Пресс для склейки шпона и фанеры на пневмоцилиндрах: усилие и число цилиндров по площади листа

Краткий ответ: усилие пресса для склейки шпона и фанеры равно давлению склейки, умноженному на площадь листа: F = p × S. Давление задаёт клей и изделие, а не пневмосеть: по учебнику Волынского, склеивание реечных щитов идёт при 0,5–0,7 МПа, а шпона на фанеру общего назначения жёсткими горячими плитами — при 1,8–2,2 МПа.

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Спрос на тему небольшой, но устойчивый: запрос «пресс для шпона» набирает 484 показа в месяц, «пресс для фанеры» — 223. «Вакуумный пресс для шпона» и «горячий пресс для шпона» — другой привод и нагрев, в статье их нет: мы считаем только холодную склейку, где плиту двигают пневмоцилиндры. Пневматическую вайму для щитов и бруса разбирать не будем: здесь листовой материал и плоская плита.

Какое давление склейки брать для шпона и фанеры?

Роль давления, по Волынскому, — сблизить склеиваемые поверхности и получить равномерный шов минимальной толщины. В производстве клеёной продукции из древесины выделяют ряд давлений: 0,3–0,5 МПа — малые образцы из реек, 0,5–0,7 МПа — реечные щиты, 0,7–1,0 МПа — доски по толщине, 1,8–2,2 МПа — шпон на фанеру общего назначения, 3,5–4,5 МПа — бакелизированная фанера. Высокое давление для шпона объясняется не клеем, а тем, что жёсткие металлические плиты не бывают идеально плоскими и параллельными, и приходится давить сильнее и терять древесину на упрессовку. Для горячего прессования хвойного шпона в исследовании Исаева и др. (БрГТУ, 2018) оптимум давления нашли в интервале 1,5–1,7 МПа при плитах 120 °C, что согласуется с действующими режимами.

Холодная подпрессовка пакетов перед горячим прессом идёт 5–10 минут при давлении 1–1,5 МПа: холодное прессование исключает взаимное смещение листов шпона и позволяет загружать пресс целым пакетом. Это ближайший к нашей теме режим: плита холодная, нагрева нет. Для вашего клея давление и выдержку берут из технической карты клея, а цифры выше — ориентиры порядка величины, не режим.

Как посчитать усилие и число цилиндров?

Усилие на листе F = p × S, где S — площадь склеиваемого листа в мм², p — давление склейки в МПа (1 МПа на 1 мм² даёт 1 Н). Цилиндр выдаёт F_ц = p_возд × π × D² / 4 × 0,9: коэффициент 0,9 — допущение на трение уплотнений. Число цилиндров N = F × запас / F_ц, округляем вверх. Запас 25 % принят как допущение: на трение направляющих плиты и неравномерность, его уточняют опытом на образце.

Усилия цилиндров ISO 15552 при воздухе 0,6 МПа и КПД 0,9: Ø63 — 1,7 кН, Ø80 — 2,7, Ø100 — 4,2, Ø125 — 6,6, Ø160 — 10,9, Ø200 — 17,0 кН. Диапазон давления серии SI — 0,1–1,0 МПа, пробное 1,5 МПа; в линии с распределителем 4V предел задаёт распределитель — 0,8 МПа.

Таблица: площадь листа, усилие и число цилиндров SI Ø200

листайте таблицу вбок →

Число цилиндров в последнем столбце: 56,25 кН / 16,97 = 3,3 → 4; 225 / 16,97 = 13,3 → 14; 450 / 16,97 = 26,5 → 27; 1 860 / 16,97 = 109,6 → 110 (с запасом). Видно, где проходит граница: на малых образцах и пакетах до формата 600 × 1200 мм прямые цилиндры оправданы, а на целом листе фанеры их число перестаёт быть разумным. Помним и про компоновку: корпус цилиндра шире поршня, шаг размещения берут по габариту корпуса из листа изготовителя, поэтому плита-траверса получается заметно больше самого листа и должна быть жёсткой, иначе давление по листу уйдёт неравномерным.

Пример на артикуле SI-200-100-P: пакет шпона 600 × 600 мм

Допущения: давление склейки 0,5 МПа (из ряда для щитов, п. 1.6.6; для вашего клея — из техкарты), давление воздуха 0,6 МПа, КПД 0,9, запас 25 %, ход цилиндра 100 мм под высоту пакета и подъём. 0,5 МПа — нижняя оценка: для склейки шпона в фанеру тот же учебник даёт выше, и если техкарта клея требует 1–1,5 МПа, как при холодной подпрессовке фанерных пакетов, цилиндров Ø200 нужно 27 и 40 соответственно.

1. Усилие на листе. S = 600 × 600 = 360 000 мм², F = 0,5 × 360 000 = 180 000 Н = 180 кН.
2. С запасом. 180 000 × 1,25 = 225 000 Н = 225 кН.
3. Усилие цилиндра. SI Ø200: A = 31 416 мм², при 0,6 МПа F_ц = 18 850 × 0,9 = 16 965 Н.
4. Число цилиндров. N = 225 000 / 16 965 = 13,3, округляем до 14. Четырнадцать цилиндров дают 237,5 кН, то есть при воздухе 0,6 МПа на листе создаётся около 0,66 МПа; регулятор снижает давление до нужного, при 0,5 МПа склейки воздух нужен около 0,45 МПа.
5. Артикул. SI-200-100-P, 210 060 ₸ за штуку.
6. Расход воздуха. Ø200 × 100 мм: 3,14 л × (0,6 + 0,1013) / 0,1013 ≈ 21,7 нл на цилиндр за подвод, 14 цилиндров ≈ 304 нл на один ход (без вычета штока). Это надо закладывать в расчёт компрессора, а не только усилие.

Для сравнения Ø160 даёт 10,9 кН, и тогда нужно 21 цилиндр вместо 14. Если места на траверсе мало, считают в обратную сторону: сначала берут число цилиндров по размеру плиты, потом проверяют, что давление на листе выходит в диапазоне склейки вашего клея.

Где пневматика не подходит

При давлении холодной подпрессовки 1–1,5 МПа целый лист 1220 × 2440 мм требует 2 977–4 465 кН, то есть около 300–450 тс: это 176–264 цилиндра Ø200 при 0,6 МПа. Так не делают: на промышленных листовых прессах стоят гидроцилиндры большого диаметра. Диафрагменные плиты снижают требуемое давление с 2 до 0,5 МПа, упругие прокладки — до 0,3–0,5 МПа, а в вакуумном прессе давление передаёт эластичная диафрагма, и для склейки хватает разрежения 0,05–0,06 МПа; это другие конструкции, к нашей номенклатуре они не относятся. Размер формата здесь решает всё: пневмопресс на цилиндрах разумен для мебельных заготовок, образцов, небольших щитов и пакетов до 600 × 1200 мм.

Как подготовить воздух и вести цикл

Давление склейки задаёт регулятор с манометром: ARG, от 20 520 ₸, даёт диапазон на выходе 0,1–0,85 МПа, поэтому при 0,45 МПа из примера есть запас хода. Подвод и возврат траверсы ведёт распределитель 5/2 серии 4V, от 4 920 ₸, с рабочим давлением 0,15–0,8 МПа. Пропускную способность распределителя проверяют по расходу: на 14 цилиндров, вероятно, потребуется несколько распределителей по секциям. Дроссели с обратным клапаном AS, от 1 080 ₸, на портах цилиндров с дросселированием на выпуск делают смыкание плавным: удар по пакету сдвигает листы шпона относительно друг друга. Выхлоп гасит глушитель PSL, от 180 ₸. Верхнее положение траверсы контролирует герконовый датчик HX-65R-2M, 3 360 ₸; подходит ли он к вашему цилиндру, определяет тип паза. У ARG и 4V внутренняя резьба G. Выдержку под давлением (минуты по технической карте клея) отсчитывает контроллер или реле времени вашего станка: в нашей номенклатуре такого узла нет.

Принцип расчёта плиты по площади разобран в соседних материалах: пресс для сыра, пресс для вулканизации, настольный пневмопресс.

Типичные ошибки

• Берут давление горячего прессования. 1,8–2,2 МПа для шпона относится к жёстким горячим плитам; холодную склейку считают по технической карте клея.
• Путают давление воздуха и давление на листе. На листе оно определяется суммарной площадью поршней, делённой на площадь листа: 14 цилиндров Ø200 на листе 600 × 600 дают 0,66 МПа при воздухе 0,6 МПа.
• Считают только усилие. Расход воздуха на 14 цилиндров — около 300 нл за ход, это нагрузка на компрессор.
• Тонкая траверса. Если плита прогибается, давление по листу неравномерно, и шов в центре остаётся недожатым.
• Целый лист на цилиндрах. При 0,5 МПа с запасом получается около 110 цилиндров Ø200; такую задачу решает гидравлика.

Пресс развивает большую силу в зоне рук. Нужны ограждение, пуск двумя кнопками и фиксация траверсы в поднятом положении на время загрузки. Эта статья не заменяет оценку рисков машины.

Рубрики каталога

• Пневмоприводы: цилиндры и усилители;
• Цилиндры SI: профильные, ISO 15552;
• Калькулятор усилия цилиндра;
• Калькулятор скорости цилиндра.

Частые вопросы

Как посчитать усилие пресса для склейки шпона?

F = p × S, где S — площадь листа, p — давление склейки по технической карте клея. Пример: лист 600 × 600 мм при 0,5 МПа требует 180 кН.

Какое давление нужно для склейки фанеры?

По учебнику Волынского, шпон на фанеру общего назначения склеивают при 1,8–2,2 МПа на жёстких горячих плитах; холодная подпрессовка — 1–1,5 МПа в течение 5–10 минут. Точное значение берут из техкарты клея.

Сколько цилиндров нужно на лист 1220 × 2440 мм?

При 0,5 МПа и запасе 25 % — около 110 цилиндров Ø200; практически такие прессы делают гидравлическими.

Какой цилиндр взять для пакета 600 × 600 мм?

В примере хватает 14 цилиндров SI Ø200 при давлении воздуха 0,6 МПа; вместо них можно взять 21 цилиндр Ø160.

Подходит ли пневматика для горячего или вакуумного прессования?

Нагрев плит и вакуумные мешки в нашу номенклатуру не входят; мы подбираем только пневмопривод холодной склейки.

Что задаёт выдержку под давлением?

Время выдержки задаёт техническая карта клея, отсчитывает его контроллер или реле времени вашего станка.

Автор: команда CORNETA.KZ.