Пресс 200 тонн: сколько цилиндров Ø160 нужно и какое давление

Краткий ответ: четыре пневмогидравлических цилиндра Ø160 исполнения 40T по таблице усилий SNS при 7 кгс/см² (около 0,69 МПа) дают 184 000 кгс, то есть 200 тонн (≈1 961 кН) они не набирают даже на пределе таблицы: не хватает 16 000 кгс.

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Вступление полностью

Поэтому пресс на 200 тонн собирают на пяти таких цилиндрах с общей траверсой. Каждый несёт по 40 000 кгс: при коэффициенте K = 6 500 кгс на 1 кгс/см² это 6,15 кгс/см², около 0,60 МПа. Рабочую точку берут выше, например 0,65 МПа: пять цилиндров дадут около 215 000 кгс, запас 7,7 %. Цилиндры берут нашей серии MPT.

Содержание статьи (13 разделов)

1. Что значит «пресс на 200 тонн» и почему четырёх цилиндров мало
2. Какое давление нужно пяти цилиндрам Ø160 40T на 200 тонн?
3. Пример: пресс 200 т на пяти MPT Ø160
4. Как пять цилиндров делят одну траверсу
5. Чем MPT отличается от MPTD при пяти цилиндрах
6. Когда 200 тонн на пневмоусилителях не подходят
7. Станина и траверса: на что рассчитывать раму при 200 тоннах
8. Как задать давление, скорость и выхлоп
9. Чего этот расчёт не покрывает
10. Безопасность
11. Типичные ошибки
12. Рубрики каталога
13. Частые вопросы

Что значит «пресс на 200 тонн» и почему четырёх цилиндров мало

Запрос «пресс 200 тонн» чаще всего относится к гидравлическому прессу на 200 тс, но под ним ищут и электрогидравлические, и кузнечные, и просто гидроцилиндры. Здесь речь о станочном варианте: рама, траверса и усилители, которые собираются в цехе. 200 тонн это 200 000 кгс, или около 1 961 кН. Обычному пневмоцилиндру на такую силу при 0,6 МПа потребовался бы диаметр около 2 040 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 двухсот тонн не хватает 154 000 кгс, а четырём не хватает 16 000 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: 200 т четырьмя цилиндрами по источнику не получить, нужны пять.

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 200 т нужны на последних миллиметрах: калибровка, правка, штамповка, холодная высадка небольших заготовок, гибка листа. Держать 200 т на длинном ходу усилитель не может.

Какое давление нужно пяти цилиндрам Ø160 40T на 200 тонн?

Усилие в таблице SNS считается как K × давление в кгс/см² (1 кгс/см² ≈ 0,0981 МПа). Для Ø160 40T одного цилиндра, четырёх и пяти на общую траверсу получается так:

листайте таблицу вбок →

Значения таблицы взяты из каталога дословно, мы их не пересчитываем. Для пяти цилиндров усилия складываются, и двухсот тонн хватает при давлении около 0,60 МПа. Пересчитайте сами: 40 000 кгс на цилиндр делим на 6 500 и получаем 6,15 кгс/см², а умножая на точный множитель 0,0981, получаем около 0,60 МПа (точнее, 0,603). Четырём цилиндрам это не помогает ни при каком давлении в пределах таблицы. Заметьте, что строки таблицы с 1 по 6 кгс/см² точно равны K × давление, и только последняя расходится: при 7 кгс/см² каталог печатает 46 000, а не 45 500 по K. Поэтому расчёт по K для рабочей точки не завышает усилие.

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 пяти цилиндров.

Пример: пресс 200 т на пяти MPT Ø160

Исходные данные: усилие 200 т на последних 20 мм хода, общий ход до 100 мм, пять цилиндров в ряд на общей траверсе, цеховая сеть 0,7–0,8 МПа, один регулятор на входе узла.

1. Усилие в кгс. 200 т = 200 000 кгс (≈ 1 961 кН), на каждый из пяти цилиндров по 40 000 кгс.
2. Давление воздуха. p = F / K = 40 000 / 6 500 ≈ 6,15 кгс/см², то есть около 0,60 МПа (6,15 × 0,0981).
3. Рабочая точка. Ставим на регуляторе 0,65 МПа (6,63 кгс/см²): 6 500 × 6,63 ≈ 43 100 кгс на цилиндр, около 215 400 кгс на пятёрку. Запас над 200 т около 7,7 %. При 0,60 МПа ровно было бы около 198 800 кгс, то есть на 0,6 % меньше номинала, поэтому на самом пределе регулятор не выставляют.
4. Цилиндры. Пять 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 пять, значит, и расход воздуха растёт в пять раз.

Как пять цилиндров делят одну траверсу

Каждый усилитель имеет собственный масляный контур, поэтому синхронизирует их только воздух: общий регулятор, общий коллектор и трубки одной длины к каждому цилиндру. При равном давлении на поршнях усилия получаются близкими, но не одинаковыми, потому что трение и объём масла у цилиндров чуть различаются. Для пяти цилиндров удобна компоновка в один ряд: средний стоит строго по оси траверсы, остальные по парам в обе стороны. Заготовку кладут так, чтобы центр давления пришёлся на средний цилиндр. При смещении первым перегружается крайний, а траверса идёт с перекосом. Допуска на разброс усилий в таблицах SNS нет, потому закладывайте жёсткие колонны с втулками и не ставьте детали с большим вылетом. Межосевое расстояние берите по габариту корпуса Ø160 из чертежа при заказе.

Чем MPT отличается от MPTD при пяти цилиндрах

Полный ход MPTD можно регулировать, а у MPT он фиксируется заказом. Для пятерной траверсы разница существенна: регулировку делают на всех пяти цилиндрах сразу и одинаково, иначе один упрётся раньше и траверса встанет косо. Цена MPTD Ø160 в реестре 1 856 160 ₸ за штуку заметно выше, а умножать её придётся на пять. Если пресс делает одну операцию на постоянной высоте, достаточно пяти MPT. Если оснастку меняют под разные детали, переплата за MPTD окупается. Серию MPTF с цилиндром быстрого подвода разбирает статья «MPTF и MPT: в чём разница»; на Ø160 она у нас не поставляется.

Когда 200 тонн на пневмоусилителях не подходят

Пять Ø160 дают 200 т только на 5–20 мм хода усиления. Если по технологии сила нужна на всём пути, например при глубокой вытяжке или прессовании порошка с большой усадкой, усилитель не подойдёт, и это вопрос к гидравлике. Пневмогидравлика оправдана там, где нужен быстрый подвод, короткий мощный нажим и сжатый воздух уже есть в цехе. Для меньших усилий проще взять одну-две пары цилиндров: смотрите прессы на 50 тонн и на 100 тонн.

Станина и траверса: на что рассчитывать раму при 200 тоннах

Пять усилителей развивают от 1 961 кН на номинале до 2 256 кН на краю таблицы, и всю эту силу принимает рама. Главное правило: раму считают не на 200 т, а на максимум, который возможен на вашем регуляторе. Пять цилиндров при 0,69 МПа (7 кгс/см²) дают 230 000 кгс, то есть около 2 256 кН. Порядок расчёта покажем на примере, не заменяющем проект. Схема: пять цилиндров в ряд на верхней неподвижной траверсе, расстояние между осями 250 мм; нагрузку принимают четыре колонны с резьбой класса 8.8; траверса сплошная стальная плита шириной 400 мм, пролёт между колоннами 1 600 мм, цилиндры стоят по оси и по 250 и 500 мм в обе стороны.

• Колонны. На номинале 200 т (1 961 кН) на каждую из четырёх приходится ≈490 кН. Для M48 (сечение резьбы 1 473 мм²) это ≈333 МПа, запас по пробной нагрузке (600 МПа для класса 8.8 при d > 16 мм) 1,8. На максимуме 230 000 кгс (2 256 кН) на колонну ≈564 кН, напряжение ≈383 МПа, запас ≈1,57. Для сравнения, M42 (1 121 мм²) на максимуме дали бы ≈503 МПа, запас всего 1,19, а M36 (817 мм²) уже ≈690 МПа, выше пробного напряжения: на 200 т M36 в четырёх колоннах не годится (на самом номинале 600 МПа, то есть запаса нет).
• Траверса. Считаем плиту как балку на двух опорах с пятью равными силами. На максимуме каждая сила 451 кН, изгибающий момент в середине M = 2,5·P·0,8 − P·0,25 − P·0,5 = 1,25·P (в метрах) ≈ 564 кН·м, σ = 6M/(b·t²). Для плиты толщиной 200 мм σ ≈ 211 МПа, прогиб ≈2,67 мм; для 250 мм σ ≈ 135 МПа, прогиб ≈1,37 мм; для 300 мм σ ≈ 94 МПа, прогиб ≈0,79 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, пятёрка даст 230 000 кгс. Сеть в примере 0,7–0,8 МПа, а регулятор ARG настраивается до 0,85 МПа, выше края таблицы усилий. 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 230 000 кгс.

Если плита выходит слишком толстой, меняйте схему: ставьте рёбра жёсткости, сокращайте пролёт или переходите на сварную коробчатую раму. Раму под 200 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 0,65 МПа этого хватает, а типоразмер регулятора выбирают по расходу воздуха на пяти 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 пять цилиндров, определяют расчётом расхода, и мы его здесь не приводим: при пяти цилиндрах Ø160 вероятнее, что понадобится несколько распределителей или распределитель с большим сечением. Узел усиления включают отдельно, распределителем 3/2 нормально закрытым (один на группу или по одному на каждый цилиндр — 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 вне хода усиления. Полное усилие есть только на последних 5–20 мм.
• Разброс усилий между цилиндрами. Допуска в источниках нет, поэтому нагрузку на траверсу закладывают с запасом.
• Удержание под нагрузкой. Усилие держится, пока есть давление воздуха, и расчёта на выдержку здесь нет.
• Проект станины. Пример показывает порядок расчёта, а раму считают под ваши размеры и сталь.
• Исполнение 40T и цена. Усилие взято из таблицы SNS как оценка, цену исполнения подтверждает инженер.

Безопасность

При 200 т ошибка оператора недопустима, на неё нельзя закладываться. Зону прессования закрывают ограждением, пуск делают двумя руками, а руки не должны оказываться между упором и штоками. Если воздух пропал, усилие исчезает: заранее решите, что будет с заготовкой и подвижной траверсой, и проверьте на стенде до рабочей загрузки.

Типичные ошибки

• Берут четыре Ø160 и ждут 200 т. По таблице SNS максимум 184 000 кгс при 7 кгс/см², а дальше цифры не подтверждены.
• Располагают цилиндры несимметрично. Нагрузка смещается, крайний перегружен, траверса перекошена.
• Считают раму на 200 т. Пять цилиндров при 0,69 МПа дают около 230 000 кгс, и раму считают на этот максимум.
• Берут усилие по площади воздушного поршня. Эта площадь даёт лишь усилие подвода, а полное усилие читают из таблицы.
• Переводят кгс/см² в МПа через 0,1. Верный множитель 0,0981: 6,15 кгс/см² это 0,60 МПа, а не 0,615.

Рубрики каталога

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

Частые вопросы

Сколько цилиндров нужно для пресса на 200 тонн?

Пять газогидравлических усилителей Ø160 исполнения 40T на общей траверсе: по таблице SNS четыре дают максимум 184 000 кгс при 7 кгс/см², а пятёрка при 0,60 МПа выдаёт 200 т. Для MPT и MPTD таблица служит оценкой, которую уточняют при заказе.

Почему нельзя четырьмя цилиндрами?

Четыре Ø160 40T по таблице не добирают 16 000 кгс до двухсот тонн, а выше 0,7 МПа усилие источником не подтверждено.

Какое давление нужно на 200 т?

Номинал достигается при 0,60 МПа, рабочую точку берут с запасом, например 0,65 МПа, что даёт около 215 000 кгс на пять цилиндров.

Что будет, если сеть даёт 0,8 МПа?

Регулятор снижает давление до нужного значения. Если оставить 0,8 МПа без ограничения, усилие вырастет до значений, на которые станина может быть не рассчитана, а выше 0,7 МПа таблица усилий не подтверждает цифры.

На какой длине хода будет 200 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 M48 класса 8.8 и стальная траверса с пятью силами. Проект рамы нужно делать под ваши размеры.

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

• Пневмогидравлический цилиндр: принцип работы и выбор
• Пресс на 20 тонн на пневмоусилителе