파스칼 원리로 유압 힘 증폭과 기계적 이득을 계산합니다.
파스칼 법칙은 밀폐된 유체에 가해진 압력이 모든 방향으로 동일하게 전달된다는 원리로, 유압 프레스·브레이크·잭·증력 장치의 기초가 됩니다. 이 계산기는 2실린더 시스템의 F₁/A₁ = F₂/A₂ 관계를 풀어 피스톤 면적, 힘 비율, 행정 비율을 산출하며, 필요에 따라 입력 힘을 5배, 50배, 또는 500배까지 증폭시키는 사양을 결정합니다.
정지 유체에서 압력 P = F / A는 일정하게 유지되므로, 면적 A₁에 작용하는 입력 힘 F₁은 면적 A₂에서 출력 힘 F₂ = F₁ × (A₂ / A₁)을 만들어냅니다. 힘 증폭비(기계적 이득)는 면적 비율과 같습니다. 유체 체적 보존 법칙에 따라 행정 비율은 반비례합니다: s₂ = s₁ × (A₁ / A₂). 힘을 10배 증폭하려면 같은 출력 변위에 대해 입력 행정이 10배 길어집니다. 작동 압력은 두 실린더 정격 중 낮은 쪽을 초과하면 안 되며, 씰 마찰로 인해 실제 출력은 5~10% 감소합니다. 파스칼 법칙은 비압축성·정적·밀폐 유체를 가정하므로, 공기 혼입이나 하우징 변형이 있으면 실제 출력이 줄어듭니다.
25배 기계적 이득을 목표로 하는 잭 설계자가 12 mm 입력 피스톤으로 60 mm 출력 피스톤을 구동하도록 선정하면, 100 N 입력이 2,500 N 출력이 되고, 50 mm 리프트를 위한 필요 입력 행정은 펌프 스트로크 기준으로 1,250 mm임을 확인할 수 있습니다.
중고 20톤 프레스를 검증하는 작업장 책임자가 소형 피스톤 직경 25 mm, 대형 피스톤 200 mm를 측정하면 면적비는 64배이며, 소형 피스톤에 270 psi를 가하면 20톤 클램핑력이 발생함을 계산할 수 있습니다.
브레이크 캘리퍼를 모델링하는 자동차 엔지니어가 마스터 실린더 면적비와 페달 힘으로 브레이크 피스톤 추력을 계산하고, 잠김 없이 필요한 바퀴 토크를 전달하도록 마찰 패드 사양을 결정합니다.
모든 유체(액체 또는 기체)에 적용되지만, 공기의 압축성으로 인해 실제 힘 증폭이 줄어듭니다. 오일은 1,000 psi당 약 0.5% 압축되는 반면 공기는 훨씬 크게 압축되므로, 유압 프레스가 공압 프레스보다 강성이 높습니다.
스펀지 느낌은 시스템 내에 공기가 갇혀 있다는 신호입니다. 파스칼 법칙은 비압축성 유체를 가정하는데, 공기 함유량이 5%만 되어도 페달 이동 거리가 두 배로 늘어납니다. 가장 높은 지점부터 공기를 빼내어 단단한 느낌이 날 때까지 블리딩하십시오.
작동 압력(취약한 구성 요소가 견딜 수 있는 최대 압력), 가늘고 긴 입력 피스톤의 좌굴 한계, 그리고 작업자에게 현실적인 행정 길이가 한계를 결정합니다. 대부분의 잭은 50~200배의 이득에서 제한됩니다.