Как подобрать маслостанцию под пресс: три цифры, с которых начинается расчёт

Снабженцу приходит заявка: нужна маслостанция на пресс усилием 100 тонн. Он открывает несколько сайтов, сравнивает варианты по мощности двигателя и цене, берёт тот, что дешевле при той же кВт. Через месяц пресс работает медленно. Масло греется. К обеду станция уходит в защиту по температуре. Дальше ремонт, простой линии и неприятный разговор о том, почему решили сэкономить.

Причина почти всегда одна. Станцию выбрали по мощности. А у пресса мощность считается последней. Сначала идут три другие цифры, и без них цена в прайсе ничего не значит.

Разберу эти три цифры так, как их считает инженер, когда получает ТЗ на станцию под пресс. Без формул на полстраницы, на уровне, которого хватит снабженцу и технологу, чтобы составить внятное задание и сравнить предложения между собой.

Формула простая: P = F / A, где F – усилие, A – площадь поршня цилиндра.

Возьмём усилие 20 тонн и цилиндр Ø100 мм. Площадь поршня около 78,5 см². Делим и получаем примерно 250 бар. Снимите то же усилие цилиндром поменьше, и давление подскочит. Поставьте цилиндр побольше, и давление упадёт. Одно усилие закрывается разными парами «диаметр – давление»:

Видно, куда всё уходит. Для 100 тонн на цилиндре Ø100 нужно уже около 1250 бар. Это совсем другой класс станции: другие насосы и арматура, заметно выше цена. А тот же пресс на цилиндре Ø160 обойдётся 500 барами и станцией попроще.

Отсюда практический момент. Пока в ТЗ нет усилия и диаметра цилиндра, цифра давления висит в воздухе. Если давление кто-то уже проставил, проверьте, откуда оно взялось. Часто его переписали с похожего пресса, у которого стоял другой цилиндр.

Давление отвечает за то, создаст ли пресс усилие вообще. Расход отвечает за скорость. Чем больше литров в минуту, тем быстрее идёт шток.

И вот тут у пресса есть особенность, на которой ломается половина подборов по каталогу. Режима работы два.

Первый – подвод. Шток идёт к заготовке, сопротивления почти нет. Нужно много литров и низкое давление, чтобы не терять время впустую.

Второй – рабочий ход. Пошло давление, скорость падает до нескольких миллиметров в секунду, давление выходит на максимум.

Посчитаем на том же Ø100. На подводе скорость 100 мм/с даёт расход около 47 л/мин при низком давлении. На рабочем ходу скорость 5 мм/с – это всего около 2,4 л/мин, зато при полном давлении. Разница в расходе почти в двадцать раз.

Требования противоположные: то много литров при низком давлении, то мало литров при высоком. Если закрыть оба режима одним насосом, двигатель придётся брать с большим запасом. Он будет постоянно молотить на пик, который реально нужен пару секунд за цикл. Поэтому под пресс обычно ставят двухнасосную схему. Насос большой подачи быстро гонит шток на подводе. Как только давление растёт, клапан разгрузки отсекает его, и дальше додавливает насос высокого давления с малым расходом. Двигатель выходит компактнее, счёт за электричество меньше.

Значит, одна строчка «расход, л/мин» пресс не описывает. Нужны две скорости, подвода и рабочего хода. Из них уже считают расход по каждому режиму.

Чтобы было видно, откуда берётся экономия, вот те же требования, собранные одним насосом и двумя.

Двухнасосная схема дороже на один насос и клапан разгрузки. Но она окупается на длинном ходу и частом цикле: экономит и по мощности двигателя, и по нагреву. На коротком ходу, где подвод не жалко пройти медленно, хватает и одного насоса.

Третью цифру забывают чаще всего. Это цикл: сколько пресс давит, сколько держит давление, сколько отдыхает. От неё зависит тепло.

Гидравлика греется не сама по себе. Основной нагрев идёт, когда масло долго сбрасывается через предохранительный клапан. Насос качает, деть поток некуда, вся энергия превращается в тепло. Грубая прикидка: сброс 47 л/мин при 250 бар – это около 19 кВт, уходящих в масло. Классические места такие: удержание давления, когда насос работает, а шток стоит, и завышенный насос при коротком рабочем ходе.

Дальше вступает бак. Он работает ещё и радиатором: в нём масло успевает остыть. Грубое правило – объём примерно на 3–5 минут расхода станции. Для нашего примера с расходом 47 л/мин это 140–235 литров. Поставите бак поменьше, лишь бы влез в габарит, и на длинных циклах масло перестанет успевать остывать. Итог предсказуемый: перегрев.

Что с этим делают на этапе проекта, а не после поломки:

· на удержании давления ставят гидроаккумулятор, он держит давление, пока насос разгружен;

· насос разгружают, когда усилие не нужно;

· на тяжёлом цикле добавляют теплообменник, воздушно-масляный или водяной.

Всё это закладывается заранее, если в ТЗ есть третья цифра. Если её нет, станцию считают на средний случай, и перегрев вылезает уже у заказчика.

Собрал то, что чаще всего всплывает уже после запуска:

1. Выбор по мощности двигателя. Мощность – производная от давления и расхода. Считать её первой значит считать с конца.

2. Давление переписали с чужого пресса. У того стоял другой цилиндр, и цифра к вашему прессу отношения не имеет.

3. Один насос на оба режима. Двигатель раздут, счёт за электричество лишний, нагрев выше нужного.

4. Маленький бак ради габарита. На длинном цикле не хватает объёма на охлаждение, станция уходит в защиту по температуре.

5. Забыли про цикл. Без длительности удержания и паузы тепловой режим не посчитать, а значит, и охлаждение не заложить.

Перед тем как запрашивать цену, соберите:

1. Усилие пресса (тонны или кН).

2. Диаметр цилиндра, либо готовность, чтобы его подобрали под усилие.

3. Ход штока.

4. Скорость подвода и скорость рабочего хода.

5. Цикл: длительность рабочего хода, удержание давления, пауза.

6. Питание на объекте: 380 В, 220 В или автономный привод.

7. Условия: температура в цехе, запылённость, требования по шуму и габаритам.

С этими семью пунктами разговор с любым производителем становится предметным, а цены сопоставимыми. Без них вам называют среднюю температуру по больнице, и сравнивать предложения бесполезно.

Какое давление нужно для пресса?

Столько, сколько даёт нужное усилие на выбранном цилиндре. P = F / A. Для 100 тонн на цилиндре Ø100 это около 1250 бар, на Ø160 – около 500 бар. Отдельной «правильной» цифры давления для пресса нет, она вытекает из усилия и диаметра.

Какой объём бака закладывать?

Ориентир – 3–5 минут расхода станции. При расходе 50 л/мин это 150–250 литров. На частом цикле и длинном удержании берут ближе к верхней границе и добавляют теплообменник.

Дизельная, бензиновая или электрическая станция под пресс?

Если на объекте есть сеть 380 В, ставят электрическую: тише, дешевле в эксплуатации, ресурс выше. Дизель и бензин берут там, где сети нет или пресс кочует между площадками.

Чем двухнасосная схема лучше для пресса?

Она разводит два противоположных режима – быстрый подвод и медленный рабочий ход – по разным насосам. Двигатель получается компактнее, а масло меньше греется на разгрузке.

У пресса цифры считают в таком порядке: сначала усилие и цилиндр дают давление, потом две скорости дают расход, потом цикл даёт бак и охлаждение. Мощность двигателя выпадает сама в самом конце. Выберете станцию с другого конца, по кВт и цене, и получите медленный пресс, перегрев и замену станции через месяц.

Завод ГС Юнит (на плитах станций – логотип HydraulicUnit) считает станции под пресс именно так: от усилия и цикла к схеме, и только в конце к мощности. Делают под ТЗ, давление до 1500 бар, расход до 800 л/мин, бак до 2000 л, каждую станцию гоняют на стенде перед отгрузкой. Как это выглядит в металле и с какими параметрами – можно посмотреть у производителя, HydraulicUnit. Но даже если станцию соберёте не там, посчитайте эти три цифры до заявки. Они экономят деньги и месяц на замену неподходящей станции.

Хотите проверить свой расчёт – пришлите усилие, ход и цикл на info@hydraulicunit.ru, подскажут схему.