分清无杆腔与有杆腔，以及差动连接时的有效面积。
1. 面积与推力
压力作用在活塞有效面积上产生力。缩回时活塞杆占掉一部分面积，所以拉力永远小于推力。
A₁ = π·D² ÷ 4
A₂ = π·(D² − d²) ÷ 4
F = p · A ÷ 1000 (kN，p 单位 MPa)
2. 速度与流量
速度由流量除以有效面积决定，与压力无关。想慢就减小流量，想快就加大流量或减小面积。
v = Q × 16666.7 ÷ A (mm/s)
行程时间 t = S ÷ v
Q = 1 L/min 即 16666.7 mm³/s
3. 差动连接
把有杆腔的回油接入无杆腔，形成差动：有效面积变成活塞杆截面积，速度快但推力小。
A₃ = π·d² ÷ 4
v差 = Q × 16666.7 ÷ A₃
F差 = p · A₃ ÷ 1000
4. 功率与泵
液压功率等于压力乘流量，电机功率再除以总效率；泵排量由流量与转速反算。
P液 = p·Q ÷ 60 (kW)
P电机 = P液 ÷ 总效率
排量 q = Q × 1000 ÷ n (mL/r)
选缸时最容易踩的四个坑
只算推力不算拉力
很多机构是缩回做功（如拉拔、夹紧）。杆径 70 mm 的 100 缸，拉力只有推力的 51%，按推力选型会严重不足。
忽略背压与管路损失
回油背压、管路与阀的压降会吃掉 10%–20% 的有效压力。长管路或节流调速系统，建议按系统压力的 80% 估算出力。
速度算错有效面积
伸出用无杆腔面积、缩回用有杆腔面积，差动又是另一个面积。用错面积，速度会差一倍以上，节拍全乱。
杆径过细会失稳
长行程、大推力时活塞杆受压可能弯曲失稳。行程超过缸径 10 倍时，建议校核压杆稳定性或加中间支承。
常见问题
为什么缩回比伸出快？
缩回时压力油只作用在有杆腔，面积是 π(D²−d²)/4，比无杆腔小；同样流量下，面积越小速度越快。本例 100/70 的缸，缩回速度约为伸出的 1.96 倍，这个比值就是速比 φ。
速比选多少合适？
常用 1.33、1.46、2 三档，分别对应杆径约为缸径的 0.5、0.56、0.71 倍。速比大则缩回快、拉力小；机床与压机多用 1.46，需要快速回程的场合用 2。
差动连接什么时候用？
需要在泵流量不变的前提下提高伸出速度时使用，代价是推力降为 p×活塞杆截面积。常见于快进—工进—快退的机床回路，快进阶段用差动，工进时切换为正常进油。
电机功率为什么和推力不成正比？
因为功率 = 压力 × 流量。低压大缸径可以有很大的推力，但速度慢、流量小，功率反而不高；高压小缸径快速动作时功率可能更大。选电机要看功率，选缸看推力。
计算结果能直接用于选型吗？
可作为初选依据。正式选型还要校核缸筒壁厚与活塞杆稳定性、密封件耐压等级、缓冲与排气，并预留 10%–20% 的推力余量。高压或高频工况建议按厂家样本复核。