Пресс для упаковки одежды и подушек на пневмоцилиндре: усилие сжатия и ход

Краткий ответ: усилие пресса для упаковки одежды или подушек равно давлению сжатия на изделие, умноженному на площадь плиты: F = p × A. Плита 600 × 400 мм имеет площадь 0,24 м². При давлении на изделие 5 кПа (допущение примера) усилие на плите составит 1 200 Н, около 122 кгс.

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Вступление полностью

С запасом 1,3 на трение и перекос цилиндр должен давать 1 560 Н. Это Ø63 мм при давлении за регулятором около 0,5 МПа, ход 250 мм под стопку высотой 300 мм. Усилитель здесь не нужен: плита большая, а давление на мягкое изделие малое.

Содержание статьи (13 разделов)

1. Чем пресс для упаковки отличается от прессов с усилителем?
2. Как посчитать усилие пресса по площади плиты?
3. Какой цилиндр нужен для разных плит?
4. Как подобрать пресс на реальном артикуле?
5. Сколько воздуха расходует один цикл?
6. Какая нужна скорость хода и какой распределитель?
7. Что поставить рядом с цилиндром в пневмолинии?
8. Как сделать давление на изделие равномерным?
9. Как задать выдержку и возврат?
10. Двуручный пуск и безопасность
11. Типичные ошибки
12. Рубрики каталога
13. Частые вопросы

Чем пресс для упаковки отличается от прессов с усилителем?

В наших статьях про клёпку и пробивку и штамповку усилие измеряется тоннами, а площадь контакта мала. Здесь наоборот: площадь большая, давление на изделие маленькое, поэтому усилие небольшое: порядка сотен ньютонов или единиц килоньютонов. Хватает обычного пневмоцилиндра с питанием из сети, пневмогидравлический усилитель только усложнил бы пресс.

Запрос «пресс для упаковки» смешанный: так ищут и пресс для тюков и брикетов, и компрессионный пресс для мягких изделий. Мы разбираем второй случай: стопку одежды, подушки, одеяла или текстиль, которые нужно сжать, чтобы закрыть пакет или стянуть лентой.

Как посчитать усилие пресса по площади плиты?

1. Площадь плиты. A = длина × ширина, в квадратных метрах. Плита 600 × 400 мм даёт 0,24 м².
2. Давление на изделие p. Это число задаёт само изделие и упаковка: насколько можно сжимать ткань, наполнитель, молнии и фурнитуру. Цифру допустимого давления мы не приводим: проверенного источника для одежды и подушек нет. Берите её из требований к упаковке или подберите опытным путём на рабочем образце.
3. Усилие на плите. F = p × A, давление в паскалях, площадь в м² — результат в ньютонах. Для перевода в килограммы-силы делим на 9,81.
4. Запас. Трение штока и уплотнений, перекос плиты и неровная стопка отнимают часть усилия. В примерах мы принимаем запас 1,3. Это наше допущение, у вашего пресса оно может быть другим.
5. Цилиндр. Усилие цилиндра при выдвижении штока: F = p_возд × π × D² / 4, где D — диаметр поршня. Ищем наименьший диаметр, который даёт нужное усилие при давлении за регулятором до 0,6 МПа. Это наше правило отбора: оно оставляет запас до верхней границы серии и позволяет поднять давление.

Справочные усилия при выдвижении штока и 0,6 МПа для ряда ISO 15552: Ø32 — 483 Н, Ø40 — 754 Н, Ø50 — 1 178 Н, Ø63 — 1 870 Н, Ø80 — 3 016 Н, Ø100 — 4 712 Н, Ø125 — 7 363 Н. При другом давлении усилие пропорционально давлению.

Какой цилиндр нужен для разных плит?

Таблица посчитана по тем же правилам: запас 1,3, давление за регулятором не выше 0,6 МПа. Давления на изделие 2, 5 и 10 кПа взяты как шаги сетки расчёта, а не как рекомендация для вашего изделия. В ячейке: усилие на плите, диаметр цилиндра и давление за регулятором.

листайте таблицу вбок →

Серия SI, о которой пойдёт речь дальше, выпускается в диаметрах Ø32–200, поэтому все строки таблицы покрыты одной линейкой. Рабочее давление по каталогу завода — до 0,8 МПа (в листе серии указано 0,1–1,0 МПа, документы расходятся, поэтому держимся меньшего).

Как подобрать пресс на реальном артикуле?

Исходные данные: плита 600 × 400 мм, стопка одежды высотой 300 мм, нужно сжать её примерно до 100 мм. Давление на изделие примем 5 кПа (допущение примера), сеть 0,6 МПа.

1. Усилие на плите. F = 5 000 × 0,24 = 1 200 Н ≈ 122 кгс. Масса плиты и штока при ходе вниз немного помогает, в расчёте её не учитываем: это дополнительный запас.
2. Усилие цилиндра. 1 200 × 1,3 = 1 560 Н.
3. Диаметр. Ø50 даёт при 0,6 МПа только 1 178 Н: не хватает. Ø63 при 0,6 МПа даёт 1 870 Н, запас около 20 % после запаса 1,3. Берём Ø63.
4. Давление за регулятором. p = 1 560 / 3 117 мм² ≈ 0,50 МПа. Оно ниже предела серии SI 0,8 МПа по каталогу завода и ниже давления сети, значит регулятор можно поставить.
5. Ход. Плита в верхнем положении стоит выше стопки с зазором на загрузку 50 мм, то есть на 350 мм от стола. В конце сжатия плита стоит на 100 мм от стола. Ход = 350 − 100 = 250 мм.
6. Артикул. SI-63-250-PPV, 47 400 ₸. Суффикс PPV означает регулируемое демпфирование с обеих сторон. Демпфирование смягчает удар плиты в крайних положениях. Тип крепления (фланец, лапы, качающееся) выбирают по коду из листа серии.

Величина	Значение
Плита	600 × 400 мм, 0,24 м²
Давление на изделие	5 кПа (допущение примера)
Усилие на плите	1 200 Н ≈ 122 кгс
Усилие цилиндра с запасом 1,3	1 560 Н
Цилиндр	SI-63-250-PPV, Ø63, ход 250 мм
Давление за регулятором	около 0,5 МПа

Если пресс нужен для подушек, где сжатая стопка высоко пружинит, а для упаковки надо удержать её до закрытия пакета, считайте усилие по давлению, при котором изделие реально держит форму, а не по самой лёгкой стопке. Для этого проведите опыт на образце и запишите давление за регулятором, при котором пакет закрывается без усилия руками.

Сколько воздуха расходует один цикл?

Объём цилиндра за ход вперёд и назад, пересчитанный к атмосферному давлению: V = (π × D² / 4) × S × 2 × (P + 1,013) / 1,013 / 1 000 000 нл на цикл, где D и S в мм, P — манометрическое давление в бар. Для Ø63, хода 250 мм и давления 5 бар получаем 9,3 нл на цикл. Формула идёт с запасом: объём штока в ней не вычтен. При четырёх циклах в минуту это около 37 нл/мин, то есть малая нагрузка для цехового компрессора. Подробнее о подборе источника воздуха по расходу — в статье про расчёт расхода воздуха пневмосистемы.

Какая нужна скорость хода и какой распределитель?

Диапазон скорости SI 50–800 мм/с. Для сжатия мягкого изделия скорость берут малой, 50–150 мм/с: плита не бьёт по стопке, а воздух из изделия успевает выйти. Для скорости 100 мм/с потребный расход при давлении 5 бар: Q ≈ 3 117 мм² × 100 мм/с × 5,94 ≈ 111 нл/мин. У распределителя 5/2 4V210-08 паспортный Cv = 1,0, то есть Kv ≈ 0,87, а расход по оценке Qn ≈ 1 078 × Kv ≈ 930 нл/мин, примерно в восемь раз выше потребного. Оценка справочная: она относится к входному давлению 6 бар и перепаду 1 бар.

Что поставить рядом с цилиндром в пневмолинии?

Воздух в серии SI должен быть отфильтрован до 40 мкм, поэтому на вводе ставят фильтр-регулятор AW, от 6 360 ₸. Усилие пресса задаёт давление, поэтому прямо перед распределителем нужен регулятор с манометром ARG, от 20 520 ₸: по манометру видно, какое давление вы выбрали опытом, и его легко повторить на другой смене. Подвод и возврат ведёт однокатушечный распределитель 5/2 4V210, например 4V210-08-DC24V, 7 200 ₸. При пропадании питания катушки пружина возвращает распределитель в исходное положение. Подключите его так, чтобы в исходном положении воздух шёл в штоковую полость, тогда плита идёт вверх: для пресса это более безопасный отказ, чем остановка в нижнем положении. Если пропадёт воздух, плита опускается под своим весом, поэтому механический ограничитель хода и ограждение обязательны. Скорость хода настраивают дросселями AS на портах цилиндра, с дросселированием на выпуск, от 1 080 ₸; шум сброса убирает глушитель PSL, от 180 ₸.

У цилиндра порты с внутренней резьбой G, размер зависит от диаметра, он указан в листе серии. У распределителя 4V210-08 порты G1/4. Дроссели AS бывают с цангой под трубку и с резьбой, подберите вариант под порт цилиндра.

Принцип работы и состав схемы пресса мы разбирали в статье про схему управления пресса: порядок включения тот же, только усилителя нет.

Как сделать давление на изделие равномерным?

Среднее давление равно усилию, делённому на площадь, но по стопке оно неравномерно: молнии, пуговицы и швы создают локальные пики. Чтобы равномерность была лучше, плиту делают жёсткой и ставят её на шток по центру площади, а не сбоку. Два-четыре направляющих вала с втулками не дают плите перекоситься; без них боковая сила изгибает шток и быстрее изнашивает уплотнения. Если стопка выступает за край плиты, давление считайте по площади контакта, а не по площади плиты.

Если по изделию нельзя давить жёстко, между плитой и стопкой кладут прокладку (лист пенополиэтилена, мягкий ковёр). Усилие она не меняет, но распределяет его по ткани.

Как задать выдержку и возврат?

Цикл состоит из трёх участков: ход вниз до остановки по давлению или по упору, выдержка, ход вверх. Выдержка нужна, чтобы стопка осела, а воздух вышел из ткани и наполнителя. Её задаёт таймер контроллера или пневматическое реле времени, величину подбирают опытом по изделию. Пока плита стоит под давлением и нет утечек, воздух не расходуется: расход идёт только на ходах.

Скорость возврата настраивают теми же дросселями AS. Пуховые изделия после снятия давления расправляются, поэтому плиту поднимают плавно, а пакет закрывают до её полного подъёма.

Двуручный пуск и безопасность

Пресс, под плиту которого в рабочей зоне могут попасть руки, запускают двумя кнопками. Двуручное управление типа III по ISO 13851:2019 требует нажатия обеих кнопок с разбежкой не более 0,5 с и остановки опасного движения при отпускании любой из них. Простая пневматическая схема «И» из двух кранов не проверяет разбежку и не защищена от фиксации одной рукой, поэтому не заменяет сертифицированный узел. Безопасные расстояния против раздавливания частей тела задаёт ISO 13854:2017. Усилие в 1 560 Н — это около 159 кгс, чего достаточно для тяжёлой травмы. Оценка рисков для вашего пресса проводится отдельно, эта статья её не заменяет.

Типичные ошибки

• Берут давление на изделие «из головы». Усилие пропорционально p: ошибка вдвое даёт ошибку вдвое. Определяйте p опытом на образце.
• Считают усилие по площади цилиндра, а не по площади плиты. Давление на изделие — это усилие, делённое на площадь плиты.
• Не учитывают запас. Без запаса 1,3 цилиндр «не дожимает» стопку.
• Ставят слишком короткий ход. Ход считают от верхнего положения плиты над стопкой, а не от высоты стопки.
• Подают сеть напрямую. Усилие задаёт давление за регулятором; без манометра повторяемости нет.
• Плита без направляющих. Перекос изгибает шток.
• Нет ограждения зоны плиты. Безопасность не заменить кнопкой.

Рубрики каталога

• Пневмоприводы — цилиндры;
• Регуляторы давления AR;
• Калькулятор усилия цилиндра;
• Калькулятор скорости цилиндра.

Частые вопросы

Как рассчитать усилие пресса для упаковки одежды?

Усилие равно давлению на изделие, умноженному на площадь плиты. Затем добавляют запас на трение и перекос, у нас 1,3, и подбирают цилиндр по этому усилию.

Какой пневмоцилиндр нужен для плиты 600 × 400 мм?

При давлении на изделие 5 кПа (допущение примера) нужно 1 200 Н на плите. С запасом 1,3 подойдёт Ø63 при давлении за регулятором около 0,5 МПа.

Нужен ли усилитель для пресса для подушек?

Обычно нет: плита большая, а давление на мягкое изделие маленькое. Усилие в сотни ньютонов и единицы килоньютонов даёт обычный цилиндр.

Как выбрать ход цилиндра?

От верхнего положения плиты до конечного: высота стопки плюс зазор на загрузку минус высота после сжатия. Для стопки 300 мм, зазора 50 мм и сжатия до 100 мм ход равен 250 мм.

Сколько воздуха нужно прессу?

Для цилиндра Ø63 с ходом 250 мм около 9,3 нл на цикл при 5 бар. При четырёх циклах в минуту это около 37 нл/мин.

Чем запускать пресс, чтобы было безопасно?

Двумя кнопками с ограждением зоны плиты. Двуручное управление типа III по ISO 13851:2019 требует разбежки нажатий не более 0,5 с.

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

• Пресс для сена своими руками: расчёт усилия пневмоцилиндра
• Пресс для вырубки картона и кожи на пневмоцилиндре