估算機床用氣量

張立彬

（沈陽機床成套設備有限責任公司 遼寧 沈陽 110142）

1 引言

氣動系統是為以壓縮氣體為工作介質，它通過各種元件組成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有機地組合成的整體，進行動力或信號的傳遞與控制。在氣動系統中，空氣流量區分為質量流量和和體積流量。質量流量是指單位時間內流過管路截面的空氣質量，體積流量是指單位時間內流過管路截面的空氣體積，在生產實際中主要采用體積流量。

2 壓縮空氣流量公式推理

機床的用氣量是氣動系統管路中壓縮氣體的流量，一臺機床的用氣量是多少，具體怎樣評估？大多數機床設計者經常詢問這個問題。壓縮空氣流量是一種表述機床損耗壓縮空氣性能的重要參數，也是工業工程中測量的重要參數。隨著氣動系統在機床功能部件中的廣泛應用，其流量的評估測量對于機床產品升級、生產過程的控制和監測以及工廠的節能減排都顯得至關重要。

壓縮空氣流量計算公式推理：

F是壓力，P為氣壓，A為管道截面積，根據壓力公式，F=PA。

Q為流量，v為氣流速度， A為管道截面積，根據流量公式Q=vA。

根據能量守恒定律，壓力做功等于氣體動能（假設，流動阻力損失不計，即壓縮氣體流至管口時，壓力能全部轉換為動能）。h為氣流流動的距離，而流動了距離h的氣體質量為m=ρhA，ρ為壓縮氣體密度。

機床氣源主要技術參數選定的經驗原則：

氣源壓力的設定，應比要求使用的氣動元件高2bar左右。氣源流量的選定，應比估算的用氣量大30%～50%為宜[2]。為了保證機床氣動系統正常工作，實際用氣量在理論計算的基礎上應乘以1.3倍至1.5倍的系數。

3 計算實例

機床氣動系統直接與工廠氣源相連，車間氣源壓力不低于6bar，整個系統的壓力由總氣源處理三聯件的過濾減壓閥調整。圖1為一個臥式加工中心機床管路示意圖，根據管路壓強和管路直徑計算該機床的用氣量。壓縮空氣密度ρ隨溫度及壓強的變化而變化，具體參照表1選取。

圖1 管路示意圖

表1 空氣密度與壓力對照表

依次計算得：

理論計算得出該機床用氣量：

通過以上計算得到的機床用氣量還需要根據機床氣源選定的經驗原則進行修正。實際用氣量在理論計算的基礎上需要乘以1.3倍至1.5倍的系數。

該機床實際的用氣量為：

4 結語

機床氣動系統沒有固定的開發程式，為了更好的設計氣動系統，需要設計人員熟悉掌握氣動系統中各個元氣件的性能，并深入工廠車間對氣動系統的使用進行了解，依靠自己不斷積累的知識和經驗，積極拓展思路和視野，設計出合理而可靠的氣動系統。