Пресс с пневмоприводом: цилиндр SI или усилитель MPT

Краткий ответ: обычный пневмоцилиндр по ISO 15552 (у Festo это DNC, у нас SI) тянет пресс, пока нужное усилие не превышает примерно 1,9 т при 0,6 МПа или 2,5 т при 0,8 МПа: это предел самого большого нашего диаметра Ø200 (F = P·A, 18 850 Н и 25 133 Н).

Подобрать и купить пневмоприводы в каталоге →

Вступление полностью

Если нужно больше, или усилие нужно не на всём ходу, а на последних миллиметрах, ставят газогидравлический усилитель MPT (MPTF, MPTD): Ø63 исполнения 3T даёт 3 500 кгс при 7 кгс/см² (по таблице SNS MPTF, для MPT это оценка) и в нашем примере расходует воздуха примерно в 4 раза меньше цилиндра Ø200.

Почему вообще возникает выбор?

В запросах «пресс с пневмоприводом», «пресс гидравлический с пневмоприводом» и «пневмопривод для пресса» люди ищут одно: как получить заметное усилие от цеховой воздушной сети. Есть два пути. Первый: взять обычный цилиндр и увеличить поршень. Усилие равно давлению, умноженному на площадь, и на всём ходу оно одинаково. Второй: поставить усилитель, где воздух давит на большой поршень, а масло из малой полости передаёт то же усилие в несколько раз выше, но только на ходе усиления.

Если пресс настольный и вам нужно конкретно 10 тонн, смотрите статью о настольном прессе на 10 т; общий разбор типов и усилий есть в материале «Пневматический пресс настольный». Здесь только один вопрос: на каком усилии хватает обычного цилиндра, а где нужен усилитель.

Какое усилие даёт обычный цилиндр SI?

Теоретическое усилие толкания считается по формуле F = P·A, где A — площадь поршня. Реальное усилие меньше на трение уплотнений, поэтому в расчёте ниже мы берём запас. Давление 0,8 МПа приведено потому, что наши SI по каталогу завода рассчитаны до 0,8 МПа; сеть с такой отметкой есть не везде.

листайте таблицу вбок →

Видно, что 1 т (около 9,8 кН) при 0,6 МПа уже требует Ø160 (Ø144 по расчёту, ближайший стандартный — 160). Для 2 т при 0,6 МПа нужно Ø204, а такого цилиндра в нашем ряду нет: самый большой — Ø200. Для 3 т при 0,8 МПа нужен Ø216, для 5 т — Ø279. То есть выше 2,5 т обычный цилиндр у нас кончается.

Какое усилие даёт усилитель MPT и MPTF?

У усилителя усилие задаёт не площадь поршня, а таблица изготовителя: K кгс на каждый 1 кгс/см² давления воздуха. Для Ø63 исполнения 3T K = 500, для Ø80 5T — 1 000, для Ø100 10T — 1 560, для Ø125 15T — 2 560.

листайте таблицу вбок →

Сравните: 3 500 кгс. Даже SI Ø200 при 0,8 МПа даёт лишь 2 563 кгс, а усилитель Ø63 при 7 кгс/см² выдаёт 3 500. Оговорки две. Таблица усилий у изготовителя (каталог SNS) есть только для MPTF, для MPT и MPTD мы применяем те же K как оценку и при заказе подтверждаем с инженером. И давление в таблице заканчивается на 7 кгс/см²: выше мы цифры не приводим, хотя рабочий диапазон наших MPT, MPTF и MPTD — 0,2–0,8 МПа.

Пример: пресс на 1,2 т, цилиндр или усилитель?

Исходные данные: запрессовка с рабочим усилием 1,2 т (около 11,8 кН) на последних 20 мм хода, общий ход 100 мм, запас по усилию 1,3, сеть 0,6 МПа (дальше показано, почему нужен запас).

1. Требуемое усилие. 1 200 кгс × 1,3 = 1 560 кгс, около 15,3 кН.
2. Вариант 1, обычный цилиндр. При 0,6 МПа нужна площадь 15 298 Н / 0,6 МПа = 25 497 мм², то есть Ø180. Ближайший стандартный диаметр — Ø200: SI-200-100-P, цена в реестре 210 060 ₸. Усилие 18 850 Н даёт запас относительно 1,2 т около 1,6. Ø160 при 0,6 МПа даёт только 1 230 кгс, запас 1,03: это почти ноль, и ставить его нельзя.
3. Вариант 2, усилитель. Ø63 3T: p = 1 560 / 500 = 3,12 кгс/см², то есть около 0,31 МПа. Это ниже сети 0,6 МПа с большим запасом. Цилиндр: MPT-63-1~100, цена в реестре 243 240 ₸ (в прайсе WAALPC 1T и 3T для Ø63 стоят одинаково).
4. Воздух на прямой ход 100 мм. Ø200 при 0,6 МПа: 314,2 см² × 10 см × 6,92 ≈ 21,7 нл. Ø63, подвод при 0,31 МПа: 31,2 см² × 10 см × 4,02 ≈ 1,25 нл. Плюс узел усиления: чтобы шток прошёл 20 мм с усилием, воздух должен вытеснить объём не меньше K × ход = 500 см² × 2 см = 1 000 см³, это ещё ≈ 4,0 нл. Итого не меньше 5,3 нл, разница около 4 раз.

В цифрах это выглядит так: на 10 циклах в минуту цилиндр Ø200 берёт из сети около 217 нл/мин только на прямой ход, усилитель Ø63 — не меньше 53 нл/мин. Объёмы полостей усилителя в каталоге не даны, поэтому для узла усиления мы взяли нижнюю границу по равенству работ (работа воздуха не меньше работы на штоке); обратный ход не считали. Цифра показывает порядок разницы, а не точный расход. Ход усиления 20 мм при заказе MPT указывают явно: в прайсе WAALPC он бывает 5–20 мм.

Честно: по цене закупки цилиндра Ø200 дешевле усилителя Ø63. Усилитель выигрывает не ценой, а там, где цилиндр не помещается по диаметру, не тянет по усилию или расходует слишком много воздуха для вашего компрессора. Подбор компрессора мы разбирали в статье «Компрессор для пневматики», а оценку расхода по вашим данным даёт калькулятор расхода воздуха.

Где проходит граница: усилие, ход и габарит

Что нужно	Что берём	Почему
Усилие до ≈ 0,5 т, любой ход	SI Ø100–125	Просто и дёшево, усилие одинаково на всём ходу
0,5–1,9 т при 0,6 МПа, усилие по всему ходу	SI Ø125–200	Усилитель на длинном ходу не даёт полного усилия
0,5–1,9 т, усилие только в конце хода (запрессовка, клёпка, гибка), мало места или мало воздуха	MPT Ø63	Диаметр в 2–3 раза меньше, расход воздуха в разы меньше
Более 2,5 т	MPT, MPTF, MPTD	SI Ø200 при 0,8 МПа — предел

Главное различие, из-за которого часто выбирают неправильно: у цилиндра усилие есть на всей длине хода, у усилителя только на ходе усиления. По прайсу WAALPC он составляет 5–20 мм у MPT и 20 мм у MPTF. Значит, прессовать, скажем, брикет на ходе 80 мм с полным усилием усилитель не будет: сначала шток быстро подходит почти без нагрузки (по таблице SNS подвод для Ø100 — 78 кгс на 1 кгс/см²), и только в конце включается усиление. Для прессов, где материал сжимается на большой длине, берут обычный цилиндр нужного диаметра.

Какую серию усилителя взять

• MPT проще и дешевле всех, цена Ø63 в реестре 243 240 ₸. Для прессов с редким циклом.
• MPTF с дополнительным цилиндром быстрого подвода и отделённым от воздуха маслом; по заявлению производителей подвод примерно на 30 % быстрее. Цена Ø63 530 640 ₸. Для частых циклов. Подробнее: «MPTF и MPT: в чём разница».
• MPTD с регулируемым полным ходом, цена Ø63 357 900 ₸. Удобен, когда в пресс кладут детали разной высоты.

Цена MPTD Ø63 в реестре посчитана от исполнения 1T, для 3T она может быть другой, цену уточняет инженер. Принцип работы и выбор мы разобрали в статье «Пневмогидравлический цилиндр».

Воздушная часть: что ставить рядом

Общая часть у обоих вариантов одна. Давление держит регулятор с манометром, например ARG (от 20 520 ₸): выходное давление 0,1–0,85 МПа, резьба G. Подачу и возврат ведёт распределитель 5/2 серии 4V (диапазон 0,15–0,8 МПа), его типоразмер берут по порту цилиндра: у SI Ø200 порты G3/4, поэтому нужен крупный 4V410-15 с портами G1/2 (15 000 ₸), а 4V210-08 с портами G1/4 (7 200 ₸) годится для малых диаметров. Усилителю нужен второй распределитель: нормально закрытый 3/2 серии 3V, который подаёт воздух в узел усиления только после касания детали, и датчик касания. Скорость задают дроссели с обратным клапаном AS (от 1 080 ₸); дроссели позволяют настроить скорость хода под вашу нагрузку. Выхлоп распределителя закрывает глушитель PSL по его резьбе: у 4V210-08 выхлоп 1/8, это PSL-01 (от 180 ₸).

Сам пневмоузел мы разобрали в схеме управления прессом, а скорость цилиндра пересчитает калькулятор; усилие любого диаметра можно проверить в калькуляторе усилия.

Чего этот разбор не покрывает

• Раму и станину. Сила действует и на раму; расчёт колонн и траверсы показан в статье о настольном прессе.
• Давление выше 7 кгс/см². Таблица изготовителя дальше не идёт.
• Возврат и тянущее усилие. Мы считали только толкание.
• Усилие больше 17 т. Это Ø125 15T и выше, см. статью о гаражном прессе.

Безопасность

При усилии в тонны руку не отдёрнуть: ограждение зоны и пуск двумя руками обязательны. Простая логика «два крана последовательно» не заменяет сертифицированного узла двуручного управления по ISO 13851, который требует нажатия обеих кнопок с разницей не более 0,5 с. Пропадание воздуха снимает усилие: продумайте, что при этом происходит с заготовкой, и проверьте на стенде до рабочей загрузки.

Типичные ошибки

• Берут цилиндр без запаса. Ø160 при 0,6 МПа даёт 1 230 кгс: для рабочих 1,2 т запас 1,03.
• Ждут полного усилия усилителя на всём ходу. Оно только на ходе усиления 5–20 мм.
• Считают усилие усилителя по площади воздушного поршня. Берите таблицу изготовителя.
• Считают на давление компрессора, а не на то, что держит регулятор. Берите давление после регулятора на пневмоузле.
• Ставят Ø200 без учёта расхода. 217 нл/мин на 10 циклах может быть больше подачи небольшого компрессора.
• Переносят K с MPTF на MPT без оговорки. Для MPT это оценка, уточняйте при заказе.

Рубрики каталога

• Пневмоприводы — цилиндры и усилители;
• Профильные цилиндры SI по ISO 15552;
• Газогидравлический цилиндр MPT;
• Газогидравлический цилиндр MPTF;
• Калькулятор усилия цилиндра.

Частые вопросы

До какого усилия хватит обычного пневмоцилиндра?

У нашего самого большого SI Ø200 теоретическое усилие толкания 18 850 Н (около 1,9 т) при 0,6 МПа и 25 133 Н (около 2,5 т) при 0,8 МПа. С запасом на трение рабочее усилие ниже.

Когда нужен усилитель MPT или MPTF?

Когда нужно больше 2,5 т, или усилие нужно только на последних миллиметрах хода, а диаметр цилиндра или расход воздуха ограничены.

Хватит ли Ø63 3T на 1,2 т?

Да: с запасом 1,3 нужно 1 560 кгс, то есть давление около 0,31 МПа (по таблице SNS, для MPT это оценка).

Дешевле цилиндр или усилитель?

В нашем примере цилиндр SI Ø200 дешевле усилителя Ø63, но расходует воздуха примерно в 4 раза больше на прямой ход.

Даёт ли усилитель усилие на всём ходу?

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

Что нужно для безопасной работы пресса?

Ограждение зоны, пуск двумя руками с узлом по ISO 13851 и проверка поведения при пропадании воздуха.

Ещё по теме: артикулы, аналоги и статьи (1)

• Пневматика или гидравлика