水圧シリンダの設計は最初に元の情報および設計基盤を、下記のものを含んで習得するべきである: ホストの使用および記事の仕事: 働くメカニズムの構造特性、負荷状態、打撃のサイズおよび行為の条件; 働き力および流れによって選ばれる油圧装置; 状況の現実の材料、付属品および機械化プロセス; 関連した国民の標準および指定等。
油圧シリンダの内部構造と部品構成を図 26-112、図 26-113 に示す。
他の油圧部品に比べて、油圧シリンダの構造原理、計算、設計は比較的簡単である。力と速度の計算は、26.7.1 節の公式に従って行う。油圧シリンダの主な寸法には、シリンダ内径、ピストンシリンダ径、シリンダ長さ、シリンダ肉厚があ る。しかし、許容できる性能の油圧シリンダを得るためには、細部に注意を払う必要がある。
次の原則に従った水圧シリンダの設計：労働条件および設置の条件を満たすこと、②力、打撃、速度の条件を満たすこと、③部品およびコンポーネントに十分な強度、剛性があり、耐用年数および信頼性の条件を満たすこと、④密封性および信頼性があること：部品の加工と組立技術を十分に考慮すること。
設計にあたっては、以下の点に留意した：
(1) 油圧シリンダータイプの選択
負荷の特性や必要性によって、油圧シリンダの種類が決まる。一般的には複動式シリンダを使用することが多いが、自重、外力、ばね力がある場合には単動式シリンダを使用して油配管を減らすことができる。既存の力を借りることができる。短い据付長で長い作業ストロークを得る必要がある場合は、多段伸縮シリンダの使用や、ストロークを増幅できるマルチプライヤ機構の追加を検討してください。ストロークを長くするには、より太いピストンロッドが必要です。また、長手方向の耐屈曲性を向上させるために、シリンダにストップスリーブを装備してもよい。シリンダバレルの構造は、一般機械設備ではタイロッドやねじ込み式が一般的です。一方、冶金、鍛造機械などの重荷重用途や高圧大口径シリンダでは溶接構造を採用することが多い。
(2) 基本構造パラメータの計算と決定
油圧シリンダが遭遇する外力に基づいて、ストロークのさまざまな段階における油圧シリンダの負荷の変化を決定する。これらの力には、重力、外部からの体の動きによる摩擦、慣性、および作業負荷が含まれます。さらに、これらの条件に対する動力値を提供する必要があります。
ピストンとピストンロッドの直径は、油圧シリンダの作動負荷と選択された作動油の作動圧力に基づいて決めます。そのためには、国家規格に従います。
油圧ポンプの流量は、油圧シリンダの移動速度とピストンおよびピストンロッドの直径に基づいて決定されます。
シリンダー材料を選択し、シリンダー外径を計算する。
シリンダーヘッドの構造形式を選択し、ヘッドとシリンダーバレル間の接続強度を計算する。
油圧シリンダのストロークの選択は、負荷の移動距離によって決まる。
(3) 油圧シリンダーピストンロッドガイドの長さ（図 26-114 参照）、安定性及び長手方向の曲げ強さ。
油圧シリンダーのバレル長Lは以下のように計算される：
L=l+B+A+M+C (26-20)
式中、lはピストンの最大作動ストローク。
B-ピストン長、一般に(0.6~1)D(DB-80mm)；
A -ピストンロッドガイドの長さ、(0.6~1.5)D(D80mm)を取る。
M-ピストンロッドのシール長さ；
C - その他の長さ。
推奨される最小ガイダンス要件 H>l/20 または H=D/2.シリンダーバレルの長さは、内径の20倍以下が望ましい。
ピストンロッドガイドの長さAは、あまり小さくすると油圧シリンダの初期たわみ（クリアランスによるたわみ）が大きくなり、油圧シリンダの安定性に影響を及ぼすので、あまり小さくしない。ガイドスリーブの長さは、一般に油圧シリンダの大きさ、ピストンロッドシールの種類や用途によって異なる。ピストンロッドの直径の0.6倍以上であることが望ましい。これにより、ピストンロッドの十分な安定性が確保される。図26-114を参照してください。
ピストンロッドは良好な安定性を持っている必要があります、最大荷重に耐えるために緊張状態でピストンロッドを作るようにしてください。
高速・長ストローク油圧シリンダのガイドブシュは特殊構造を採用する。速度が 1000 mm/s 以上、ストロークが 4000 mm 以上の油圧シリンダでは、高速動作により局部的な過熱が発生することがある。この過熱はガイドスリーブの著しい摩耗の原因となる。さらに、金属粉が発生することもあります。このため、ガイドスリーブ表面に強制潤滑を施す必要がある。さらに、ピストンロッド表面に高周波焼入れなどの特殊処理を施す必要がある。さらに、静圧軸受の使用も考えられます。
ピストンロッドに抵抗が作用する場合、ロッドの直径を、シリンダーから作用する荷重と応力に耐えられる大きさにする必要があります。同時に、大きなたわみは避けなければならない。縦曲げの強度が不足すると、摺動面の摩擦などによりガイドスリーブやピストンに大きなたわみ荷重がかかり、ジャム、クリープ、シールの異常摩耗などの問題が発生します。縦曲り防止に必要な付加強度は、ストロークやピボット連結方式によって異なります。
ピストンロッドが細いため、縦方向の曲げ強度のチェックと油圧シリンダーの安定性計算を行う必要があります。
(4) 油圧シリンダーの取り付け方法
取り付け方法は、荷重特性と動作形態に基づいて決定する。重要なことは、油圧シリンダが作用方向に沿って荷重を受けるようにすることである。また、ラジアル方向に荷重がかからないようにする。
フランジ取付けは、高強度センターラインサポートを提供します。長いシリンダーの場合、たるみを防ぐために自由端に追加のサポートが必要になることがあります。さらに、せん断力を避けるようにボルトを取り付けるように注意してください。
(5) 内部緩衝ブレーキ装置付き油圧シリンダーと新しい緩衝装置
高負荷の高速動作は、緩衝部に発生する衝撃圧によって機械装置や油圧シリンダを損傷することがある。シリンダ速度が 200m/s を超え、運動する質量が大きい場合は、制動構造（図 26-115 参照）を使用する必要がある。この制動構造は、ピストンストロークの終端付近に配置する必要があります。この構造はピストンを徐々に減速させ、ピストンがシリンダヘッドに衝突するのを防ぎます。シリンダ内の緩衝装置だけでは慣性エネルギーを吸収しきれない場合は、油圧回路の減速対策も考慮する必要がある。
図26-115は、様々な緩衝構造を示し、放物線緩衝効果が最良である（図26-115aを参照）が、CNC工作機械加工の必要性、コストが高く、一方、図26-115bは、フライス盤加工によるスロットル溝の形状で示され、便利でシンプルで、より多くのアプリケーション。ステップバッファ（図26-115cを参照）は、一般的に圧力ピークを生成します。この圧力ピークは、一定のスロットル円筒形バッファーの半分以下である。
この特性のため、段付き緩衝器は油圧シリンダのロッドレスキャビティで頻繁に使用される。二重円錐形緩衝器（図 26-115e 参照）は円錐形緩衝器（図 26-115d 参照）よりも性能がよく、技術者は掘削機用油圧シリンダによく適用する。多孔質シリンダおよび多孔質プランジャ緩衝器（図 26-115f、h 参照）は、理想的な放物線レベルに近い緩衝効果を得ることができる。図 26-116a に油圧シリンダ用緩衝器の具体的な構造を示す。従来の油圧シリンダ用緩衝器の構造は非常に一般的である。
新しい可変絞りクッション構造には、現在、一定絞りまたは可変絞りクッション構造（図26-116b、c参照）、フローティングブッシング自己調整流量型クッション構造（図26-116d参照）等、様々なものがある。
図26-116bに示すコンスタントスロットルクッション構造では、ピストンはシリンダーヘッドに向かって移動する。止め輪と円錐ばねの作用で、緩衝ブロックもピストンと一緒にシリンダヘッドに向かって移動する。緩衝ブロックがシリンダヘッド平面と合成されると、ロッドレスキャビティ内に緩衝油室が形成される。スロットルホールから封入されたオイルが排出されることで、一定のスロットルバッファが実現される。図26-116cに示す可変スロットルバッファ構造は、一定スロットルバッファ構造を改良したものである。これは、バッファーブロックのオイルインレットパイプに小さな穴を組み込むことによって実現される。この設計は、ピストンがシリンダヘッドに向かって移動するにつれて、スロットル面積を変化させることを可能にする。絞り穴の数を変えることで、可変絞りを実現している。
新しいスロットル式緩衝装置は、円錐形スプリングと一定（可変）スロットル緩衝構造を特徴とする。円錐形スプリングは、円筒形スプリングに比べて横方向の安定性が高い。振動数は可変で、共振現象を防ぎます。この設計は、圧力パルスと過度のバッファーチャンバー圧力のピークを回避します。圧力が徐々に変化することを保証します。この構造により、従来のバッファープランジャーの横方向のサイズを節約できます。また、バッファーのストロークも小さくなります。構造はシンプルで低コストです。同時に、油圧シリンダーの油の出入りの逆動作が正常に行われる。
(6) 油圧シリンダーの排気問題
シリンダ内に空気が侵入すると、動作中に油圧シリンダが揺れたり、這ったりすることがよくある。これを解決するには、排気装置を追加するか、油圧シリンダを最大ストロークまで急激に動かして空気を強制的に排出する。しかし、油圧シリンダ内のガスだけが這い上がり現象の原因ではない。ガイドレールが平行でない状態で油圧シリンダを設置することも這い上がりの原因となる。これはガイドレールが平行でないために抵抗が大きくなるためです。この場合は、シリンダを調整するか、取り付け直してください。
(7) オイルポート流量
シリンダー出力に影響する過度の圧力損失を避けるため、オイルポートの流量は7m/sを超えないこと。
(3) シール材の選択
油との相性、適用温度、速度範囲、防塵およびその他のデバイスを考慮したシーリング。
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