Пресс на 15 тонн на пневмогидравлическом цилиндре: Ø125 15T, ход усиления и станина

Краткий ответ: пресс на 15 тонн (≈147 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).

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Вступление полностью

Значит, 15 т даёт давление около 0,57 МПа (5,86 кгс/см²), а по строке таблицы при 6 кгс/см² цилиндр развивает 15 350 кгс. Запас у этой точки небольшой, поэтому рабочее давление выбирают ближе к краю таблицы. Ø100 10T до 15 т не дотягивает: его предел 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 × 80 мм выдерживает 15 т с запасом около 2,3 по текучести, а на краю таблицы (17,9 т) — около 1,9.

Содержание статьи (12 разделов)

1. Что значит «пресс на 15 тонн» и зачем здесь усилитель
2. Какой диаметр и исполнение дают 15 тонн?
3. Пример: пресс 15 т на MPT Ø125 15T
4. Ход усиления, скорость и расход воздуха
5. Какую серию взять: MPT, MPTF или MPTD
6. Станина: колонны и траверса
7. Воздушная часть пресса
8. Чего этот расчёт не покрывает
9. Безопасность
10. Типичные ошибки
11. Рубрики каталога
12. Частые вопросы

Что значит «пресс на 15 тонн» и зачем здесь усилитель

Под словами «пресс 15 тонн» чаще всего ищут мастерской или гаражный станок: выпрессовать ступицу, посадить подшипник, выправить деталь, согнуть полосу. Пятнадцать тонн-силы — это 15 тыс. кгс, около 147 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 15 т нужна площадь поршня около 2 452 см², то есть диаметр порядка 560 мм. Усилитель укладывается в корпус Ø125. Подробнее о выборе между пневматикой и гидравликой — в статье «Пневматика или гидравлика».

Какой диаметр и исполнение дают 15 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 15 т подходит Ø125 15T, но запас у него тоньше, чем у пресса на 12 т: строки таблицы при 5 и 6 кгс/см² дают 12 800 и 15 350 кгс, и нужная точка лежит почти у шести. Исполнение 20T на том же Ø125 даёт запас сильнее, но дороже, и раму под него придётся усиливать. Ø100 10T до 15 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 15 т на MPT Ø125 15T

Исходные данные: усилие 15 т на последних 20 мм хода, общий ход до 100 мм, сеть 0,8 МПа.

1. Усилие в кгс. 15 т = 15 000 кгс (≈ 147 кН).
2. Давление воздуха. p = F / K = 15 000 / 2 560 ≈ 5,86 кгс/см², то есть около 0,57 МПа.
3. Проверка по таблице. Строка SNS при 6 кгс/см² (0,59 МПа) даёт 15 350 кгс: запас над 15 т всего около 2 %. Любая просадка сети в момент хода сводит его в ноль.
4. Рабочая точка. Ставим регулятор на 0,65 МПа (6,63 кгс/см²): 2 560 × 6,63 ≈ 16 970 кгс, запас около 13 %. Это ещё внутри таблицы, которая кончается на 7 кгс/см² (0,69 МПа).
5. Проверка на 0,5 МПа. 0,5 МПа — это 5,10 кгс/см², и цилиндр даёт 2 560 × 5,10 ≈ 13 050 кгс: на 13 % меньше нужного. Пресс не «дотягивает» на слабой сети.
6. 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 0,65 МПа выдаст лишь около 10 340 кгс, 69 % нужного, а обычному цилиндру при 0,6 МПа потребовался бы Ø около 560 мм.

Ход усиления, скорость и расход воздуха

В слове «15 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 около 720 кгс при 6 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 15 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 рабочей точке 0,65 МПа: 122,7 см² × 10 см × (0,65 + 0,101)/0,101 ≈ 9,1 нл.
• Расход на узел усиления. Его нельзя опускать: по равенству работ воздух должен совершить работу F·s, поэтому объём не меньше K × ход усиления = 2 560 см² × 2 см = 5 120 см³, или около 38 нл свободного воздуха при 0,65 МПа. Это больше, чем на подвод, в четыре раза.
• Итог на цикл. Не меньше 47 нл, при 10 циклах в минуту не меньше 470 нл/мин. Это нижняя оценка: возврат и мёртвые объёмы сюда не входят, их в таблицах SNS нет. Компрессор подбирайте с запасом и уточняйте расход у инженера.
• Распределитель. Средний поток на подводе при 100 мм/с составляет около 1,23 л/с × 7,4 ≈ 9,1 нл/с (≈ 550 нл/мин). Для нашего 4V210 лист 4V200 называет 900–1 200 нл/мин при входе 6 бар: запас меньше 2 раз, 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 15 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. Поставка 2–4 недели.

Станина: колонны и траверса

На раму приходится та же сила 147 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 = 147 100 Н / (2 × 561 мм²) ≈ 131 МПа. Пробное напряжение для класса 8.8 при диаметре больше 16 мм — 600 МПа (ISO 898-1), запас ≈ 4,6.
2. Траверса. Стальная плита шириной b = 100 мм, пролёт между колоннами L = 300 мм, сила в середине. Изгибающий момент M = F·L/4 = 147 100 × 0,3 / 4 ≈ 11 032 Н·м. Момент сопротивления W = b·t²/6.

листайте таблицу вбок →

Под 15 т выбираем плиту 80 мм: запас по текучести ≈ 2,3, прогиб 0,09 мм (модуль E = 2,06·10⁵ МПа). Раму проверяем и на край таблицы: регулятор могут поднять до 7 кгс/см², и цилиндр даст 17 900 кгс (≈ 175,5 кН). Тогда у плиты 80 мм запас ≈ 1,9 и прогиб 0,11 мм, у колонн M30 напряжение ≈ 156 МПа и запас по пробному ≈ 3,8. Плита 70 мм на этой силе уже слаба. Плита 60 мм с теми же размерами уже близка к пределу 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; 0,65 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 ₸).

Узел усиления включает отдельный распределитель 3/2, нормально закрытый, серии 3V, например 3V410-15 с портами G1/2, 12 000 ₸: Cv = 2,79, 0,15–0,8 МПа. Он подаёт воздух на усиление только после сигнала датчика касания детали; если включить усиление вместе с подводом, ход 5–20 мм уйдёт вхолостую.

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 обеспечивают регулятор AR или блок подготовки воздуха, 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 15 т. Для 20 т смотрите статью о прессе на 20 тонн, для 12 т — о прессе на 12 тонн.

Безопасность

С нагрузкой 15 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 15 т он не доходит.
• Ставят давление впритык к 0,57 МПа. При 6 кгс/см² запас над 15 т около 2 %, любая просадка сети снижает усилие ниже нужного.
• Ждут 15 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 60 мм в нашем примере работает близко к пределу 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 15 тонн?

Газогидравлический усилитель Ø125 исполнения 15T: по таблице SNS для MPTF K = 2 560 кгс на 1 кгс/см² (для MPT — оценка), и 15 т получается при давлении около 0,57 МПа.

Хватит ли Ø100 10T?

Нет: его предел по таблице при 7 кгс/см² — 10 920 кгс, меньше 15 т.

Хватит ли давления 0,5 МПа?

Нет: Ø125 15T при 0,5 МПа даёт около 13 050 кгс. Нужна рабочая точка около 0,65 МПа (6,6 кгс/см²), это в пределах таблицы.

На какой длине хода будет 15 т?

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

Сколько воздуха расходует пресс?

При 0,65 МПа подвод на 100 мм у Ø125 берёт около 9,1 нл, узел усиления на 20 мм — не меньше 38 нл. Всего не меньше 47 нл на цикл, при 10 циклах в минуту не меньше 470 нл/мин; возврат не учтён.

Какая рама нужна под 15 т?

В нашей схеме: две колонны M30 и стальная траверса 100 × 80 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
• Настольный пресс на 10 тонн