尺寸不足的閥門會阻礙系統效能，而尺寸過大的閥門不但浪費金錢，還會造成控制問題，長年累月困擾運作。. 正確的氣動閥尺寸需要計算 流量係數 (Cv)1, 考慮到壓降，並使用既定公式和修正係數將閥門容量與實際系統需求相匹配。. 我目睹了太多工程師在氣缸性能不穩定的情況下掙扎，原因很簡單，他們只是猜測閥門尺寸，而不是使用經過驗證的計算方法。.
目錄
氣動閥尺寸的基本公式是什麼？
瞭解基本方程式可將閥門選擇從臆測轉換為精確的工程。📐
主要的氣動閥選型公式為 Q = Cv × √(ΔP × ρ)，其中 Q 為流量，Cv 為流量係數，ΔP 為壓差，ρ 為工作條件下的空氣密度。.
核心尺寸公式
基本流量公式：
簡化空氣公式：
- Q = 22.48 × Cv × √(ΔP)
- 這假設標準空氣條件 (68°F, 14.7 PSIA)
臨界流量條件：
當下游壓力降至上游壓力的 53% 以下時，使用：
- Q = 0.471 × Cv × P₁
- 其中 P₁ = 上游絕對壓力 (PSIA)
溫度和壓力校正
如何為您的應用計算流量係數 (Cv)？
要確定正確的 Cv 值，需要瞭解您系統的實際流量需求和作業條件。.
透過重新排列流量公式來計算所需的 Cv：Cv = Q ÷ (22.48 × √ΔP)，然後應用安全係數和修正乘數以符合實際情況。.
流量 (Q) 計算機
Q = Cv × √(ΔP × SG)
壓降 (ΔP) 計算機
ΔP = (Q / Cv)² ÷ SG
聲導計算機（臨界流量）
q = c × p₁ × √t₁
逐步計算 Cv
步驟 1：確定所需流量
使用下列方式計算汽缸消耗量：Q = (汽缸容積 × 循環次數 / 分鐘 × 2) ÷ 效率因數
步驟 2：建立壓力條件
- 供氣壓力 (P₁)
- 工作壓力 (P₂)
- 壓降 (ΔP = P₁ - P₂)
步驟 3：套用公式
Cv = Q ÷ (22.48 × √ΔP)
實際案例
Marcus 是北卡羅萊納州一家紡織廠的控制工程師，他的布料裁剪系統遇到了油壓缸速度慢的問題。他的 4 英寸內徑、12 英寸行程的汽缸以每分鐘 15 次的速度運轉，需要..：
- 圓柱體體積：π × 2² × 12 = 150.8 立方英寸
- 流量需求： (150.8 × 15 × 2) ÷ 1728 = 2.62 SCFM
- 供氣壓力為 90 PSI，工作壓力為 80 PSI：Cv = 2.62 ÷ (22.48 × √10) = 0.037
我們建議使用 Cv = 0.05 的閥門，以提供足夠的安全餘量。🎯
您在選擇閥門時須考慮哪些壓降因素？
整個系統的壓力損失會顯著影響閥門的尺寸要求和整體性能。.
計算過濾器、調節器、配件和管道的壓降，方法是計算總系統阻力，並在計算出的 Cv 值上加上 15-25% 安全餘量。.
系統壓力損失元件
主要損失來源：
- 空氣準備設備 (3-5 PSI 典型值)
- 管道摩擦損失
- 配件和連接損耗
- 閥門本身的壓降
壓降計算方法
用於管道：
ΔP = f × (L/D) × (ρV²/2gc)
簡化氣動公式：
δp ≈ 0.1 × l × q² ÷ d⁵
其中：L = 長度 (英呎)、Q = 流量 (SCFM)、D = 直徑 (英吋)
| 組件 | 典型壓降 |
|---|---|
| 過濾器 | 1-3 PSI |
| 調節器 | 2-5 PSI |
| 90° 彎頭 | 0.5-1 PSI |
| Tee Junction | 1-2 PSI |
| 快速斷開 | 0.5-1.5 PSI |
修正係數
將這些乘數套用到您的基本 Cv 計算中：
- 高循環應用：1.2-1.5×
- 長管路：1.1-1.3×
- 多種配件：1.15-1.25×
- 關鍵應用：1.25-1.5×
哪些常見的尺寸錯誤會破壞系統效能？
即使是經驗豐富的工程師，也會掉入可預見的陷阱，損害系統的可靠性和效率。.
最嚴重的錯誤包括忽略溫度效應、使用目錄流量而未進行壓力修正，以及未計算多個致動器的同時操作。.
最大尺寸錯誤
錯誤 #1：使用製造商提供的最大流量
目錄額定值假設了實際應用中很少存在的理想條件。.
錯誤 #2：忽略同步操作
當多個氣缸同時運作時，總流量需求會快速倍增。.
錯誤 #3：忽略溫度效應
冷空氣密度較高，需要較大的閥門才能達到相同的質量流量。.
驗證方法
性能驗證：
Jennifer 是威斯康辛州一家食品加工公司的自動化系統管理人員，她發現在生產高峰期，他們的包裝線減速是由於閥門尺寸不足造成的。在使用同步運轉因子重新計算之後，我們升級了他們的 Bepto 閥門組件，將產量提高了 35%，同時降低了空氣消耗量。.
總結
使用適當的公式和修正係數進行準確的氣動閥尺寸設定，可確保最佳的系統效能、防止成本過高的尺寸設定，並消除與流量相關的操作問題。🚀
有關氣動閥尺寸的常見問題
問：如何在閥門尺寸中轉換不同的流量單位？
使用這些換算：1 scfm = 28.32 slpm = 0.472 scfs。請務必確認製造商所使用的標準條件 (溫度/壓力)，因為這會嚴重影響流量計算。.
問：我應該對計算出的 Cv 值應用什麼安全係數？
標準應用的安全餘量為 15-25%，關鍵製程為 25-35%，高循環率或極端溫度變化的系統最高可達 50%。.
問：供氣和排氣功能是否可以使用相同的閥門？
儘管物理上可行，但排氣閥通常需要 20-30% 較大的 Cv 值，這是由於背壓效應和排氣中的溫度差異。.
問：海拔高度如何影響氣動閥的尺寸計算？
海拔越高，空氣密度越小，海拔每升高 1000 英尺，Cv 值約增加 3%。請在計算中使用密度修正係數。.
問： Cv 和 Kv 流量係數有何不同？
Cv 使用美制單位（60°F 時的 GPM 水，水壓下降 1 PSI），而 Kv 使用公制單位（20°C 時的 m³/hr 水，水壓下降 1 bar）。轉換使用：Kv = 0.857 × Cv。.
