估算機(jī)床用氣量

張立彬

（沈陽機(jī)床成套設(shè)備有限責(zé)任公司 遼寧 沈陽 110142）

1 引言

氣動(dòng)系統(tǒng)是為以壓縮氣體為工作介質(zhì)，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(jī)地組合成的整體，進(jìn)行動(dòng)力或信號的傳遞與控制。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，空氣流量區(qū)分為質(zhì)量流量和和體積流量。質(zhì)量流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過管路截面的空氣質(zhì)量，體積流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過管路截面的空氣體積，在生產(chǎn)實(shí)際中主要采用體積流量。

2 壓縮空氣流量公式推理

機(jī)床的用氣量是氣動(dòng)系統(tǒng)管路中壓縮氣體的流量，一臺(tái)機(jī)床的用氣量是多少，具體怎樣評估？大多數(shù)機(jī)床設(shè)計(jì)者經(jīng)常詢問這個(gè)問題。壓縮空氣流量是一種表述機(jī)床損耗壓縮空氣性能的重要參數(shù)，也是工業(yè)工程中測量的重要參數(shù)。隨著氣動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)床功能部件中的廣泛應(yīng)用，其流量的評估測量對于機(jī)床產(chǎn)品升級、生產(chǎn)過程的控制和監(jiān)測以及工廠的節(jié)能減排都顯得至關(guān)重要。

壓縮空氣流量計(jì)算公式推理：

F是壓力，P為氣壓，A為管道截面積，根據(jù)壓力公式，F(xiàn)=PA。

Q為流量，v為氣流速度， A為管道截面積，根據(jù)流量公式Q=vA。

根據(jù)能量守恒定律，壓力做功等于氣體動(dòng)能（假設(shè)，流動(dòng)阻力損失不計(jì)，即壓縮氣體流至管口時(shí)，壓力能全部轉(zhuǎn)換為動(dòng)能）。h為氣流流動(dòng)的距離，而流動(dòng)了距離h的氣體質(zhì)量為m=ρhA，ρ為壓縮氣體密度。

機(jī)床氣源主要技術(shù)參數(shù)選定的經(jīng)驗(yàn)原則：

氣源壓力的設(shè)定，應(yīng)比要求使用的氣動(dòng)元件高2bar左右。氣源流量的選定，應(yīng)比估算的用氣量大30%～50%為宜[2]。為了保證機(jī)床氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作，實(shí)際用氣量在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上應(yīng)乘以1.3倍至1.5倍的系數(shù)。

3 計(jì)算實(shí)例

機(jī)床氣動(dòng)系統(tǒng)直接與工廠氣源相連，車間氣源壓力不低于6bar，整個(gè)系統(tǒng)的壓力由總氣源處理三聯(lián)件的過濾減壓閥調(diào)整。圖1為一個(gè)臥式加工中心機(jī)床管路示意圖，根據(jù)管路壓強(qiáng)和管路直徑計(jì)算該機(jī)床的用氣量。壓縮空氣密度ρ隨溫度及壓強(qiáng)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(jì)算得：

理論計(jì)算得出該機(jī)床用氣量：

通過以上計(jì)算得到的機(jī)床用氣量還需要根據(jù)機(jī)床氣源選定的經(jīng)驗(yàn)原則進(jìn)行修正。實(shí)際用氣量在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上需要乘以1.3倍至1.5倍的系數(shù)。

該機(jī)床實(shí)際的用氣量為：

4 結(jié)語

機(jī)床氣動(dòng)系統(tǒng)沒有固定的開發(fā)程式，為了更好的設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)，需要設(shè)計(jì)人員熟悉掌握氣動(dòng)系統(tǒng)中各個(gè)元?dú)饧男阅?，并深入工廠車間對氣動(dòng)系統(tǒng)的使用進(jìn)行了解，依靠自己不斷積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，積極拓展思路和視野，設(shè)計(jì)出合理而可靠的氣動(dòng)系統(tǒng)。