Pneumatikzylinder berechnen: Kraft, Lastfaktor und Luftverbrauch

Mit diesem Rechner können Sie einen Pneumatikzylinder berechnen wie in der Auslegung von SMC: theoretische Kraft = Druck × Kolbenfläche, einfahrend auf der kleineren Ringfläche. Weil Reibung und Beschleunigung einen Teil davon brauchen, darf nur ein Anteil als Last genutzt werden – der Lastfaktor. Kolben 50 mm, Stange 20 mm bei 5 bar (0,5 MPa): 981,7 N ausfahrend und 824,7 N einfahrend.

Beispiel: Kolbendurchmesser 50 mm · Stangendurchmesser 20 mm · Druckeinheit: bar · Betriebsdruck 5 · Einsatz: dynamisch – Last bewegen (η 0,5) · Hub (optional) 100 mm · Zyklen pro Minute (optional) 10 → Theoretische Kraft: Ausfahrend 981,7 N · einfahrend 824,7 N. Quelle: SMC – Technical data for air cylinders / Air Cylinders Model Selection (catalogue pp. 1569–1576): load factor η (static ≤ 0.7, dynamic ≤ 0.5, horizontal on guide ≤ 1), regulator 85 % of source pressure, Data 2 air consumption eq. (8)–(12), Data 3 theoretical output table (read 09.10.2026). Stand: .

mm
mm
0 = ohne Stange
Druck am Zylinder (SMC: meist 85 % des Netzdrucks)
N
ergibt den Mindestdurchmesser; 0 = aus
mm
für den Luftverbrauch; 0 = aus
ein Zyklus = aus und wieder ein
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Ergebnis

Theoretische Kraft
Ausfahrend 981,7 N · einfahrend 824,7 N
Details
GrößeWert
Betriebsdruck0,500 MPa = 5,00 bar
Kolbenfläche A11.963,5 mm²
Ringfläche (Stangenseite)1.649,3 mm²
Theoretische Kraft ausfahrend981,7 N (220,7 lbf)
Theoretische Kraft einfahrend824,7 N (185,4 lbf)
Nutzbare Last ausfahrend (η 0,5)490,9 N
Nutzbare Last einfahrend (η 0,5)412,3 N
Luftverbrauch je Zyklus2,168 dm³ (ANR)
Luftverbrauch je Minute21,68 l/min (ANR)
Theoretische Kraft ohne Reibung und Gegendruck; der Lastfaktor ist ein Richtwert von SMC, bei schnellen Bewegungen kleiner wählen. Luftverbrauch ohne den Schlauch zwischen Ventil und Zylinder.

So wird gerechnet

Kraft = Druck × Fläche. SMC nennt das die „theoretische Kraft“: Betriebsdruck mal Kolbenfläche, ohne Widerstand im Zylinder. Beim Einfahren fehlt der Stangenquerschnitt, die Kraft ist kleiner. 1 MPa auf 1 mm² ergibt genau 1 N – das macht die Rechnung einfach.

Theoretische Kraft bei 0,5 MPa (5 bar)

Kolben / Stangeausfahrendeinfahrend
20 / 8 mm157,1 N131,9 N
32 / 12 mm402,1 N345,6 N
40 / 16 mm628,3 N527,8 N
50 / 20 mm981,7 N824,7 N
63 / 20 mm1.558,6 N1.401,5 N
80 / 25 mm2.513,3 N2.267,8 N
100 / 30 mm3.927,0 N3.573,6 N

Die SMC-Tabelle rundet diese Werte (zum Beispiel 980 N und 825 N bei 50/20 mm).

Lastfaktor und Zylinderauswahl

SMC begrenzt die Last auf einen Anteil η der theoretischen Kraft: bis 0,7 bei statischer Arbeit wie Spannen, bis 0,5 beim Bewegen einer Last, bis 1 bei waagerechter Bewegung auf einer Führung – bei hoher Geschwindigkeit weniger. Der Zylinder 50 mm darf bei 5 bar also etwa 490,9 N bewegen. Umgekehrt braucht eine Last von 300 N bei 0,5 MPa und η 0,5 mindestens 39,1 mm Kolbendurchmesser – die nächste Baugröße ist 40 mm. Als Betriebsdruck stellt man den Regler laut SMC meist auf 85 % des Netzdrucks.

Luftverbrauch

Je Hub füllt sich das Zylindervolumen mit Betriebsdruck, gerechnet als freie Luft: Fläche × Hub × (P + 0,1) ÷ 0,1. Bei 50/20 mm, 100 mm Hub und 0,5 MPa sind das 2,168 dm³ (ANR) je Zyklus, bei 10 Zyklen pro Minute 21,68 l/min. Drücke umrechnen: bar in psi; mit Öl statt Luft rechnet der Rechner Hydraulikzylinder berechnen, die Grundlagen zeigt Kraft berechnen.

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Kraft eines Pneumatikzylinders?

Druck in MPa mal Kolbenfläche in mm² ergibt Newton. Kolben 50 mm = 1.963,5 mm²; bei 0,5 MPa sind das 981,7 N.

Warum ist die Kraft beim Einfahren kleiner?

Die Stange belegt einen Teil des Kolbens. Mit Stange 20 mm bleibt eine Ringfläche von 1.649,3 mm², bei 0,5 MPa also 824,7 N.

Welchen Lastfaktor nehme ich?

SMC: höchstens 0,7 für statischen Betrieb (Spannen), höchstens 0,5 zum Bewegen einer Last, bis 1 bei waagerechter Bewegung auf einer Führung, bei hoher Geschwindigkeit weniger.

Welchen Kolbendurchmesser brauche ich für 300 N?

Bei 0,5 MPa und Lastfaktor 0,5: √(4 × 300 ÷ (π × 0,5 × 0,5)) = 39,1 mm, also ein Zylinder mit 40 mm.

Wie hoch ist der Luftverbrauch?

Fläche × Hub × (P + 0,1) ÷ 0,1 je Hub. 50/20 mm, 100 mm Hub, 0,5 MPa: 2,168 dm³ (ANR) je Zyklus.

Wie viel Kraft hat ein Zylinder bei 6 bar?

Der Kolben 50 mm bringt bei 0,6 MPa theoretisch 1.178,1 N ausfahrend; als Last bewegen darf er davon mit η 0,5 etwa die Hälfte.

Quellen und Rechtsgrundlagen

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