Пресс для макулатуры и картона на пневмоцилиндре: усилие и ход

Краткий ответ: усилие пресса для макулатуры считают из давления под плитой и площади плиты: F = p × S. У малых вертикальных прессов давление под плитой около 0,13 МПа: максимальные 5 т у модели с загрузочным окном 500 × 750 мм дают ≈ 49 кН на 3 750 см², то есть ≈ 131 кПа, а плотность тюка при этом около 150–300 кг/м³.

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Сколько давления нужно под плитой пресса?

Макулатуру и картон сжимают в тюк не потому, что так проще возить, а чтобы поднять плотность: насыпная масса рыхлой бумаги в разы меньше. Для расчёта нужны две цифры из паспорта вашего оборудования или из технологии: давление под плитой и размер плиты. Из открытых паспортов можно получить порядок величин, но не норму.

листайте таблицу вбок →

Разброс в разы: плотность тюка зависит от материала, влажности и подачи, это подчёркивают сами изготовители. Поэтому берите давление из паспорта пресса, который хотите повторить, или из пробного прессования своего материала на динамометре.

Как перейти от давления под плитой к цилиндру?

Порядок из четырёх действий.

1. Нужная сила. F = p × S, где p — давление под плитой (например, 0,13 МПа), S — площадь плиты в мм² (1 МПа = 1 Н/мм²).
2. Цилиндр. Усилие вниз без трения F_ц = p_в × π × D² / 4, где p_в — давление воздуха.
3. Потери. Принимаем КПД 0,9 на трение уплотнений и перекос плиты; на малых давлениях потери заметнее, поэтому для точной работы силу измеряют.
4. Запас. F_ц × 0,9 / F должно быть не меньше 1,25.

Цилиндры профильные по ISO 15552 серии SI удобны тем, что плиту и направляющие вешают на шток и корпус стандартными креплениями; Ø32–200 есть в нашем ряду. Рабочее давление серий мы указываем «до 0,8 МПа по каталогу завода», поэтому расчётное 0,7 МПа ещё в допуске, а сеть 1,0 МПа напрямую подавать нельзя.

листайте таблицу вбок →

В таблице запас равен единице: площадь плиты и давление под ней нужно брать с запасом 1,25, то есть уменьшить площадь на 20 %. Для плиты 500 × 750 мм из первой таблицы (3 750 см²) пневмоцилиндра в нашем ряду не хватит: SI Ø200 даёт ≈ 53 кПа на такой плите. Это граница применимости: с запасом 1,25 цилиндр Ø200 тянет плиту примерно до 1 200 см² при 0,13 МПа и до ≈ 510 см² при 0,31 МПа.

Пример: плита 300 × 400 мм

Возьмём небольшой пресс на плиту 300 × 400 мм (1 200 см² = 0,12 м²). Целевое давление под плитой 0,13 МПа взято из паспорта малого пресса выше; для своего материала подставьте своё. Высоту засыпки 800 мм и насыпную плотность около 50 кг/м³ принимаем как допущение примера, плотность тюка 200 кг/м³ лежит внутри диапазона источников.

1. Нужная сила. F = 0,13 × 120 000 мм² = 15 600 Н.
2. Цилиндр SI Ø200 при 0,7 МПа. 0,7 × π × 200² / 4 ≈ 21 991 Н; с КПД 0,9 ≈ 19 792 Н.
3. Запас. 19 792 / 15 600 ≈ 1,27 — выше 1,25. При 0,6 МПа было бы 16 965 Н и запас 1,09, на пределе.
4. Давление под плитой при максимуме. 19 792 / 120 000 ≈ 0,165 МПа (≈ 165 кПа) — выше цели 0,13 МПа: давление ограничивает регулятор.
5. Ход. Засыпка 800 мм рыхлой бумаги ≈ 4,8 кг (0,12 × 0,8 × 50). При 200 кг/м³ тюк получается высотой 200 мм (4,8 / 200 / 0,12). Ход плиты ≥ 600 мм, берём 600 мм: SI-200-600-P, 411 780 ₸. Порты Ø200 — внутренняя резьба G3/4.
6. Расход воздуха на подачу. Объём поршневой полости π × 0,1² × 0,6 ≈ 18,85 л; при 0,7 МПа это ≈ 149 нл. Возврат потребляет не больше этого же объёма (шток его уменьшает), цикл — не более ≈ 300 нл.
7. Скорость. За 10 с подачи (≈ 60 мм/с) расход в среднем ≈ 894 нл/мин, пик при разгоне выше. При 3–5 тюках в час, как указано для малых прессов, это всего 25 нл/мин на среднюю нагрузку.

Какое давление и как плавно задавать?

Давление прессования выставляет регулятор с манометром, например ARG (цена от 20 520 ₸): диапазон регулировки 0,1–0,85 МПа, резьба G. Сеть 1,0 МПа выше предела цилиндра SI и распределителя 4V (0,8 МПа) и напрямую на них не подаётся. Давление под плитой регулируют отдельно по материалу: сухой картон и мокрая макулатура ведут себя по-разному.

Подачу и возврат плиты ведёт распределитель 5/2 серии 4V. Для Ø200 берём типоразмер крупнее, чем для малых прессов: 4V310-10 (Cv по листу 1,65), 10 000 ₸; у 4V210-08 Cv 1,00. Скорость плиты задаёт дроссель с обратным клапаном AS, от 1 080 ₸: на выхлопе штоковой полости он ограничивает скорость опускания и защищает от удара плиты о материал. Выхлоп гасят глушителями PSL, от 180 ₸: сбрасывать 18,85 л сжатого воздуха за цикл без глушителя нельзя ни по шуму, ни по струе у оператора. Верхнее и нижнее положения плиты отслеживает герконовый датчик HX-65R-2M, 3 360 ₸; подходит ли он к вашему цилиндру, определяет тип паза, разобранный в статье о выборе датчика по типу паза.

Усилитель для такого пресса не нужен: на плите 300 × 400 мм хватает обычного цилиндра. Пневмогидравлический MPTD даёт 1–40 т, но только на ходе усиления 5–20 мм, а макулатуру сжимают на сотни миллиметров, поэтому тюковать им нельзя. Как работает усилитель, объяснено в статье про пневмогидравлический цилиндр.

Что учесть по безопасности

• Руки и зона плиты. Опускание плиты — зона защемления: нужны ограждение камеры и пуск двумя руками.
• Пропадание воздуха. Цилиндр без давления не держит плиту: она опускается под собственным весом. Предусмотрите механический упор или страховку на время загрузки и обслуживания.
• Упругое возвращение. Сжатая бумага стремится распрямиться, поэтому до обвязки тюка плита остаётся под давлением. Расширяющиеся материалы давят на дверь, и изготовители ставят на неё замок.

Типичные ошибки

• Считают по силе, а не по давлению. Та же сила 15,6 кН на плите 500 × 750 мм даёт 42 кПа, в три раза меньше, чем на 300 × 400 мм.
• Берут «5 т» как норму. Усилие в паспорте привязано к плите и тюку конкретной модели.
• Нет запаса. На 0,6 МПа и Ø200 запас 1,09: любое трение его съедает.
• Не считают ход. Рыхлая бумага сжимается в несколько раз, ход определяется высотой засыпки.
• Сеть без регулятора. Предел SI и 4V — 0,8 МПа.

Рубрики каталога

• Пневмоприводы — цилиндры и усилители;
• Пневмоцилиндр SI — профильный по ISO 15552;
• Калькулятор усилия цилиндра;
• Калькулятор расхода воздуха.

Частые вопросы

Какое давление нужно для прессования макулатуры?

У малых вертикальных прессов около 0,13 МПа под плитой, у американского пресса на картон — 0,31 МПа. Точное значение зависит от материала и берётся из паспорта пресса.

Как посчитать усилие пресса?

F = p × S: давление под плитой на площадь плиты. Для плиты 300 × 400 мм и 0,13 МПа получается 15,6 кН.

Какой цилиндр взять на плиту 300 × 400 мм?

SI Ø200: при 0,7 МПа и КПД 0,9 он даёт ≈ 19,8 кН, запас ≈ 1,27. На 0,6 МПа запас всего 1,09.

Хватит ли пневматики для тюка в 100 кг?

Нет: малые прессы на 40–110 кг рассчитаны на 5–7 т, а наш SI Ø200 при 0,7 МПа даёт около 2 т. Нужен гидропресс.

Как определить ход цилиндра?

Ход равен разности высоты засыпки и высоты тюка. В примере 800 − 200 = 600 мм.

Сколько воздуха расходует пресс?

На подачу SI Ø200 ход 600 мм при 0,7 МПа — около 149 нл; за цикл не более 300 нл.