Пресс на 12 тонн на пневмоусилителе: Ø125 15T при 0,46–0,5 МПа

Краткий ответ: пресс на 12 тонн (≈118 кН) на пневмогидравлическом цилиндре собирают на Ø125 исполнения 15T, например на нашем MPT: усилие равно K × давление воздуха, где для Ø125 15T коэффициент K = 2 560 кгс на каждый 1 кгс/см² (по таблице SNS для серии MPTF, для MPT это оценка).

Вступление полностью

Значит, 12 т даёт давление около 0,46 МПа, а при 5 кгс/см² (около 0,49 МПа) цилиндр развивает 12 800 кгс. Ø100 10T до 12 т не дотягивает: его предел по таблице 10 920 кгс при 7 кгс/см². Полное усилие есть только на ходе усиления 5–20 мм, а рама из двух колонн M30 и траверсы 100 × 70 мм выдерживает 12 т с запасом около 2,2 по текучести.

Что значит «пресс на 12 тонн» и зачем здесь усилитель

Под словами «пресс 12 тонн» чаще всего ищут мастерской или гаражный станок: выпрессовать ступицу, посадить подшипник, выправить диск, согнуть полосу. Двенадцать тонн-силы — это 12 тыс. кгс, около 118 кН. Привычный гидравлический пресс получает их от ручного или электрического насоса. Пневмогидравлический обходится воздухом из цеховой сети: сжатый воздух давит на широкий поршень, тот толкает масло в узкий цилиндр, и шток получает силу, во много раз больше, чем даёт один воздушный поршень.

Простой пневмоцилиндр с такой задачей не справится: при 0,6 МПа на 12 т нужна площадь поршня около 1 961 см², то есть диаметр порядка 500 мм. Усилитель укладывается в корпус Ø125. Подробнее о выборе между пневматикой и гидравликой — в статье «Пневматика или гидравлика».

Какой диаметр и исполнение дают 12 тонн?

Усилие по таблице SNS для серии MPTF считается как K × давление в кгс/см² (1 МПа ≈ 10,2 кгс/см²). Значения даны до 7 кгс/см², дальше таблица не идёт, и выше мы цифры не приводим, хотя рабочий диапазон наших серий MPT, MPTF и MPTD 0,2–0,8 МПа.

листайте таблицу вбок →

Под 12 т подходит Ø125 15T: строки таблицы при 4 и 5 кгс/см² дают 10 240 и 12 800 кгс, значит, нужная точка между ними, ближе к 5. Исполнение 20T на том же Ø125 даёт запас сильнее, но дороже, и раму под него придётся усиливать. Ø100 10T до 12 т в пределах таблицы SNS не доходит: на её краю, при 7 кгс/см², он даёт 10 920 кгс. Выше таблица не идёт, поэтому расчёт на более высоком давлении мы не приводим. В артикуле WAALPC исполнение по усилию (15T или 20T) не кодируется: в прайсе завода это отдельные колонки «125, 5-20-15T» и «125, 5-20-20T», при заказе исполнение называют отдельно.

Оговорка: таблица усилий есть в каталоге SNS только для MPTF. Для MPT и MPTD мы применяем те же значения K как оценку и при заказе уточняем у инженера.

Пример: пресс 12 т на MPT Ø125 15T

Исходные данные: усилие 12 т на последних 20 мм хода, общий ход до 100 мм, сеть 0,8 МПа.

1. Усилие в кгс. 12 т = 12 000 кгс (≈ 118 кН).
2. Давление воздуха. p = F / K = 12 000 / 2 560 ≈ 4,69 кгс/см², то есть около 0,46 МПа.
3. Рабочая точка. Ставим регулятор на 0,5 МПа (5,1 кгс/см²): 2 560 × 5,1 ≈ 13 050 кгс, запас над 12 т около 9 %. Строка таблицы SNS при ровно 5 кгс/см² даёт 12 800 кгс, запас около 7 %.
4. Проверка на 0,4 МПа. 0,4 МПа — это 4,08 кгс/см², и цилиндр даёт 2 560 × 4,08 ≈ 10 440 кгс: на 13 % меньше нужного. Пресс не «дотягивает» на слабой сети.
5. Цилиндр. Ø125, исполнение 15T, ход 1–100 мм: MPT-125-1~100, цена в реестре 707 520 ₸.

Как это выглядит в цифрах: Ø100 10T при тех же 0,5 МПа выдаст лишь около 7 950 кгс, 66 % нужного, а обычному цилиндру при 0,6 МПа потребовался бы Ø около 500 мм.

Ход усиления, скорость и расход воздуха

В слове «12 тонн» скрыт подвох: усилие есть не на всём ходу. Сначала цилиндр быстро подводит шток почти без нагрузки. По таблице SNS для Ø125 подвод даёт 120 кгс на каждый 1 кгс/см², то есть 600 кгс при 5 кгс/см². Потом включается ход усиления: у MPT он 5–20 мм (колонки «5-20» в прайсе WAALPC), у MPTF 20 мм. Значит, пресс подходит для работ, где 12 т нужны на последних миллиметрах: запрессовка, гибка, клёпка, правка. Прессовать на длинном ходу (например, брикетировать стружку на 100 мм) с полным усилием нельзя.

Прикинем скорость, расход и время цикла для примера:

• Скорость. В каталоге SNS для MPT и MPTF указан диапазон скоростей 50–700 мм/с. Допустим, подвод 80 мм идёт со скоростью 100 мм/с (0,8 с), а ход усиления 20 мм со скоростью 50 мм/с (0,4 с): прямой ход занимает около 1,2 с, ещё нужны выдержка и возврат. Фактическое время зависит от нагрузки и настройки дросселей.
• Расход воздуха на подвод. Площадь рабочего поршня Ø125 равна 122,7 см². Ход 100 мм при 0,5 МПа: 122,7 см² × 10 см × (0,5 + 0,101)/0,101 ≈ 7,3 нл. При 10 циклах в минуту это около 73 нл/мин. Это нижняя оценка: воздух на полость узла усиления и на возврат сюда не входит, их объёмов в таблицах SNS нет. Компрессор подбирайте с запасом и уточняйте расход у инженера.
• Распределитель. Средний поток при 100 мм/с составляет около 1,23 л/с × 5,9 ≈ 7,3 нл/с (≈ 437 нл/мин). Для нашего 4V210 лист 4V200 называет 900–1 200 нл/мин при входе 6 бар: запас примерно 2 раза, при частых циклах на Ø125 это уже предел.

Калькулятор расхода воздуха и усилия цилиндра пересчитает те же величины под ваши ход и частоту.

Какую серию взять: MPT, MPTF или MPTD

Подробно серии разобраны в статье «MPTF и MPT: в чём разница». Для пресса на 12 т важны три отличия.

• MPT проще всех и дешевле, цена Ø125 15T в реестре 707 520 ₸. Подходит для пресса, которым работают нечасто.
• MPTF имеет цилиндр быстрого подвода и отделённое от воздуха масло, по заявлению производителей подвод примерно на 30 % быстрее; цена Ø125 в реестре 1 653 720 ₸. Берут для частых циклов.
• MPTD с регулируемым полным ходом, цена Ø125 в реестре 1 064 580 ₸. Выручает, если в один пресс кладут детали разной высоты: ход подгоняют, а не перенастраивают стол.

Цены в реестре даны для Ø125 и полного хода до 100 мм; для длинного хода и исполнения 20T цену подтверждает инженер.

Станина: колонны и траверса

На раму приходится та же сила 118 кН, что и на шток, но направленная вверх. Берём простую схему: цилиндр висит на траверсе, а траверса лежит на двух колоннах M30 по краям стола. Траверсу принимаем сплошной. Если шток или буртик цилиндра проходит через отверстие посередине, сечение ослаблено, и плиту пересчитывают с вычетом отверстия. Рамы бывают и С-образные, и портальные; здесь важен порядок расчёта, а не конкретная конструкция.

1. Колонны. Две M30 классом прочности 8.8, площадь по напряжениям M30 равна 561 мм². Растяжение: σ = 117 680 Н / (2 × 561 мм²) ≈ 105 МПа. Пробное напряжение для класса 8.8 при диаметре больше 16 мм — 600 МПа (ISO 898-1), запас ≈ 5,7.
2. Траверса. Стальная плита шириной b = 100 мм, пролёт между колоннами L = 300 мм, сила в середине. Изгибающий момент M = F·L/4 = 117 680 × 0,3 / 4 ≈ 8 826 Н·м. Момент сопротивления W = b·t²/6.

листайте таблицу вбок →

Под 12 т выбираем плиту 70 мм: запас по текучести ≈ 2,2, прогиб 0,11 мм (модуль E = 2,06·10⁵ МПа). Плита 50 мм с теми же размерами уже у предела текучести. Расчёт с запасом: он берёт сосредоточенную силу, хотя фланец цилиндра раздаёт её на площадь. Нижняя плита стола опирается целиком, поэтому её мы не проверяем.

Воздушная часть пресса

Нужное давление задаёт регулятор с манометром, например ARG (цена от 20 520 ₸): диапазон выходного давления 0,1–0,85 МПа, резьба G; 0,5 МПа лежит внутри диапазона. Подачу и возврат ведёт распределитель 5/2 серии 4V, например 4V210-08 с портами G1/4, 7 200 ₸, рабочий диапазон 0,15–0,8 МПа. Выхлопной порт у него 1/8, его закрывает глушитель PSL-01 размером 1/8, 180 ₸ (от 180 ₸).

Скоростью воздушного хода управляют дросселями с обратным клапаном AS (от 1 080 ₸), которые ставят на выхлоп или на впуск в зависимости от модели: чем медленнее ход усиления, тем плавнее набирается усилие. Стабильное давление в сети обеспечивает блок подготовки воздуха (регуляторы AR), а о питании компрессором читайте в статье «Компрессор для пневматики». Схема управления прессом разобрана в статье о пневмогидравлическом прессе.

Чего этот расчёт не покрывает

• Нижняя плита и опоры стола. Мы считаем только колонны и траверсу.
• Усилие на длинном ходу. Полное усилие только на ходе усиления 5–20 мм.
• Давление выше 7 кгс/см². Таблица SNS дальше не идёт.
• Усилие больше 12 т. Для 20 т смотрите статью о прессе на 20 тонн, для 10 т — о настольном прессе на 10 тонн.

Безопасность

С нагрузкой 12 т нельзя рассчитывать на осторожность оператора. Зону прессования закрывают ограждением, пуск делают двумя руками, и между упором и штоком рук быть не должно. Простая логика «два крана последовательно» не заменяет сертифицированного узла двуручного управления по ISO 13851: он требует нажатия обеих кнопок с разницей не более 0,5 с. Пропадание воздуха снимает усилие: продумайте, что при этом происходит с заготовкой и подвижной частью, и проверьте на стенде до рабочей загрузки.

Типичные ошибки

• Берут «обычные 6 бар» и Ø100 10T. Его предел по таблице 10 920 кгс, до 12 т он не доходит.
• Ставят давление впритык к 0,46 МПа. Любая просадка сети в момент хода снижает усилие ниже 12 т.
• Ждут 12 т по всему ходу. Усиление только на последних 5–20 мм.
• Считают усилие по площади воздушного поршня. Для усилителя берут таблицу усилий (у нас — SNS MPTF как оценка).
• Траверсу делают «на глаз». Плита 50 мм в нашем примере работает почти на пределе текучести.
• Переносят K с MPTF на MPT без оговорки. Для MPT это оценка, уточняйте при заказе.

Рубрики каталога

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

Частые вопросы

Какой цилиндр нужен для пресса на 12 тонн?

Газогидравлический усилитель Ø125 исполнения 15T: по таблице SNS для MPTF K = 2 560 кгс на 1 кгс/см² (для MPT — оценка), и 12 т получается при давлении около 0,46 МПа.

Хватит ли Ø100 10T?

Нет: его предел по таблице при 7 кгс/см² — 10 920 кгс, меньше 12 т.

Хватит ли давления 0,4 МПа?

Нет: Ø125 15T при 0,4 МПа даёт около 10 440 кгс. Нужна рабочая точка около 0,5 МПа (5 кгс/см²), 12 800 кгс по таблице.

На какой длине хода будет 12 т?

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

Сколько воздуха расходует пресс?

Подвод на 100 мм у Ø125 при 0,5 МПа — около 7,3 нл; при 10 циклах в минуту около 73 нл/мин. Это нижняя оценка: узел усиления и возврат не учтены.

Какая рама нужна под 12 т?

В нашей схеме: две колонны M30 и стальная траверса 100 × 70 мм с пролётом 300 мм. Это пример расчёта, под вашу конструкцию станину считают отдельно.

Ещё по теме: артикулы, аналоги и статьи (2)

• Пневмогидравлический цилиндр: принцип работы и выбор
• Гаражный пресс вместо домкрата