张立彬

（沈阳机床成套设备有限责任公司 辽宁 沈阳 110142）

1 引言

气动系统是为以压缩气体为工作介质，它通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机地组合成的整体，进行动力或信号的传递与控制。在气动系统中，空气流量区分为质量流量和和体积流量。质量流量是指单位时间内流过管路截面的空气质量，体积流量是指单位时间内流过管路截面的空气体积，在生产实际中主要采用体积流量。

2 压缩空气流量公式推理

机床的用气量是气动系统管路中压缩气体的流量，一台机床的用气量是多少，具体怎样评估？大多数机床设计者经常询问这个问题。压缩空气流量是一种表述机床损耗压缩空气性能的重要参数，也是工业工程中测量的重要参数。随着气动系统在机床功能部件中的广泛应用，其流量的评估测量对于机床产品升级、生产过程的控制和监测以及工厂的节能减排都显得至关重要。

压缩空气流量计算公式推理：

F是压力，P为气压，A为管道截面积，根据压力公式，F=PA。

Q为流量，v为气流速度， A为管道截面积，根据流量公式Q=vA。

根据能量守恒定律，压力做功等于气体动能（假设，流动阻力损失不计，即压缩气体流至管口时，压力能全部转换为动能）。h为气流流动的距离，而流动了距离h的气体质量为m=ρhA，ρ为压缩气体密度。

机床气源主要技术参数选定的经验原则：

气源压力的设定，应比要求使用的气动元件高2bar左右。气源流量的选定，应比估算的用气量大30%～50%为宜[2]。为了保证机床气动系统正常工作，实际用气量在理论计算的基础上应乘以1.3倍至1.5倍的系数。

3 计算实例

机床气动系统直接与工厂气源相连，车间气源压力不低于6bar，整个系统的压力由总气源处理三联件的过滤减压阀调整。图1为一个卧式加工中心机床管路示意图，根据管路压强和管路直径计算该机床的用气量。压缩空气密度ρ随温度及压强的变化而变化，具体参照表1选取。

图1 管路示意图

表1 空气密度与压力对照表

依次计算得：

理论计算得出该机床用气量：

通过以上计算得到的机床用气量还需要根据机床气源选定的经验原则进行修正。实际用气量在理论计算的基础上需要乘以1.3倍至1.5倍的系数。

该机床实际的用气量为：

4 结语

机床气动系统没有固定的开发程式，为了更好的设计气动系统，需要设计人员熟悉掌握气动系统中各个元气件的性能，并深入工厂车间对气动系统的使用进行了解，依靠自己不断积累的知识和经验，积极拓展思路和视野，设计出合理而可靠的气动系统。