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: .
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 / Stange | ausfahrend | einfahrend |
|---|---|---|
| 20 / 8 mm | 157,1 N | 131,9 N |
| 32 / 12 mm | 402,1 N | 345,6 N |
| 40 / 16 mm | 628,3 N | 527,8 N |
| 50 / 20 mm | 981,7 N | 824,7 N |
| 63 / 20 mm | 1.558,6 N | 1.401,5 N |
| 80 / 25 mm | 2.513,3 N | 2.267,8 N |
| 100 / 30 mm | 3.927,0 N | 3.573,6 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
- 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)
- NIST SP 811, Appendix B.8 – conversion factors: 1 psi = 6 894.757 Pa, 1 lbf = 4.448 222 N (read 09.10.2026)
Stand: · So prüfen wir
Passende Werkzeuge
- Hydraulikzylinder berechnen: Druck- und Zugkraft, Geschwindigkeit, ÖlmengeHydraulikzylinder berechnen: Druck- und Zugkraft aus Kolben, Stange und Druck, dazu Aus- und Einfahrgeschwindigkeit, Ölvolumen und Hubzeit – in bar oder psi.
- Kraft berechnenKraft berechnen in Newton: aus Masse und Beschleunigung, Gewichtskraft, Druck und Fläche, Federkonstante oder Hebelgesetz – mit Umrechnung und Rechenweg.
- Bar in psi umrechnenBar in psi umrechnen und zurück: 1 bar = 14,504 psi. Dazu Pascal, kPa, atm, mmHg und Wassersäule – mit Rechenweg, Tabelle und Hinweis zu psig.
- Taschenrechner onlineKostenloser Online-Taschenrechner: tippen oder klicken, Ergebnis sofort – mit Punkt-vor-Strich, Klammern, Prozent, Wurzel, Rechenweg und Verlauf.
- Datumsrechner: Tage und Datum berechnenDatumsrechner: Tage zwischen zwei Daten, Datum plus/minus Tage, Wochen, Monate und Werktage mit Feiertagen – mit Wochentag, Kalenderwoche und Rechenweg.
- Hex in Dezimal und Dezimal in HexHex in Dezimal: jede Stelle mal 16 hoch Position, dann addieren – FF ist 255. Mit Rechenweg, Tabelle, Farbcodes und der Excel-Formel HEXINDEZ.
- Binär in Dezimal und Dezimal in BinärBinär in Dezimal: die Stellenwerte 1, 2, 4, 8 … der Einsen addieren – 1011 ist 11. Mit Rechenweg, Tabelle, Übungsaufgaben samt Lösung und Rückweg.
- Gedächtnistest: Wie viele Ziffern können Sie sich merken?Gedächtnistest online: Ziffern vorwärts, rückwärts oder eine Farbfolge merken und wiedergeben. Zeigt Ihre Merkspanne und speichert Bestwerte. Keine Diagnose.
- Schriftliche DivisionSchriftliche Division und Multiplikation Schritt für Schritt: Quotient, Rest und Probe, auf Wunsch mit Nachkommastellen – zum Üben und Kontrollieren.