パスカルの原理で油圧の力増幅と機械的利益を計算します。
パスカルの法則は、密閉流体に加えた圧力はあらゆる方向に均等に伝わるというもので、あらゆる油圧プレス・ブレーキ・ジャッキ・力増幅装置の基礎となっています。このカルキュレーターは、二つのシリンダーシステムの古典的な F₁/A₁ = F₂/A₂ の関係を解き、ピストン面積・力の比率・行程比率を算出して入力力を5倍・50倍・500倍に増幅します。
静的流体内では圧力 P = F / A が一定なので、面積A₁への入力力F₁は面積A₂に出力力 F₂ = F₁ ×(A₂ / A₁)を生みます。力の増幅率(機械的優位性)は面積比です。流体体積の保存により行程比は逆数になります:s₂ = s₁ ×(A₁ / A₂)。10倍の力増幅には同じ出力変位に対して10倍の入力行程が必要です。作動圧力は二つのシリンダーのうち低い方の定格を下回る必要があり、シール摩擦が実際の出力を5〜10%低下させます。パスカルの法則は非圧縮性・静的・密閉流体を前提とし、気泡やハウジングのたわみは実際の出力を低下させます。
25倍の機械的優位性を目指すジャッキ設計者が、12 mmの入力ピストンで60 mmの出力ピストンを駆動し、100 Nの入力が2,500 Nの出力になること、50 mmリフトに必要な入力行程がポンプストローク1,250 mmであることを計算します。
中古の20トンプレスを検証するワークショップオーナーが、小ピストン径25 mm・大ピストン径200 mm・面積比64倍を測定し、小ピストンに270 psiを加えると20トンのクランプ力が生まれることを計算します。
ブレーキキャリパーをモデル化する自動車エンジニアが、マスターシリンダーの面積比とペダル力からブレーキピストン力を計算し、ロック不要の必要ホイールトルクを発揮する摩擦パッドをサイジングします。
どんな流体(液体・気体)でも機能しますが、空気の圧縮性が実際の力増幅を低下させます。油圧プレスが空圧プレスより剛性が高いのは、オイルが約0.5%/1000 psiしか圧縮されないのに対し、空気はより多く圧縮されるためです。
スポンジー感はシステム内に空気が閉じ込められている証拠です。パスカルの法則は非圧縮性流体を前提とし、5%の空気含有でもペダルストロークが2倍になります。最も高い部分からしっかりするまでエアを抜いてください。
作動圧力(弱い方のコンポーネントが保持できる最高圧力)、細長い入力ピストンの座屈、オペレーターにとって実用的な行程長さです。ほとんどのジャッキは50〜200倍の増幅率を上限としています。