Расчёт местного отсоса от станка: пошаговый пример
Материал носит информационно-справочный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями ст. 437 ГК РФ.
Формулы, цифры и примеры расчёта приведены как иллюстрация метода. Они могут содержать неточности и не учитывают условия конкретного объекта, поэтому не годятся для самостоятельного подбора оборудования.
Посчитаем под ваш объект и пришлём цену
«Расход отсоса от станка считают по L=3600×F×v — площадь щели на скорость всасывания.»
Местный отсос от станка — кожух-укрытие вокруг рабочей зоны (абразивного круга, режущего инструмента), забирающее пыль через узкие проёмы со скоростью 8–20 м/с. Расчёт регламентирует ГОСТ 12.4.021-75. В этой статье — один сквозной числовой пример: от скорости в щели до подобранного вентилятора. Общий обзор типов отсосов и их скоростей — в статье местные отсосы: типы и расчёт.
- Пример: кожух-укрытие заточного станка с кругом Ø250–300 мм, площадь щели F = 0,05 м², скорость всасывания v = 12 м/с.
- Расход: L = 3600 × 0,05 × 12 = 2160 м³/ч — это то, что должен обеспечить вентилятор на входе.
- Воздуховод: Ø200 мм даёт транспортную скорость 19,1 м/с — пыль не оседает по трассе.
- Потери давления: вход в укрытие, колено, трение по трубе и фильтр в сумме — около 1600 Па с запасом 15%.
- Вентилятор: по каталогу Аквент рабочая точка 2160 м³/ч / 1600 Па укладывается в диапазон ВЦП 7-40 типоразмера 3,15 при 3000 об/мин.
- Нормативы: ГОСТ 12.4.021-75 задаёт скорость всасывания, СП 60.13330.2020 — подвижность воздуха в рабочей зоне.
Отсос от станка: параметры примера и площадь щели
Местный отсос от станка отличается от отсоса над ванной или сварочным столом узкой геометрией: воздух забирают не через широкий проём, а через рабочие щели кожуха-укрытия вокруг вращающегося инструмента. За пример возьмём типовой заточной (заточно-шлифовальный) станок с абразивным кругом диаметром 250–300 мм — частый источник металлической и абразивной пыли в цехах металлообработки, подробнее о которых рассказано в статье об аспирации металлообрабатывающих станков.
Площадь рабочих проёмов кожуха F зависит от размера круга и конструкции укрытия — производитель обычно указывает её в паспорте оборудования либо измеряют на месте рулеткой по факту зазоров. Скорость всасывания v в этих проёмах задаёт ГОСТ 12.4.021-75 для абразивной и металлической пыли — диапазон 8–20 м/с. Ниже — как эти два параметра растут вместе с размером станка, прежде чем перейти к расчёту одного конкретного случая.
| Класс станка | Диаметр круга | Площадь щели F | Скорость всасывания v | Расход L = 3600×F×v |
|---|---|---|---|---|
| Малый заточной | Ø150–200 мм | 0,02 м² | 10 м/с | 720 м³/ч |
| Средний заточной (наш пример) | Ø250–300 мм | 0,05 м² | 12 м/с | 2160 м³/ч |
| Крупный шлифовальный | Ø400–500 мм | 0,09 м² | 15 м/с | 4860 м³/ч |
Скорость растёт вместе с размером круга не случайно: у крупного станка выше линейная скорость обода и интенсивнее пылевыделение, поэтому нижнюю границу диапазона 8–20 м/с оставляют для лёгких станков с мелкой пылью, а верхнюю — для тяжёлых шлифовальных с крупной стружкой и абразивом. Для нашего среднего примера принимаем v = 12 м/с — середину рабочего диапазона, типичную для заточных станков в цехе металлообработки. Дальше весь расчёт ведём именно для этой строки таблицы: F = 0,05 м², v = 12 м/с.
Расход воздуха и потери давления — пошаговый расчёт
Полный расчёт местного отсоса от станка состоит из пяти последовательных шагов: от площади щели до итогового давления, которое должен создать вентилятор. Каждый следующий шаг использует результат предыдущего.
-
1Зафиксировать площадь щели и скорость всасывания
Для кожуха-укрытия заточного станка с кругом Ø250–300 мм примите площадь рабочих проёмов F = 0,05 м² и скорость всасывания v = 12 м/с — середина диапазона 8–20 м/с для абразивной пыли по ГОСТ 12.4.021-75.
-
2Рассчитать расход воздуха
L = 3600 × F × v
L = 3600 × 0,05 × 12 = 2160 м³/ч. Это расход, который вентилятор обязан обеспечить на входе в отсос при закрытых остальных проёмах кожуха.
-
3Подобрать диаметр воздуховода по транспортной скорости
При Ø200 мм площадь сечения A = 0,0314 м², скорость в трубе v_дв = 2160 / (3600 × 0,0314) ≈ 19,1 м/с. Это выше скорости витания частиц абразивной пыли. Если сузить трубу до Ø150 мм, скорость вырастет почти вдвое, но и потери на трение — тоже.
-
4Сложить потери давления по тракту
Динамическое давление при v_дв = 19,1 м/с: Pд = 1,2 × 19,1² / 2 ≈ 219 Па. Вход в укрытие (коэффициент местного сопротивления ζ = 0,5) — 110 Па; колено 90° (ζ = 1,1) — 241 Па; трение по трубе длиной 15 м при удельных потерях 9 Па/м — 135 Па. Полная методика — в статье потери давления в аспирационной сети.
-
5Добавить сопротивление пылеулавливающего аппарата и запас
Циклон или рукавный фильтр в тракте добавляют 500–1500 Па в зависимости от типа — примем 900 Па как типовое значение для циклона среднего класса. Сумма (110 + 241 + 135 + 900) = 1386 Па, с запасом 15% на неучтённые потери — ≈1600 Па. Это и есть полное давление, под которое подбирают вентилятор.
Итог пяти шагов: вентилятор для нашего станка должен создавать расход 2160 м³/ч при полном давлении около 1600 Па. Эти две цифры — рабочая точка, по которой в следующем разделе подбирают конкретный типоразмер.
Нужен расчёт отсоса под ваш станок?
Пришлите диаметр круга, размеры проёмов кожуха и длину трассы до фильтра — инженер посчитает рабочую точку и подберёт вентилятор за 1 день. В каталоге — пылевой вентилятор ВЦП 7-40 и радиальные вентиляторы ВР.
Подбор вентилятора по рабочей точке
Рабочая точка вентилятора — это пара «расход + давление», при которой он реально работает в конкретной сети, а не паспортные максимумы по отдельности. Для абразивной пыли применяют пылевой вентилятор ВЦП 7-40 — его рабочее колесо и корпус рассчитаны на истирание, в отличие от стандартных ВР. Ниже — диапазоны трёх соседних типоразмеров при 3000 об/мин.
| Типоразмер | Расход, м³/ч | Давление, Па | Мощность двигателя |
|---|---|---|---|
| 2,5 | 750–1520 | 900–1190 | 1,5–2,2 кВт |
| 3,15 (наш случай) | 1500–3500 | 1350–1800 | 2,2–3 кВт |
| 4 | 2500–7000 | 2100–2900 | 5,5 кВт |
Если реальный станок крупнее примера — крупный шлифовальный с кругом Ø400–500 мм из первой таблицы даёт расход 4860 м³/ч, и рабочая точка сдвинется к типоразмеру 4 или выше. Логика подбора не меняется: сначала считают L и полное давление сети, затем ищут типоразмер, чей паспортный диапазон перекрывает обе цифры. Общий порядок действий, если готового совпадения нет, — в статье как подобрать вентилятор для аспирации. Для точечного теплового источника вместо кожуха-укрытия применяют другой тип отсоса — вытяжной зонт над оборудованием, с иной скоростью и площадью проёма.
Пылевой вентилятор ВЦП 7-40 — каталог АквентТипичные ошибки расчёта местного отсоса от станка
Расход считают по диаметру воздуховода, а не по площади щели кожуха. Итог — L подгоняют под удобную трубу, а не под реальную скорость всасывания у источника пыли. Улавливание падает, часть пыли остаётся в зоне дыхания станочника.
Правильно: сначала F и v в щели кожуха → L = 3600×F×v, и только потом — диаметр трубы под этот расход.
Скорость всасывания в щели путают со скоростью в воздуховоде. Берут одно и то же число 12 м/с и для проёма кожуха, и для трубы. Диаметр в итоге занижен или завышен без проверки транспортной скорости.
Правильно: скорость в щели — по ГОСТ 12.4.021-75 (8–20 м/с), скорость в трубе — отдельный расчёт по транспортной скорости частиц.
Сопротивление циклона или рукавного фильтра забывают в общем расчёте. Вентилятор подбирают только под сеть без фильтра — 500–1500 Па сопротивления аппарата остаются неучтёнными, реальное разрежение у станка оказывается ниже расчётного.
Правильно: сопротивление фильтра или циклона всегда суммировать с потерями сети до расчёта полного давления вентилятора.
Вентилятор берут «с запасом в два раза» без проверки рабочей точки. Избыточно мощный вентилятор на заниженном сопротивлении сети смещает рабочую точку за пределы паспортного диапазона — падает КПД, растёт шум и энергопотребление.
Правильно: подбирать типоразмер так, чтобы расчётные L и ΔP попадали в середину паспортного диапазона, а не на его край.
Часто задаваемые вопросы
Расход считают по формуле L = 3600 × F × v, где F — площадь рабочих проёмов кожуха-укрытия в м², v — скорость всасывания в м/с. Для среднего заточного станка с кругом Ø250–300 мм при F = 0,05 м² и v = 12 м/с расход L = 3600 × 0,05 × 12 = 2160 м³/ч. Скорость выбирают по ГОСТ 12.4.021-75 в диапазоне 8–20 м/с для абразивной пыли.
Для абразивной и металлической пыли в щелях кожуха-укрытия ГОСТ 12.4.021-75 задаёт диапазон 8–20 м/с. Нижнюю границу (8–10 м/с) берут для лёгких заточных станков с мелкой пылью и небольшим кругом, верхнюю (15–20 м/с) — для крупных шлифовальных станков с интенсивным пылевыделением. Заниженная скорость не даёт полного улавливания пыли у источника.
Диаметр подбирают так, чтобы скорость воздуха в трубе не опускалась ниже транспортной — иначе абразивная пыль осядет и забьёт сеть. Для расхода 2160 м³/ч воздуховод Ø200 мм даёт скорость 19,1 м/с — выше скорости витания частиц абразивной пыли. Подробный расчёт скоростей — в статье о скорости витания пыли.
В типовой схеме потери складываются из входа в укрытие (~100–110 Па), поворотов сети (~200–250 Па на колено 90°), трения по длине трубопровода (~7–10 Па на метр) и сопротивления пылеулавливающего аппарата — циклона или рукавного фильтра (500–1500 Па в зависимости от типа). Для примера с расходом 2160 м³/ч суммарные потери с запасом 15% составили около 1600 Па.
Для абразивной пыли применяют пылевой вентилятор ВЦП 7-40 — его рабочее колесо рассчитано на истирание, в отличие от стандартных ВР. Модель подбирают по рабочей точке: расход и полное давление сети должны попадать в паспортный диапазон типоразмера. Для расхода 2160 м³/ч и давления 1600 Па по каталогу Аквент подходит типоразмер 3,15 при 3000 об/мин.
У вытяжного зонта площадь приёмного отверстия определяется размерами источника тепла и высотой подвеса зонта, скорость всасывания низкая — 0,3–1,5 м/с. У кожуха-укрытия станка площадь — это узкие рабочие щели вокруг вращающегося инструмента, а скорость на порядок выше — 8–20 м/с из-за абразивной пыли. Расчёт зонта — в отдельной статье о вытяжном зонте над оборудованием.
Да, если воздух после отсоса выбрасывается в атмосферу или возвращается в цех — по санитарным нормам его нужно очистить от абразивной и металлической пыли. Циклон снимает крупную фракцию, рукавный фильтр — мелкую. Оба аппарата добавляют сопротивление в сеть, которое обязательно учитывают при подборе вентилятора для конкретного станка.
Похожие статьи
Рассчитаем местный отсос под ваш станок
Укажите диаметр круга, размеры проёмов кожуха и планируемую длину сети — инженер посчитает расход, потери давления и подберёт вентилятор ВЦП 7-40 или ВР.