計算關鍵氣缸速度所需的流量係數（Cv）

流量係數 Cv 的計算要從動作需求開始。選擇閥件前，請先記錄氣缸缸徑、活塞桿直徑、行程、動作方向、工作壓力、允許行程時間與負載條件。接著計算各動作方向的自由空氣需求量，最後在指定的入口與出口條件下，套用閥件製造商的可壓縮流體計算方法。

在供氣壓力 5.5 bar、閥件壓降 0.35 bar 的條件下，Parker P1P 指南對以 500 mm/s 移動的 63 mm 氣缸指定 Cv 1.01（Parker，存取於 2026 年）。只要改變允許壓降、缸徑、動作方向或速度，所需流量能力也會隨之改變。

重點摘要

將缸徑、行程、壓力與目標時間換算成各動作方向的自由空氣需求量。

採用閥件製造商提供的氣體流量方程式、曲線或 ISO 6358 資料。

分別檢查供氣與排氣路徑。

核准閥件前，以動態壓力量測驗證實際行程時間。

為什麼必須先把氣缸速度換算成流量需求？

在一組明確的壓力條件下，Parker 的氣缸對閥件選型表涵蓋 20-100 mm 缸徑與 50-500 mm/s 速度，Cv 範圍從 0.01 到 2.56（Parker，存取於 2026 年）。這個範圍說明了為何不能只憑速度選閥：氣室面積會決定完成動作所需的空氣量。

方向性自由空氣需求量，是指在允許的移動時間內填充氣缸其中一側氣室所需的標準化流量。先從活塞平均速度開始：

v = \frac{s}{t}

其中， $v$ 是平均速度， $s$ 是行程， $t$ 是允許的移動時間。平均速度是規劃循環時間時使用的輸入值，無法描述加速峰值、緩衝階段、起動摩擦，或負載造成的壓力變化。

伸出時的無桿側面積計算如下：

A_{\mathrm{cap}} = \frac{\pi D^2}{4}

縮回時則使用加壓的有桿側環形面積：

A_{\mathrm{rod\ side}} = \frac{\pi\left(D^2-d^2\right)}{4}

$D$ 是缸徑， $d$ 是活塞桿直徑。將適用面積乘以行程，即可得到氣室的幾何容積：

V = A s

這個第一步可以避免常見的選型錯誤。面積差異非常重要：即使兩支氣缸採用相同的公稱連接口牙，能讓 32 mm 氣缸達到目標速度的閥件，對 100 mm 氣缸而言仍可能造成過大的流量限制。

請把速度目標視為兩項不同方向的工作。伸出與縮回的氣室容積不同，方向控制閥對供氣至氣缸、以及氣缸至排氣的路徑，也可能標示不同的流量額定值。單一 Cv 標稱值可能掩蓋真正控制循環時間的流路。

如何估算氣缸的自由空氣需求量？

對於缸徑 63 mm、行程 500 mm 的氣缸，無桿側幾何容積為 1.559 L。若行程必須在一秒內完成，將該氣室充壓至 5.5 bar(g) 大約需要 600 標準 L/min。造成差異的是壓力比，而不只是幾何容積。

假設氣體溫度與參考溫度相同，可先用下式估算：

Q_N = \frac{A s}{t}\cdot\frac{P_{\mathrm{abs}}}{P_N}\cdot 60{,}000

$A$ 與 $s$ 請使用 SI 單位， $t$ 以秒表示。 $P_{abs}$ 是氣室所需的絕對壓力，單位為 bar(abs)； $P_{N}$ 是指定的參考絕對壓力，單位同樣為 bar(abs)。使用 $k_{u} = 60,000$ ，即可將每秒立方公尺換算成每分鐘公升。

此方程式估算的是理想標準化氣室需求量，不包含連接口腔與管路容積，也未計入閥件切換時間與洩漏。溫度變化，以及加速帶載活塞所需的壓力梯度，必須另外處理。請勿把這些影響藏在未說明依據的效率百分比中。

參考條件會決定數值是否能直接比較。SCFM、NL/min 與標準 m³/h 可能因參考溫度或壓力不同而出現差異。比較數值前，請記錄計算器、流量計與閥件型錄採用的基準。此計算器提供閥件與管路預選所需的需求量估算值。請將兩個方向中較高的結果作為下一步輸入，不要把它視為閥件保證輸出。比較前，必須讓其標準流量基準與型錄一致。若供應商提供多個壓力點或流動方向，請選用代表實際安裝路徑的資料。在較寬鬆條件下量得較大流量，並不能證明閥件在機台實際壓力比下仍可供應計算所得的流量。

工具氣壓缸選型氣壓缸流量需求計算器在檢視閥件流量能力前，依缸徑、活塞桿直徑、行程、工作壓力與目標行程時間，估算伸出與縮回的自由空氣需求量。所需流量 = 氣壓缸容積 / 目標時間 × 壓力比缸徑活塞桿直徑行程長度目標行程時間開啟計算工具

壓縮空氣應採用哪一種流量係數 Cv 計算方法？

ISO 6358-1 規範使用可壓縮流體測試氣動元件穩態流量的方法，並於 2022 年確認有效，2026 年另發布量測不確定度修正案（ISO，2013/2026）。因此，以音速傳導率 $C$ 與臨界壓力比 $b$ 表示的氣動資料，應在其可壓縮流量模型內使用。

音速傳導率 $C$ 是依可壓縮流體測試得出的 ISO 6358 流量能力參數，並不是單純換了單位的液體 Cv 值。

請採用與供應商公開資料相符的方法：

可取得的閥件資料	正確選型方式	仍需取得的資訊
氣體 Cv 方程式或氣體流量計算器	輸入所需標準流量、上游絕對壓力、下游絕對壓力、溫度與氣體特性	確切流路與單位基準
依氣缸缸徑與速度編製的 Cv 圖表	僅在圖表指定的供氣壓力、壓降與動作範圍內使用	缸徑、方向、目標速度與安裝損失
ISO 6358 音速傳導率 $C$ 與臨界壓力比 $b$	套用製造商的 ISO 6358 選型方法或軟體	上游與下游絕對壓力及參考條件
以 NL/min 或 SCFM 表示的流量曲線	依實際壓力比讀取流量能力，不要使用無關的型錄工作點	標準流量定義與允許壓力損失
只有連接口尺寸	要求提供經測試的流量資料	Cv、Kv、 $C$ 與 $b$ ，或壓力－流量曲線

Swagelok 的氣體 Cv 計算器要求輸入入口壓力、出口壓力、流量、溫度、介質與比重；其壓力說明也明確區分絕對壓力與 psig（Swagelok，存取於 2026 年）。若計算器只要求流量、比重與壓降，採用的就是液體關係式，不足以完成這項氣動選型工作。

流動狀態同樣重要。在 ISO 6358 資料中，元件專屬的 $b$ 值代表臨界背壓比。當下游對上游的絕對壓力比跨越此邊界後，繼續降低下游壓力，質量流率不會再以相同方式增加。請使用受測閥件的實際數值，不要套用通用比值。另需確認標示的 $C$ 與 $b$ 是由哪一條工作流路測得，因為供氣至氣缸與氣缸至排氣的資料可能不同。真正相關的是計時動作所使用的流路，而不是規格表上最大的數字。

從動作輸入一路追溯到實機驗證，採用一條可追溯的完整鏈結。資料來源：ISO 6358-1、Parker 氣動選型指南、Swagelok 氣體 Cv 指南。

計算範例：63 mm 氣缸以 500 mm/s 移動

Parker P1P 指南採用供氣壓力 5.5 bar，以及閥件允許壓降 0.35 bar。在這些條件下，對於以 500 mm/s 移動的 63 mm 氣缸，表中列出的數值是 Cv 1.01（Parker，存取於 2026 年）。以下計算重現型錄結果，並未自行加入倍率。

採用下列輸入值：

輸入項目	數值	在計算中的作用
缸徑 $D$	63 mm	決定無桿側面積
活塞桿直徑 $d$	20 mm	決定有桿側環形面積
行程 $s$	500 mm	決定氣室排量
目標行程時間 $t$	1.0 s	決定平均速度與需求量
供氣壓力 $P_{g}$	5.5 bar(g)	決定壓力基準
允許閥件壓降 $Δ P$	0.35 bar	決定 Parker 選型常數
參考壓力 $P_{N}$	1.01325 bar(abs)	定義標準化流量

無桿側面積為 $A_{\mathrm{cap}} = 3.117\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$ ，有桿側環形面積為 $A_{\mathrm{rod\ side}} = 2.803\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$ 。由這兩個面積得到的幾何容積分別是 1.559 L 與 1.402 L。

使用 $P_{\mathrm{abs}}\approx6.5\ \mathrm{bar(abs)}$ 代入初步自由空氣方程式，可得：

方向	幾何容積	理想化自由空氣需求量
伸出	1.559 L	600 NL/min
縮回	1.402 L	539 NL/min

若伸出與縮回都要求在一秒內完成，初步流量需求由伸出側主導。若兩個方向的目標時間不同，結論可能反轉。負載與緩衝設定也會影響結果，流路能力同樣如此。

Parker 的英制選型關係式可寫成：

C_v = \frac{A_{\mathrm{in^2}}s_{\mathrm{in}}K_cK_A}{t_{\mathrm{s}}\cdot28.8}

$A_{in²}$ 是以平方英吋表示的氣缸面積。 $s_{in}$ 是以英吋表示的行程， $t_{s}$ 是以秒表示的時間。在 80 psig 下，Parker 表格給出的壓縮係數為 $K_{c} = 6.4$ 。當允許壓降為 5 psi 時，常數為 $K_{A} = 0.048$ 。

將這支 63 mm × 500 mm 氣缸的數值代入，可得：

C_v = \frac{4.832\cdot19.685\cdot6.4\cdot0.048}{1.0\cdot28.8}=1.01

計算結果與 Parker 公制圖表同為 Cv 1.01，因為兩者採用相同的壓力基準與允許壓降。實務上，應選擇在相同條件下，其相關流路流量能力達到或高於此需求的閥件，接著再檢查其餘實際安裝路徑。

這項一致性是一個實用的工程交叉檢查。若手算結果與製造商的氣缸速度圖表明顯不同，請先停止選閥。例如，表壓與絕對壓力混用就是常見原因，缸徑面積算錯也可能造成差異。另請檢查標準流量條件是否一致，以及公式是否取自另一家供應商的測試基準。

供氣與排氣限制會如何改變結果？

Parker 指出，方向控制閥內的每一條流路都有各自的 Cv（Parker 閥件指南，存取於 2026 年）。其氣缸指南也提醒，管徑不足會限制速度，而管路容積過大會增加充氣時間（Parker 氣缸指南，存取於 2026 年）。因此，所需 Cv 屬於整條流路，而不是單獨的閥體。

氣缸伸出時，空氣必須通過供氣口、閥內流道、工作口、接頭、管路與無桿側連接口。同時，有桿側的空氣會經過另一組接頭、管路、速度控制閥、閥件排氣流道與消音器排出。充氣路徑上的限制會降低可用來加速負載的壓力；排氣限制則會產生背壓，即使上游壓力表看似穩定，氣缸淨推力仍會下降。任一路徑都可能決定實際速度，因此在指定更大閥件之前，必須從壓力曲線判斷是哪一側耗用了可用壓力裕量。

限制來源	典型跡象	對選型的影響
FRL 或調壓閥	動作期間，閥件上游壓力下降	只提高閥件 Cv 無法補回不足的入口壓力
歧管供氣流道	多個致動器同時切換時一起變慢	檢查同時流量與共用供氣能力
快插接頭或彎頭	內徑小於管路 ID	壓力損失檢查必須納入接頭
長管路	延遲與壓力損失隨長度增加	比較實際 ID 與長度，不要只看外徑
排氣節流速度控制閥	排氣側氣室的背壓上升	先確認全開流量能力，再判定是否為閥件問題
消音器	使用經確認潔淨的測試排氣方式後，氣缸動作改善	更換消音器或正確選擇其尺寸
緩衝限制	只有行程末端的速度改變	緩衝調整應與中段行程的閥件選型分開處理

同時檢查充氣氣室與排氣氣室。供氣路徑有很大的 Cv，也無法補償受限的排氣節流速度控制閥或消音器。

如需深入了解實際安裝限制，請比較軟管與接頭尺寸指南及消音器阻塞分析。

影片：AutomationDirect 氣動閥閥口與位數說明。影片說明在檢查供氣與排氣能力前，必須先辨識的方向流路。

先辨識閥口與位數，再依各流路驗證 Cv。

應如何驗證選定的閥件？

CAGI 建議，在設計良好的壓縮空氣系統中，從空壓機出口到使用點的總壓降不應超過 10%（CAGI，存取於 2026 年）。由於閥件只能使用其中一部分壓力預算，驗證時必須在致動器移動期間，量測閥件與氣缸處的壓力。

採用可重複的驗收測試：

記錄動作前，以及行程速度最快階段的閥件入口供氣壓力。
量測充氣側氣室壓力；在可行的情況下，也量測排氣側氣室的背壓。
在指定行程範圍內，分別計時伸出與縮回動作。
使用正常負載、緩衝設定、速度控制閥設定與機台同時用氣條件，重複量測。
將量測曲線與閥件製造商的測試條件及目標行程時間公差比較。

動態壓力驗證是比較氣缸移動期間量得的壓力。只量靜態壓力無法證明流量能力。例如，調壓閥、過濾器、歧管流道與小口徑接頭在靜止時可能維持預期壓力，需求一上升卻大幅掉壓。另一方面，為了取得穩定的排氣節流控制，速度控制閥兩端出現較大壓降也可能是刻意設定的結果。請勿暫時拆除所有限制，只以最快行程驗證閥件。這類測試可以協助找出瓶頸，但正式驗收必須使用量產配置，包括護罩、負載、消音器、流量控制元件與正常上游用氣需求。

實用的診斷方式不是只看單一數值，而是比較兩組曲線：先比較閥件入口壓力與充氣側氣室壓力，再比較排氣側氣室壓力與大氣壓力。供氣側的差值可檢驗入口能力，排氣側的差值則會顯示背壓。兩者合併判讀，即可確認換用更大的方向控制閥是否真的能改善循環。

如需更完整的診斷順序，請參閱閥件流量（Cv）對系統效能的重要性。若閥件切換時間也屬於時間預算的一部分，請使用專門的電磁閥行程時間選型流程。

Cv 選型工作表應包含哪些資料？

Parker 的其中一種方法使用氣缸面積、行程、壓縮係數、允許壓降與行程時間（Parker，存取於 2026 年）。Swagelok 的氣體方法還需要上游壓力、下游壓力、溫度與氣體特性（Swagelok，存取於 2026 年）。採購規格必須說明所採用的基準。

工作表欄位	必填內容	重要性
氣缸幾何尺寸	缸徑、活塞桿直徑、行程、氣缸數量	決定伸出與縮回容積
動作目標	各方向行程時間、停留時間、循環頻率	區分使用點的尖峰需求與平均耗氣量
負載與安裝方向	移動質量、摩擦、垂直軸或水平軸	決定動作期間所需的氣室壓力
壓力基準	表壓或絕對壓力、量測位置、最低動態值	避免壓力比錯誤
流量基準	SCFM、NL/min、標準 m³/h、參考溫度與壓力	讓型錄流量與計算流量可以直接比較
閥件流量能力	各流路 Cv/Kv、ISO 6358 $C$ 與 $b$ ，或流量曲線	指出選型採用的受測額定值
實際安裝管件	接頭內徑、管路 ID 與長度、歧管流道	納入閥件以外的限制
排氣硬體	速度控制閥、消音器、快速排氣閥	辨識背壓限制
驗收標準	最大行程時間、重複次數、負載狀態、壓力限制	把選型結果轉換成可測試的要求

缺少條件的流量數值並不完整。連接口尺寸或單一未標示條件的流量能力數字，都無法確定氣缸速度。若應用仍需審查，請透過聯絡頁面送出填妥的工作表，讓供應商檢查壓力基準、流路、管件、排氣硬體與驗收目標。

最終選型原則

在 Parker 指定的供氣壓力 5.5 bar、閥件壓降 0.35 bar 與目標速度 500 mm/s 下，63 mm 範例得到 Cv 1.01（Parker，存取於 2026 年）。記錄結果時，必須同時保留這些條件。接著選擇適用的流路，並驗證實際安裝後的動作。

請依下列順序執行：

定義各方向的速度或行程時間。
計算無桿側與有桿側容積。
使用明確的參考條件，將每個方向的動作換算成標準流量需求。
套用閥件供應商指定的氣體 Cv 方法、ISO 6358 方法或性能曲線。
檢查兩個方向上每一項實際安裝限制。
量測動態壓力與實際行程時間。

Cv 只能用來篩選候選閥件。最終選擇必須在壓力穩定時達到規定的計時動作，同時維持可控制的加速度與可接受的排氣背壓，並記錄量產測試裕量。

基本術語請參閱什麼是流量係數 Cv？它如何決定氣動系統的閥件尺寸？。實驗室特性測試採用不同流程，詳見如何依閥件測試資料計算流量係數（Cv）。

氣缸速度與閥件 Cv 常見問題

在 Parker 指定的條件下，同樣是 63 mm 缸徑，當速度從 50 mm/s 提高到 500 mm/s，所需 Cv 會從 0.10 增加到 1.01（Parker，存取於 2026 年）。以下回答最容易使這類計算失效的假設問題。

壓縮空氣可以使用液體 Cv 計算器嗎？

不可以。液體計算器通常採用不可壓縮流體的壓降關係式。壓縮空氣選型需要上游與下游絕對壓力，也必須定義溫度與標準流量條件。最後應使用氣體方程式、壓力－流量曲線，或針對該閥件發布的氣動測試資料完成計算。

計算得到 Cv 1.01，是否就保證能達到 500 mm/s？

不保證。Cv 1.01 只在 Parker 範例指定的缸徑與目標速度下成立，供氣壓力與閥件壓降也必須相同。實際安裝的管件與排氣硬體仍可能降低速度，負載、緩衝與同時用氣需求也會造成影響。請驗證動態壓力與量產配置下的行程時間。

伸出與縮回應使用相同的 Cv 嗎？

不一定。單活塞桿氣缸的無桿側與有桿側面積不同，方向控制閥各工作流路的流量能力也可能不相等。請依各方向的時間目標分別計算，再檢查充氣路徑與排氣路徑，最後採用要求較高的結果。

如果型錄只列 NL/min，沒有 Cv，該怎麼辦？

測試條件必須一致。請確認上下游兩個壓力與標準流量基準，流動方向及閥件狀態也必須相符。只要缺少任何一項，就應要求供應商提供壓力－流量曲線或 ISO 6358 資料，不要用液體方程式換算一個未標示條件的數字。

資料來源與技術參考

本資料集包含一項 ISO 標準紀錄、四份製造商選型或產品參考資料、一份 CAGI 壓降技術簡報，以及一支官方教學影片。擷取日期讓方程式與圖表條件可追溯，也便於日後重新檢查各項選型邊界。

ISO 6358-1:2013：使用可壓縮流體進行氣動元件穩態流量測試，包含 2020 與 2026 年修正案。擷取於 2026-07-23。
Parker P1P 小型 ISO 氣缸型錄：20-100 mm 氣缸矩陣、50-500 mm/s 速度範圍、指定供氣壓力 5.5 bar、指定壓降 0.35 bar，以及 63 mm 氣缸 Cv 計算交叉檢查的資料來源。擷取於 2026-07-23。
Parker 氣動選型簡介：各流路 Cv、氣體流量關係式、壓縮係數、壓降常數與氣缸行程時間公式。擷取於 2026-07-23。
Parker P1D 氣缸指南：管路選型、節流、死容積與氣缸速度。擷取於 2026-07-23。
Swagelok Cv 計算器：氣體輸入參數與壓力基準。擷取於 2026-07-23。
Swagelok 閥件選型技術公報：液體及低壓／高壓氣體選型圖表。擷取於 2026-07-23。
CAGI 壓降技術簡報：系統壓降基準與降低流動限制的指南。擷取於 2026-07-23。
AutomationDirect：氣動閥閥口與位數說明：方向控制閥閥口與流路的基礎說明。發布於 2021-08-07；擷取於 2026-07-23。