Пресс на 100 тонн: сколько цилиндров Ø160 40T нужно и какое давление сети

Краткий ответ: два пневмогидравлических цилиндра Ø160 исполнения 40T по таблице усилий SNS при 7 кгс/см² (около 0,69 МПа) дают 92 000 кгс, то есть 100 тонн (≈980 кН) они не набирают даже на пределе таблицы: не хватает 8 000 кгс.

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Вступление полностью

Поэтому пресс на 100 тонн собирают на трёх таких цилиндрах с общей траверсой. Каждый несёт по 33 333 кгс: при коэффициенте K = 6 500 кгс на 1 кгс/см² это 5,13 кгс/см², около 0,50 МПа. Рабочую точку берут выше, например 0,55 МПа: три цилиндра дадут около 109 000 кгс, запас 9 %. Цилиндры берут нашей серии MPT.

Содержание статьи (12 разделов)

1. Что значит «пресс на 100 тонн» и почему двух цилиндров мало
2. Какое давление нужно трём цилиндрам Ø160 40T на 100 тонн?
3. Пример: пресс 100 т на трёх MPT Ø160
4. Как три цилиндра работают на одну траверсу
5. Чем MPT отличается от MPTD на трёх цилиндрах
6. Станина и траверса: на что рассчитывать раму при 100 тоннах
7. Как задать давление, скорость и выхлоп
8. Чего этот расчёт не покрывает
9. Безопасность
10. Типичные ошибки
11. Рубрики каталога
12. Частые вопросы

Что значит «пресс на 100 тонн» и почему двух цилиндров мало

Запрос «пресс 100 тонн» чаще всего относится к гидравлическому прессу на 100 тс, но встречаются и кривошипные, и краб-прессы, и просто гидроцилиндры на 100 т. Здесь речь о станочном варианте: рама, траверса и усилители, которые собираются в цехе. 100 тонн это 100 000 кгс, или около 980 кН. Обычному пневмоцилиндру на такую силу при 0,6 МПа потребовался бы диаметр около 1 440 мм, поэтому между воздухом и штоком ставят газогидравлический усилитель: воздух давит на большой поршень, масло в малом цилиндре превращает это давление в многократно большую силу.

Самый большой диаметр в таблице SNS и в прайсе WAALPC, где усилитель развивает больше всего, это Ø160 исполнения 40T. Таблица заканчивается на 7 кгс/см², и в ней одному такому цилиндру до ста тонн не хватает 54 000 кгс, а двум не хватает 8 000 кгс. Дальше таблицы цифры мы не приводим: выше 0,7 МПа усилие по источнику не подтверждено, хотя рабочий диапазон наших MPT и MPTD 0,2–0,8 МПа. Поэтому честный вывод такой: 100 т двумя цилиндрами по источнику не получить, нужны три.

Оговорка, без которой расчёт теряет смысл: полное усилие усилитель развивает только на ходе усиления. У наших MPT и MPTD он 5–20 мм по прайсу WAALPC, а полный ход серии доходит до 400 мм. Остальную длину цилиндр проходит быстрым подводом с небольшим усилием. Значит, пресс подходит там, где 100 т нужны на последних миллиметрах: запрессовка, калибровка, правка, штамповка и гибка тонкого листа. Держать 100 т на длинном ходу усилитель не может.

Какое давление нужно трём цилиндрам Ø160 40T на 100 тонн?

Усилие в таблице SNS считается как K × давление в кгс/см² (1 МПа ≈ 10,2 кгс/см²). Для Ø160 40T одного цилиндра, пары и тройки на общую траверсу получается так:

листайте таблицу вбок →

Значения таблицы взяты из каталога дословно, мы их не пересчитываем. Для тройки цилиндров усилия складываются, и ста тонн хватает при давлении около 0,50 МПа. Пересчитайте сами: 33 333 кгс на цилиндр делим на 6 500 и получаем 5,13 кгс/см², а умножая на точный множитель 0,0981, получаем около 0,50 МПа (точнее, 0,503). Двум цилиндрам это не помогает ни при каком давлении в пределах таблицы.

Важная оговорка по источнику. Таблица усилий SNS напечатана на странице серии MPTF; для MPT и MPTD мы применяем её как оценку и при заказе уточняем у завода. Ø160 у нашей MPTF нет (в прайсе WAALPC она идёт до Ø125), поэтому на Ø160 речь идёт о серии MPT или MPTD. Исполнение 40T у Ø160 подтверждают и каталог SNS, и прайс WAALPC.

В артикуле WAALPC (например, MPT-160-1~100) исполнение по усилию не кодируется, а цена у 30T и 40T разная: строка реестра посчитана от колонки 30T, цена 40T выше, её подтверждает инженер при заказе. Называйте тоннаж 40T при заказе явно, для всех трёх цилиндров.

Пример: пресс 100 т на трёх MPT Ø160

Исходные данные: усилие 100 т на последних 20 мм хода, общий ход до 100 мм, три цилиндра в ряд на общей траверсе, цеховая сеть 0,7–0,8 МПа, один регулятор на входе узла.

1. Усилие в кгс. 100 т = 100 000 кгс (≈ 980 кН), на каждый из трёх цилиндров по 33 333 кгс.
2. Давление воздуха. p = F / K = 33 333 / 6 500 ≈ 5,13 кгс/см², то есть около 0,50 МПа (5,13 × 0,0981).
3. Рабочая точка. Ставим на регуляторе 0,55 МПа (5,61 кгс/см²): 6 500 × 5,61 ≈ 36 450 кгс на цилиндр, около 109 000 кгс на тройку. Запас над 100 т около 9 %. При 0,50 МПа ровно было бы около 99 400 кгс, то есть на 0,6 % меньше номинала, поэтому на самом пределе регулятор не выставляют.
4. Цилиндры. Три Ø160, исполнение 40T, ход 1–100 мм: MPT-160-1~100, цена базовой строки Ø160 в реестре за штуку 1 591 800 ₸. Строка реестра посчитана от колонки 30T прайса, цену исполнения 40T подтверждает инженер при заказе. Цилиндров три, значит, и расход воздуха утраивается.

Как три цилиндра работают на одну траверсу

У каждого цилиндра свой масляный контур, а воздух на все три подают из одной точки: один регулятор, один распределитель, трубки одинаковой длины. Тогда давление на поршнях одинаково, а усилия близки. Но «близки» не значит «равны»: у цилиндров немного отличаются трение и объём масла. Три цилиндра в ряд нагружают траверсу по оси: средний ставят точно по центру, крайние симметрично, а деталь размещают так, чтобы равнодействующая нагрузка проходила через средний. Если нагрузка смещена, перегружается крайний цилиндр, и траверса перекашивается. Допуск по расхождению усилия в таблицах SNS не приведён, поэтому закладывайте жёсткие направляющие траверсы (колонны со втулками) и не ставьте детали с большим смещением от оси.

Чем MPT отличается от MPTD на трёх цилиндрах

У MPTD полный ход регулируется, а у MPT задаётся при заказе. На сдвоенной и строенной траверсе это решает вопрос высоты детали, но регулировать ход нужно на всех трёх цилиндрах одинаково: иначе один дойдёт до упора раньше и траверса встанет с перекосом. Цена MPTD Ø160 в реестре 1 856 160 ₸ за штуку, то есть заметно выше MPT, а цилиндров три. Для одной операции с постоянной высотой хватает трёх MPT, для переналадки между деталями MPTD оправдывает разницу. Про MPTF, у которой есть цилиндр быстрого подвода, и сравнение с MPT читайте в статье «MPTF и MPT: в чём разница»: на Ø160 эта серия у нас не продаётся.

Станина и траверса: на что рассчитывать раму при 100 тоннах

Пневмоусилитель развивает около 980–1 070 кН, и всю эту силу принимает рама. Главное правило: раму считают не на 100 т, а на максимум, который возможен на вашем регуляторе. Три цилиндра при 0,69 МПа (7 кгс/см²) дают 138 000 кгс, то есть около 1 353 кН. Порядок расчёта покажем на примере, не заменяющем проект. Схема: три цилиндра в ряд на верхней неподвижной траверсе, расстояние между осями 250 мм; нагрузку принимают четыре колонны с резьбой M36 класса 8.8; траверса сплошная стальная плита шириной 300 мм, пролёт между колоннами 800 мм, цилиндры стоят по оси и по 250 мм в обе стороны.

• Колонны. На номинале 100 т (980,7 кН) на каждую из четырёх приходится ≈245 кН, то есть ≈300 МПа по площади сечения резьбы 817 мм², запас по пробной нагрузке (600 МПа для класса 8.8 при d > 16 мм) 2,0. На максимуме 138 000 кгс (1 353 кН) на колонну ≈338 кН, напряжение ≈414 МПа, запас по пробной нагрузке ≈1,45. Для сравнения, колонны M30 (сечение 561 мм²) на максимуме дали бы уже около 603 МПа, то есть выше пробного напряжения 600 МПа, поэтому на 100 т M30 в четырёх колоннах не годится.
• Траверса. Считаем плиту как балку на двух опорах с тремя равными силами. На максимуме каждая сила 451 кН, изгибающий момент в середине M = 1,5·P·0,4 − P·0,25 = 0,35·P (в метрах) ≈ 158 кН·м, σ = 6M/(b·t²). Для плиты толщиной 120 мм σ ≈ 219 МПа, прогиб ≈1,12 мм; для 150 мм σ ≈ 140 МПа, прогиб ≈0,57 мм; для 180 мм σ ≈ 97 МПа, прогиб ≈0,33 мм (E = 2,06·10⁵ МПа). Это для сплошной плиты: отверстия под штоки ослабляют сечение, и это нужно учитывать отдельно.
• Запас по давлению. Если на регуляторе можно выставить 0,69 МПа, тройка даст 138 000 кгс. В нашем примере сеть даёт до 0,8 МПа, а это уже выше таблицы SNS: какое усилие получится, источник не подтверждает, и рама на это не проверена. Поэтому ограничение здесь обязательно: регулятор с блокировкой настройки не выше 0,69 МПа (лучше вместе с предохранительным клапаном после него), значение записывают в паспорт установки, а раму считают на 138 000 кгс.

Если плита выходит слишком толстой, меняйте схему: ставьте ребра жёсткости, сокращайте пролёт или переходите на сварную коробчатую раму. Раму под 100 т проектируют по расчёту, а не подбирают на глаз.

Как задать давление, скорость и выхлоп

Давление выставляет регулятор с манометром, например ARG (цена от 20 520 ₸): диапазон регулирования на выходе 0,1–0,85 МПа, резьба G. Для 0,55 МПа этого хватает, а типоразмер регулятора выбирают по расходу воздуха на трёх воздушных цилиндрах Ø160. Подачу и возврат ведёт распределитель 5/2 серии 4V, например 4V410-15 с портами 1/2″ (по умолчанию резьба PT, резьба G заказывается опцией кода), 15 000 ₸: пропускная способность Cv = 2,82, давление в диапазоне 0,15–0,8 МПа. В таблице размеров SNS для 40T указаны резьбы G3/4 и G1/2; к какой из них подключается воздух, смотрите на чертеже при заказе, и если порт цилиндра крупнее порта распределителя, ставьте переходник. Хватит ли одного распределителя на три цилиндра, определяют расчётом расхода, и мы его здесь не приводим: при трёх цилиндрах Ø160 вероятнее, что понадобится два распределителя или распределитель с большим сечением. Узел усиления включают отдельно, распределителем 3/2 нормально закрытым (один на три цилиндра или по одному на каждый — по тому же расчёту расхода), например 3V410-15 12 000 ₸ (с пилотным управлением, 0,15–0,8 МПа). Его включают после того, как штоки коснулись детали, по датчику или концевому выключателю, иначе цилиндры начнут усиление ещё в воздухе.

Скорость подвода и обратного хода задают дроссели с обратным клапаном AS (от 1 080 ₸): чем плавнее набирается давление, тем спокойнее растёт усилие и тем меньше разница между цилиндрами при подходе к детали. Выхлоп гасят глушителями PSL: к выхлопному порту 1/2″ распределителя 4V410-15 подходит PSL-04 с резьбой 1/2, 240 ₸. Электрическую часть, концевые выключатели и пуск двумя руками выбирайте под вашу схему управления; общий порядок описан в статье о схеме управления пневмогидравлическим прессом. Расход воздуха усилителя мы здесь не считаем: объёмы полостей узла усиления в таблицах SNS не даны, для оценки есть калькулятор расхода воздуха, а переводы единиц удобно делать в конвертере.

Чего этот расчёт не покрывает

• Усилие на длинном ходу. Полное усилие только на ходе усиления 5–20 мм.
• Выравнивание усилий трёх цилиндров. Допуск на расхождение усилий в источниках не указан: считайте нагрузку на траверсе с запасом и ставьте направляющие.
• Выдержка под нагрузкой. Удержание заготовки под полным усилием не рассчитывается: усилие существует, пока есть давление воздуха.
• Жёсткость и выбор стали станины. Пример выше показывает порядок расчёта, но проект рамы нужно сделать под ваши размеры.
• Исполнение 40T и цена. Усилие по нему мы берём из таблицы SNS как оценку, цену исполнения подтверждает инженер.

Безопасность

100 т это нагрузка, при которой нельзя рассчитывать на аккуратность оператора. Нужны ограждение зоны прессования и пуск двумя руками, руки не должны попадать между упором и штоками. Пропадание воздуха снимает усилие: продумайте, что при этом происходит с заготовкой и с подвижной траверсой, и проверьте это на стенде до рабочей загрузки.

Типичные ошибки

• Ждут 100 т от двух Ø160. Таблица SNS даёт максимум 92 000 кгс при 7 кгс/см²; выше таблицы усилие не подтверждено.
• Ставят три цилиндра несимметрично. Нагрузка смещена, крайний цилиндр перегружен, траверса перекашивается.
• Рассчитывают станину на 100 т. Три цилиндра при 0,69 МПа дают около 138 000 кгс: раму считают на максимум, который возможен на регуляторе.
• Считают усилие по площади воздушного поршня. Она даёт только усилие подвода; полное усилие берут по таблице усилий.
• Переводят кгс/см² в МПа умножением на 0,1. Точный множитель 0,0981: 5,13 кгс/см² это 0,50 МПа, а не 0,513 (множитель 0,1 завышает давление).

Рубрики каталога

• Пневмоприводы — цилиндры и усилители;
• Газогидравлический цилиндр MPT;
• Газогидравлический цилиндр MPTD;
• Калькулятор усилия цилиндра.

Частые вопросы

Сколько цилиндров нужно для пресса на 100 тонн?

Три газогидравлических усилителя Ø160 исполнения 40T на общей траверсе: по таблице SNS два дают максимум 92 000 кгс при 7 кгс/см², а тройка при 0,50 МПа выдаёт 100 т. Для MPT и MPTD таблица служит оценкой, которую уточняют при заказе.

Почему нельзя двумя цилиндрами?

Два Ø160 40T по таблице не добирают 8 000 кгс до ста тонн, а выше 0,7 МПа усилие источником не подтверждено.

Какое давление нужно на 100 т?

Номинал достигается при 0,50 МПа, рабочую точку берут с запасом, например 0,55 МПа, что даёт около 109 000 кгс на три цилиндра.

Что будет, если сеть даёт 0,6 МПа?

Регулятор снижает давление до нужного значения. Если оставить 0,6 МПа без ограничения, усилие вырастет до значений, на которые станина может быть не рассчитана.

На какой длине хода будет 100 т?

Только на ходе усиления: у наших MPT и MPTD он 5–20 мм по прайсу WAALPC.

Рассчитали ли вы раму пресса?

Показали порядок расчёта на примере: четыре колонны M36 класса 8.8 и стальная траверса с тремя силами. Проект рамы нужно делать под ваши размеры.

Ещё по теме: артикулы, аналоги и статьи (4)

• Пресс на 50 тонн на двух цилиндрах
• Пневмогидравлический цилиндр: принцип работы и выбор
• Пресс на 20 тонн на пневмоусилителе
• Пресс с пневмоприводом: цилиндр или усилитель