Расход воздуха начинается с массы, а не с одних литров
Геометрический объём камеры V=A·s ещё не является потреблением свободного воздуха. Для идеального газа объём той же массы на выбранной базе равен Vref=V·pabs/pref·Tref/T. Оба давления абсолютные; обе температуры в кельвинах. Рабочее давление pabs=pg+pатм. В отличие от расчёта силы, здесь подстановка избыточного давления даёт систематическое занижение результата.
Обозначения NL, ANR и свободный воздух требуют конкретных опорных давления, температуры и условий влажности. Они не всегда означают одну базу. Производители указывают её в документации расходомера, клапана или компрессора. Для сравнения потребления цилиндра с подачей компрессора нужно сначала привести оба значения к одинаковым условиям; литры при рабочем давлении нельзя напрямую сравнивать с литрами свободного воздуха.
| Составляющая | Объём | Что учитывать |
|---|---|---|
| Выдвижение | Aп·s | Полная площадь поршня |
| Втягивание | Aк·s | Кольцевая площадь, шток уменьшает объём |
| Мёртвая полость и трубка | Постоянный объём Vм | Изменение массы от остаточного до конечного давления |
| Утечки и продувки | Отдельный расход | Включают также время выдержки |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Условный пример полного двойного хода
Пусть D=50 мм, d=20 мм, s=200 мм, давление в заполненной камере 7 bar(abs), температура воздуха 293,15 K. Для первого расчёта выберем базу 1 bar(abs), 293,15 K, сухой воздух. Поршневая камера за ход меняет объём на 0,39270 л, штоковая — на 0,32987 л. Выдвижение требует 2,74889 л на выбранной базе, полный цикл без мёртвых объёмов — 5,05796 л. Первое число сохраняет исходный ориентир 2,75 л, но это не расход всего цикла.
Пусть каждая из двух постоянных полостей вместе с переключаемой трубкой имеет Vм=0,030 л и перед заполнением остаётся при 1 bar(abs). При одинаковой температуре добавка за цикл равна (7−1)·(0,030+0,030)/1=0,360 л на базе. Полный расход становится 5,41796 л/цикл; при 20 полных циклах в минуту — 108,36 л/мин. Мёртвый объём добавляется по изменению массы, поэтому нельзя безусловно умножать весь Vм на конечное давление и забывать уже присутствующий воздух.
Если те же данные пересчитать на сухую базу 1,01325 bar(abs) и 273,15 K, получится 4,98231 нормального литра за цикл, или 99,65 NL/min. Разница вызвана только базой, а не улучшением эффективности. Для разных конечных давлений в камерах, остаточного противодавления или разных температур баланс считают отдельно для каждого заполнения: ΔVref=[pкон·Vкон/Tкон−pнач·Vнач/Tнач]·Tref/pref.
Средний расход не выбирает распределитель
Среднее потребление важно для компрессора и затрат, но клапан и регулятор должны обеспечить поток в короткий интервал движения. Если условное заполнение поршневой камеры без мёртвого объёма занимает 0,50 с, средний за этот интервал расход на первой базе равен 329,87 л/мин. Мгновенный поток может быть ещё выше и зависит от перепадов, сжимаемости и характеристик клапана. Каталог SMC разделяет потребление за цикл и требуемый расход для выбора компонентов; ISO 6358-1 относится к установившимся расходным характеристикам компонентов, а не гарантирует время движения цилиндра.
Проверка модели
Задают, что считается циклом, сколько цилиндров работают одновременно, где установлены клапаны и какие трубки каждый раз заполняются и опорожняются. Учитывают утечки, выдержки, продувки и фактическое давление. Итог сравнивают с расходомером на той же базе. Уменьшение обратного давления питания может экономить воздух только при сохранении требуемой силы, скорости и корректного торможения.
Применение в Fits Calc
Сохраняйте исходные размеры, давления, режим и допущения вместе с результатом. Для согласования расчёта и контроля доступны разделы для конструктора, для метролога и ОТК и для предприятия. Параметры конкретного цилиндра подтверждайте его паспортом.