压力表的指针上升,停在红色区段旁,每次工具启动就跌落,然后再次爬升,一个循环接一个循环。左下方储气罐在充气,空气从一个接头嘶嘶泄出,右侧一把气动冲击扳手在敲打,一枚蓝色读数标记沿着测量刻度从一端走到另一端。红色区段的闪动并非为了好看:它背后是安全阀的设定值。
单位档案
美国压缩空气 第 1/1 页 · 修订 2026-09磅每平方英寸
psi · 国际单位制外单位 · 压力 · 6894.757 293 Pa
听得见的单位
在美国的车间里,压力与其说是读出来的,不如说是听出来的:角落里的压缩机充到一百三十五便安静下来,天花板下的软管在接头处嘶鸣,冲击扳手取走它的九十,把指针打低二十,随后电机再次醒来。这整套编排都以磅每平方英寸刻度,至今没有哪一种单位制能把它改写。
这个单位的构造毫不拐弯抹角:一磅的力作用在一平方英寸的面积上。从这种简单中长出了一整套技术文化——轮胎、软管、接头、气动工具、液压、管道压力试验——其中每件东西都带着一个数字,技工把它记在脑子里,就像乐手记着音准。
这里只有一个陷阱,但值得永远记住:压力表测的是高出大气压的部分。表盘上的九十,按绝对值是一百零五,而储气量、喷嘴流量或压缩功的任何计算,要的恰恰是绝对值——所以这个单位身上粘上了后缀:g 表示表压,a 表示从真空算起。
用小写字母、不加句点书写,后缀紧贴其后:psig 为表压,psia 为绝对压力,psid 为压差。在全称显得累赘的地方,译成中文的文档保留拉丁字母 psi,而写成希腊字母则显得古怪,顶多适合口头交流。
压力表显示的是高出大气压的部分,而不是全部压力,所以表盘上的九十 psi 意味着绝对值一百零五:调减压阀时这个差别无关紧要,但在计算储气量或喷嘴流量时必须考虑。其次:psi 是压力,cfm 是流量,压缩机要按流量来选,尽管车间里的争论总是围绕着压力。
01 · 定义
磅每英寸 · 储气罐 · 流量与压力磅每平方英寸,是一磅的力均匀分布在一平方英寸面积上所产生的压力。由于磅力是通过国际磅质量和标准重力加速度定义的,而一英寸恰好等于二十五点四毫米,整个单位都能用一个精确的数字以帕斯卡表示,它没有自己的基准器。
实际使用中的压缩空气同时靠两个数字过日子,二者不可混淆。第一个是压力,就是那些没有它工具根本转不起来的 psi。第二个是流量,即工具工作时每分钟消耗的立方英尺。冲击扳手和风镐都要同样的九十 psi,但后者的耗气量是前者的四倍,所以一台拧螺母拧得很漂亮的压缩机,无论减压阀怎么调,都带不动风镐。
储气罐能缓和这个差距,但撑不了多久。其中的自由空气储量等于罐容积乘以以大气压计的压降,一个三十加仑的储气罐从一百三十五充到九十五 psi,大约能存十一立方英尺——差不多是风镐半分钟的活。之后一切取决于压缩机的供气量,如果它低于工具的耗气量,指针就必然下落。
由此有了车间的规矩:压缩机按流量选,留出约一点五倍的余量;压力按要求最高的工具来设,再在用气点用减压阀调低。压力表上的红色区段也不是装饰——它背后是安全阀的设定值,由压力设备规范确定,而不是由软管厂家决定。
压缩机够不够用
左侧是压力表和储气罐:工具在运转,空气在流失,指针从一百三十五 psi 向门槛落下,低于门槛就无法再干活,而电机只能补回它力所能及的那一部分。右侧是同一过程在时间上的展开——黄色的压力曲线对着红色门槛线,还有两根流量柱。拖动压缩机供气量:只要它低于工具的耗气量,曲线迟早会碰到那条线,唯一的问题是多少秒之后;一旦供气量超过耗气量,曲线就走平,工具便能不停地工作。
02 · 换算
压力 · 压力表与真空 · 车间一个压力,三种说法
第一个标签页把输入的压力分配到各个单位。第二个在表压刻度和绝对刻度之间换算,顺便显示随海拔变化的东西。第三个计算这个单位在车间里存在的理由:活塞上的力、储气量和拧紧力矩。
记忆口诀:一巴大约是十四点五 psi,一百 psi 略少于七巴。
各家目录给出工具耗气量的方式不一:有的厂家写正常使用下的平均耗气量,有的写连续工作时的瞬时耗气量,两者可能相差一倍。只有把两个数字折算到相同的进气条件下,比较压缩机和工具才有意义。
| 量 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 测量仪器
波登管 · 压力开关 · 轮胎气压表 · 活塞式压力计捕捉压力的四种方法
会伸直的弧
几乎每只压力表里都有一根黄铜管,截面压扁、弯成弧形:受压时它想伸直,这个动作通过连杆和扇形齿轮带动指针转动。这种结构一个半世纪没有改变,因为它不需要电源,在车间的油污里也能老老实实地工作;代价是约为满量程百分之二的精度,所以三百 psi 的表不适合用来检查三十。
一个会做决定的仪器
压力开关并不显示量值,而是把它同两个设定值比较并指挥电机,所以储气罐压力总是在下限和上限之间呈锯齿状起伏。两个设定值的间隔并非随意:太窄,电机每隔几秒就启动一次并发热;太宽,压力会掉到工具所需以下。典型的一对由此而来——一百零五和一百三十五。
冷胎三十二
轮胎气压是针对冷胎给出的,这不是吹毛求疵:行驶一小时后胎内空气变热,压力上升约四 psi,所以行车之后在加油站“放掉多余的气”,必然让车轮气压不足。门柱上的数字属于汽车而不是轮胎,而压在胎侧上的数字是轮胎能承受的最大值,不能当作工作压力。
在台面上搭起来的定义
活塞式压力计把单位的定义逐字重现:在已知面积的活塞上放上经过检定的砝码,其下油液的压力就等于砝码重量除以这个面积。这种装置的不确定度在万分之几的量级,所以正是它充当所有车间压力表的基准,而且里面没有任何电子元件——只有质量、面积和重力。
05 · 书写规则
psi · psig · psia · 后缀紧贴单位后面的字母决定一切
形式上后缀 g 和 a 不属于单位符号,计量学家也不太待见它们,但压缩空气离不开它们,否则就不知道压力是从哪个零点算起的。
第一个错误让读者去猜零点,在压缩计算中这一下就差出十五个单位。第二个弄坏了符号,它应当用小写、不加句点。第三个和第四个是同一个毛病:铭牌上的高压力说明不了给工具供气的能力,因为供气靠的是流量。第五个把轮胎的最大压力当作工作压力,而冷态工作压力写在汽车的门柱上。第六个把系数往危险的方向取整:在管道压力试验中,丢掉的那百分之零点五会叠加到压力表的允差上,安全余量就在不知不觉中消失了。
06 · 相邻单位
巴 · 帕斯卡 · 英寸汞柱围绕 psi 长出了一个压力单位家族,各自服务于自己的行业:巴在欧洲压缩空气领域扎了根,帕斯卡留在计算里,英寸汞柱活在真空技术和航空中。它们之间的换算只需简单的系数,麻烦始于两种刻度在同一张图纸上相遇的地方。
欧洲对同一个问题的回答:整整十万帕斯卡,几乎就是一个大气压。旧大陆的压缩空气以巴刻度,因此同一件工具的外壳上印着两个数字。
psi 以一个精确数字与之挂钩的单位制单位。对车间来说它太小了:一件工具的工作压力折合六百二十千帕,这个数字记不住。
刻度的真空部分和美国航空气象报告的单位:“二十九点九二”就是以英寸汞柱高度表示的标准大气压。
Simetrium 护照中与之并列的有 毫米汞柱 和 马力:两者和 psi 一样,站得住脚并非因为定义严格,而是因为整个行业的仪器、目录和习惯都是按它们刻度的。
07 · 历史部分
档案 · 从蒸汽锅炉到压缩空气车间从爆炸中长出来的单位
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前三根柱子在轴旁几乎融为一体,这是一幅诚实的图景:车间的全部压缩空气只占刻度底部窄窄一条,而呼吸气瓶能升到三千。
车间为什么没有改用帕斯卡
美国早在七十年代就正式宣布公制为首选单位制,但压缩空气的转换需要换的不是表格,而是硬件:压力表、减压阀、接头、工具目录和培训资料都以 psi 刻度,只要车间里还有一根软管带着旧刻度,混用的单位就比不方便的单位更危险。
耐人寻味的是,在美国本土这种变化确实在发生,只是一个行业接一个行业:医用气体、航空航天和科研实验室早已改用帕斯卡,而汽修、建筑和木工仍然守着他们的九十 psi。界线落在文件比工具活得更久的地方:图纸要用几十年的地方,单位会换;手上的习惯还在的地方,就不换。
从计量学上看,这个单位反倒无可挑剔、相当现代:它通过帕斯卡以精确数字表示,可用活塞式压力计复现到万分之几,既不需要汞,也不需要水或特殊条件。争论不在物理,而在于让双手重新习惯要付出多少代价,而目前为止,习惯一直占上风。
量的目录
压力、流量与压缩空气SI 基本单位
高亮:千克、米和秒——帕斯卡由它们构成谁需要多少
巴和工作时间由前几列算出| 用气设备 | psi | 巴 | cfm | 说明 | |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {psi} | {bar} | {cfm} | {run} | {note} |
倒数第二列计算工具在没有压缩机帮忙时,靠一罐气能干多少秒,正是它解释了车间里的等级:码钉枪随便哪个罐都够用半天,喷漆枪需要稳定的气流,而风镐不等你瞄准就能把三十加仑抽干。大家的压力几乎一样,差别在流量。