Пневматический шприц для смазки: давление и подготовка воздуха

Краткий ответ

Пневматический шприц для смазки — это усилитель давления: воздух из сети давит на большой поршень, смазку выдавливает малый, поэтому давление смазки в k раз больше давления воздуха: p_с = k · p_в. У двух рассмотренных ручных шприцев — Lincoln 1162 (не более 40:1) и Groz GR43320 (40:1) — k равен 40. У бочкового насоса Graco Fire-Ball 300 паспортное отношение 50:1, но руководство велит считать давление в упор как 60 давлений воздуха. При воздухе 0,6 МПа шприц 40:1 даёт не более 24 МПа (240 бар), а насос Graco — до 36 МПа. Регулятор давления на входе задаёт давление смазки, а фильтр и запорный клапан со сбросом входят в обвязку, которую требует руководство Graco; сами по себе безопасности работы они не гарантируют. Шприцев, насосов и усилителей смазки WAALPC не продаёт; наш вклад — подготовка воздуха и обвязка ниже.

p_с = k · p_в,   k = A_в / a_с

где p_с — давление смазки на выходе, МПа; p_в — давление воздуха на входе, МПа; A_в — площадь воздушного поршня, мм²; a_с — площадь поршня, давящего на смазку, мм². Расчёт идеальный: трение и потери в шланге не учтены, поэтому при подаче давление на выходе ниже расчётного.

Как воздух даёт давление смазки

Поршни шприца связаны одним штоком, поэтому сила на них одна: p_в · A_в = p_с · a_с. Воздух давит на широкий поршень, а смазка — на узкий, значит, давление смазки во столько раз больше давления воздуха, во сколько раз площадь воздушного поршня больше. Тот же приём, только с маслом вместо смазки, описан в статье про маслопресс: расчёт усилия отжима, а общее сравнение воздуха и масла — в статье «Пневматика или гидравлика».

Проверка пересчётом на данных Graco: эффективный диаметр воздушного поршня Fire-Ball 300 — 3,0 дюйма (76,2 мм; берём именно 76,2 мм), то есть A_в = π · 76,2² / 4 ≈ 4560 мм². При воздухе 0,7 МПа на поршень действует сила около 3,2 кН. Если k = 50, площадь поршня смазки — около 91 мм² (Ø10,8 мм), если k = 60 — около 76 мм² (Ø9,8 мм). Диаметр поршня насоса в руководстве не приведён, поэтому эти два числа — расчёт, а не паспортные данные; какое из них верно, определяет паспортное давление в упор (см. таблицу ниже).

Про наш каталог, честно. Шприцев, насосов для смазки и усилителей давления смазки WAALPC не продаёт. В каталоге есть пневмогидравлические усилители серии MPT, но это газогидравлические цилиндры-усилители усилия на штоке (по карточке на сайте давление воздуха до 1,0 МПа; для MPTC каталог SNS даёт 0,2–0,7 МПа — уточняйте у нас), а не насосы для смазки. Данных изготовителя о подаче ими консистентной смазки у нас нет, поэтому предлагать их для этого мы не будем.

Что написано в паспортах и каталоге

Для расчёта взяты три модели с открытыми данными изготовителей и каталога: два ручных шприца и бочковой насос, работающий по тому же принципу. Последний столбец — проверка: наибольшее давление воздуха, умноженное на k, должно дать наибольшее давление смазки.

Модель	Отношение	Воздух на входе	Наибольшее давление смазки	Проверка	Источник
Lincoln 1162, ручной шприц	не более 40:1 (при 150 psi)	0,28–1,03 МПа (40–150 psi; 2,8–10,3 бар)	41,4 МПа (6000 psi; 414 бар)	150 psi · 40 = 6000 psi — сходится	руководство Lincoln 1162, форма 420110, с. 2 и 4
Groz GR43320, ручной шприц, объём 500 см³ (картридж 400 г)	40:1	0,28–0,83 МПа (40–120 psi; в каталоге 3–8 бар)	33 МПа (4800 psi; 330 бар)	120 psi · 40 = 4800 psi — сходится	данные каталога groz.ru (страница GR43320), не паспорт изготовителя
Graco Fire-Ball 300, бочковой насос для консистентной смазки	50:1, в упор — 60 давлений воздуха	0,21–0,97 МПа (30–140 psi; в руководстве указано «0,3–0,97 МПа», но 30 psi = 0,21 МПа)	58 МПа (8400 psi; 580 бар)	140 psi · 60 = 8400 psi — сходится; по 50:1 вышло бы 7000 psi	руководство Graco 308883Y, с. 1, 15

Что из таблицы следует. Первое: коэффициент усиления k можно проверить делением: наибольшее давление смазки на наибольшее давление воздуха — 41,4 / 1,03 ≈ 40 у Lincoln, 33,1 / 0,83 ≈ 40 у Groz, 58 / 0,97 ≈ 60 у Graco. Второе: название «50:1» не всегда равно коэффициенту, по которому считают давление в упор: Graco прямо предписывает умножать показание регулятора на 60. Третье: у ручных шприцев в паспорте указан нижний предел давления воздуха — у Lincoln 1162 это 0,28 МПа (40 psi). Четвёртое: паспортное давление — предельное, в упор; при подаче оно ниже, но чисел потерь в руководствах изготовителей нет.

Расчёт: какое давление на выходе и какой нужен воздух

Расчётное давление смазки на выходе при трёх уровнях давления воздуха и трёх коэффициентах — по формуле p_с = k · p_в, МПа:

Давление воздуха на входе, МПа	k = 40 (Lincoln, Groz)	k = 50 (название «50:1»)	k = 60 (Graco, в упор)
0,4	16	20	24
0,6	24	30	36
0,8	32	40	48

Предел регулировки выхода у блоков AC, фильтров-регуляторов AFR и регуляторов AR из таблицы обвязки ниже — 0,85 МПа по карточкам серий, то есть до 34 МПа на шприце 40:1. У Groz GR43320 предел воздуха 120 psi (0,83 МПа), а регулятор AC, AR или AFR настраивается до 0,85 МПа: верхнюю уставку ограничьте по паспорту шприца. Обратная задача — какой воздух выставить, чтобы получить нужное давление смазки: p_в = p_с / k. Например, чтобы ограничить давление 20 МПа на шприце 40:1, регулятор ставят на 20 / 40 = 0,5 МПа. Какое давление смазки нужно вашей масленке или системе, задаёт изготовитель узла: у нас такого числа нет.

Пример на трёх моделях

1. Lincoln 1162 от сети 0,6 МПа. Воздух больше нижнего предела 0,28 МПа. p_с = 40 · 0,6 = 24 МПа (240 бар) — не более, потому что 40:1 у Lincoln — наибольшее отношение при 150 psi. Это 58 % от наибольшего давления шприца (41,4 МПа).
2. Groz GR43320 на 0,8 МПа. p_с = 40 · 0,8 = 32 МПа; при паспортных 120 psi (0,83 МПа) — 33 МПа, то есть предел каталога: запаса нет.
3. Graco Fire-Ball 300 на 0,6 МПа. По руководству p_с = 60 · 0,6 = 36 МПа (360 бар). Расчёт по названию «50:1» дал бы 30 МПа — на 6 МПа меньше: слабый шланг под такую оценку подобрать легко.
4. Расход воздуха бочкового насоса. Graco: около 22,8 кубических футов в минуту, то есть 0,638 м³/мин (около 640 л/мин; условия приведения к нормальным в руководстве не указаны, а режим подачи 0,95 л/мин там же выше наибольшей подачи 0,82 л/мин). Для ручных шприцев Lincoln и Groz расход воздуха в руководстве и каталоге не указан; у Groz указан минимальный объём ресивера 0,026 м³ (26 л).

Подготовка воздуха и обвязка

Это порядок из руководства Graco для бочкового насоса; для ручных шприцев изготовители такого порядка не приводят. У Graco по ходу воздуха от компрессора: запорный клапан со сбросом воздуха после себя — фильтр воздушной линии — регулятор с манометром — второй запорный клапан со сбросом — лубрикатор — клапан-ограничитель разгона — насос. Обязательными Graco называет клапан со сбросом воздуха, клапан слива смазки и заземляющий провод; регулятор (скорость и давление насоса), фильтр (защита от грязи) и лубрикатор предписаны порядком монтажа. Для ручного шприца Groz GR43320 в описании требование короче: воздушный штуцер 1/4 дюйма и обязательный блок «фильтр-регулятор-лубрикатор». Lincoln 1162 требований к блоку подготовки воздуха не ставит; при вялом ходе допускает несколько капель масла SAE 30 через воздушный штуцер.

Артикул	Что это и что важно	Цена, ₸
AC2010-02	Блок подготовки воздуха: фильтр, регулятор, лубрикатор, порт G1/4; фильтрация 25 мкм, дренаж полуавтоматический, регулировка выхода 0,05–0,85 МПа, порт под манометр G1/8, рекомендуемое масло ISO VG32; пропускная способность до 1100 л/мин (условия в карточке не указаны). Манометр сверьте по комплектации	8 340 ₸
AFR2000-02	Фильтр-регулятор, порт G1/4, фильтрация 25 мкм, выход 0,05–0,85 МПа — если по паспорту шприца лубрикатор не нужен	5 520 ₸
AR2000-02	Регулятор давления сбросного типа, порт G1/4, резьба манометра G1/8, регулировка 0,05–0,85 МПа, входное давление до 1,0 МПа; манометр — по комплектации (в карточке указано и «на крышке», и «опция»); для линии, где фильтр уже стоит	4 320 ₸
HVHS200-02	Клапан сброса остаточного давления, до 1,0 МПа; резьбу -02 карточка не расшифровывает — сверьте по чертежу	10 446 ₸

Поставка — 2–4 недели. Что учесть при выборе. Расход: у бочкового насоса Graco по руководству около 640 л/мин (условия в руководстве не оговорены), а пропускная способность блока AC на порт G1/4 по карточке — до 1100 л/мин; для ручного шприца расход берите из его паспорта. Регулятор со сбросом удобен для точной уставки: при уменьшении уставки лишнее давление со стороны шприца стравливается. В схеме Graco клапан со сбросом стоит вблизи воздушного входа насоса; для ручного шприца такого указания у изготовителей нет. У бочкового насоса Graco давление смазки остаётся, пока его не сбросят вручную (закрыть регулятор и клапан, открыть раздаточный клапан над заземлённой ёмкостью); для ручного шприца порядок сброса смотрите в руководстве изготовителя. Разбор безопасного сброса давления — в статье безопасный сброс давления, отсечной клапан и LOTO, про воду в линии — в статье влагоотделитель для компрессора. Все блоки подготовки воздуха — серия AC и клапаны сброса HVHS; общий разбор — подготовка воздуха.

Безопасность: давление смазки — под кожу

Давление смазки в десятки МПа проникает через кожу. В руководстве Lincoln 1162 сказано: утечка смазки из ослабленных или разорванных деталей может впрыснуть её через кожу в тело и вызвать серьёзную травму. В обзоре StatPearls впрыск под давлением назван ортопедической неотложностью (нейрососудистые нарушения, отёк, острый компартмент-синдром); частота ампутаций после любого такого впрыска — 30–40 %, при впрыске смазки, по одному из исследований в обзоре, — 20 %. В клиническом описании случая (Pan African Medical Journal, 2015) отмечено: входное отверстие часто хорошо видно и имеет несколько миллиметров, но смазка идёт по подкожной клетчатке до глубоких мышц; травмы обычно возникают при чистке устройства или из-за утечки из шланга; для повреждения кожи достаточно давления около 7 бар (по цитированным авторами данным). Поэтому при попадании смазки под кожу немедленно вызывайте неотложную медицинскую помощь, не считайте это обычным порезом и сообщите врачу, какая смазка и под каким давлением. Ждать появления симптомов нельзя: осложнения могут развиться через часы.

Что из этого следует для обвязки. Не выставляйте регулятор выше, чем нужно: Graco требует держать давление воздуха на минимальном значении, дающем нужный результат, и не превышать наибольшее рабочее давление самого слабого звена системы. Перед чисткой, осмотром и ремонтом стравливайте давление по процедуре изготовителя: по руководству Graco оборудование остаётся под давлением, пока его не сбросили вручную. Для бочкового насоса Graco дополнительно требуются запорный клапан со сбросом воздуха, клапан слива смазки и заземляющий провод.

Типичные ошибки

• Считают давление по названию «50:1». У Graco Fire-Ball 300 в упор — 60 давлений воздуха, оценка по 50 занижает результат на 6 МПа при воздухе 0,6 МПа.
• Выставляют воздух «на всю сеть». Шприц 40:1 на 0,8 МПа даёт 32 МПа — почти предел Groz (33 МПа); шланг и соединитель должны выдерживать это давление с запасом, а не «как получится».
• Не ставят фильтр. Для Groz GR43320 блок «фильтр-регулятор-лубрикатор» обязателен по описанию, а Graco включает фильтр в предписанный порядок монтажа.
• Подают воздух ниже паспортного нижнего предела. У Lincoln 1162 это 40 psi (0,28 МПа).
• Тонкая воздушная линия. Бочковой насос Graco потребляет около 640 л/мин (по руководству); для ручных шприцев в руководствах изготовителей расход не указан.
• Не сбрасывают давление перед обслуживанием. У бочкового насоса Graco давление остаётся, пока его не сбросят вручную; для ручного шприца порядок сброса смотрите в руководстве изготовителя.
• Чистят и осматривают шланг под давлением. По клиническому описанию случая (2015), впрыски происходят при чистке устройства и из-за течи в шланге; Graco требует сбрасывать давление перед чисткой, осмотром и ремонтом.

Частые вопросы

Какое давление создаёт пневматический шприц для смазки?

Давление воздуха, умноженное на коэффициент усиления шприца. У Lincoln 1162 коэффициент не более 40:1, наибольшее давление смазки по руководству изготовителя — 41,4 МПа (414 бар) при воздухе до 1,03 МПа. От сети 0,6 МПа такой шприц даёт не более 24 МПа (240 бар); у Groz GR43320 (40:1) наибольшее давление смазки — 33 МПа (330 бар).

Как рассчитать давление смазки по давлению воздуха?

p_с = k · p_в, где k — отношение площади воздушного поршня к площади поршня смазки. Если k нет в паспорте, его получают делением наибольшего давления смазки на наибольшее давление воздуха: у Lincoln 1162 это 41,4 / 1,03 ≈ 40, у Graco Fire-Ball 300 — 58 / 0,97 ≈ 60. Трение и потери в шланге в формулу не входят: при подаче давление ниже расчётного.

Почему у насоса Graco написано 50:1, а давление считают по 60?

В руководстве Graco 308883Y отношение названо 50:1, но сказано, что насос способен дать давление в упор, равное 60 давлениям воздуха, и предложено умножать показание регулятора на 60: 140 psi воздуха дают 8400 psi смазки. Причина расхождения в руководстве не объяснена. Вывод для расчёта: берите коэффициент по руководству конкретной модели, а не по названию «50:1».

Какое давление воздуха нужно шприцу?

По паспортам: Lincoln 1162 — от 0,28 до 1,03 МПа (40–150 psi), Groz GR43320 — 40–120 psi (0,28–0,83 МПа; в каталоге 3–8 бар), бочковой насос Graco Fire-Ball 300 — 30–140 psi (0,21–0,97 МПа; в руководстве указано 0,3–0,97 МПа, но 30 psi равны 0,21 МПа). Нижний предел указан в паспорте: ниже него изготовитель режим работы не заявляет. Верхний предел ограничен не только насосом, но и самым слабым по давлению звеном: шлангом, соединителем, насадкой.

Нужны ли шприцу фильтр, регулятор и лубрикатор?

Для Groz GR43320 в описании сказано: обязательно использовать блок «фильтр-регулятор-лубрикатор». В руководстве Graco обязательными названы запорный клапан со сбросом воздуха, клапан слива смазки и заземляющий провод; регулятор с манометром, фильтр воздушной линии и лубрикатор предписаны порядком монтажа. Lincoln требований к блоку подготовки воздуха не ставит; при вялом ходе допускает несколько капель масла SAE 30 через воздушный штуцер.

Опасно ли давление смазки для рук?

Да. Смазка под давлением проникает под кожу и может привести к тяжёлому повреждению тканей: в руководстве Lincoln сказано, что утечка смазки из ослабленных или разорванных деталей может впрыснуть её через кожу в тело и вызвать серьёзную травму; в обзоре StatPearls такое повреждение названо ортопедической неотложностью, а частота ампутаций после впрыска под давлением — 30–40 %. Входное отверстие на коже маленькое и не показывает глубину повреждения. При попадании смазки под кожу немедленно вызывайте неотложную медицинскую помощь, не считайте это обычным порезом и сообщите врачу, какая смазка и под каким давлением: ждать появления симптомов нельзя, осложнения могут развиться через часы.

Продаёте ли вы пневматические шприцы и усилители давления смазки?

Нет. WAALPC не продаёт ни шприцы, ни насосы для смазки, ни усилители давления смазки. В каталоге есть подготовка воздуха и обвязка для такого инструмента, а также серия MPT (по карточке — газогидравлические цилиндры-усилители), но это усилители усилия на штоке, а не насосы для смазки: данных изготовителя о подаче ими консистентной смазки у нас нет.

Связанные материалы

• Маслопресс: расчёт усилия отжима
• Пневматика или гидравлика
• Продувочный пистолет: расход воздуха
• Компрессор для пневматики: выбор и расчёт
• Влагоотделитель для компрессора
• Безопасный сброс давления, отсечной клапан и LOTO
• Подготовка воздуха
• Блоки подготовки воздуха AC
• Клапаны сброса остаточного давления HVHS
• Калькулятор расхода воздуха
• Калькулятор объёма ресивера
• Конвертер единиц (psi, бар, МПа)