Определение размеров воздушного компрессора для станков с ЧПУ и механических цехов

Именно эта закономерность отличает определение размера механического цеха от определения размера процесса, который работает без нагрузки весь день, и именно здесь в цехах оказывается либо компрессор, слишком маленький, чтобы выдерживать давление, либо компрессор, который намного больше, чем требуется для работы.

Воздушные компрессоры для механических цехов подбираются исходя из инструментов, находящихся в цеху, а не из ассортимента компрессоров. В этом руководстве рассказывается о том, что на самом деле использует воздух, как его определить, а также о частях системы, которые решают, поступает ли воздух пригодным для использования.

Что на самом деле использует воздух

Начните со составления списка потребителей, потому что магазины обычно запоминают очевидных и забывают остальных.

Станки с ЧПУ используют воздух для крепления деталей и инструментов. Пневматический патрон или приспособление всасывает воздух каждый раз, когда деталь загружается и выгружается, а также на станке, работающем с короткими циклами, который может быть крупнейшим потребителем на производстве. Некоторые станки также используют воздух для продувки шпинделя, а старые станки используют его для механизмов смены инструмента.

Следующим будет сдувание. Короткая струя для удаления стружки из кармана или приспособления может вызвать высокий мгновенный поток на несколько секунд, и это нагрузка, которая приводит в шок большинство систем.

Затем идут ручные операции: шлифовальные машины, ударные гайковерты, пневматические молотки и пневматический пистолет на верстаке. Они прерывисты и непредсказуемы, именно поэтому их нельзя исключать из расчета.

Наконец, если в магазине есть покрасочный или отделочный цех, краскопульт увеличивает как расход, так и гораздо более строгие требования к качеству воздуха.

Выбор размера: добавьте инструменты, а затем примените правду о сроках

Соблазн состоит в том, чтобы сложить все цифры по каждому инструменту и купить к общей сумме. Это приводит к тому, что машина становится слишком большой, а дополнительный капитал остается в частично загруженном компрессоре на протяжении всего срока его службы.

Другая крайность — определение среднего дневного значения — терпит неудачу в тот момент, когда поступает большое задание.

Практический путь – подобрать размер исходя из реалистичного одновременного спроса. Оцените, сколько из этих потребителей, скорее всего, будут работать одновременно в самый загруженный час, прибавьте их потребление, а затем добавьте запас на загрузку фильтров, утечки и будущий рост. Выбор воздушного компрессора для станков с ЧПУ начинается здесь, с операций, которые выполняются одновременно, а не со столбца мощности в каталоге.

Оценивайте удар отдельно, потому что его продолжительность имеет большее значение, чем среднее значение. Десятисекундный взрыв при высоком расходе — это проблема хранения, а не проблема компрессора, которая является предметом следующего раздела.

Давление: решите это один раз, на самом дальнем инструменте

Давление обычно создается привычкой, а не необходимостью, а привычка стоит дорого. Каждый дополнительный бар в системе увеличивает энергию, потребляемую компрессором для того же объема подаваемого воздуха.

Отправной точкой является инструмент с самыми высокими требованиями, расположенный дальше всего от компрессора. Его номинальное давление плюс потери давления между машинным отделением и этим инструментом определяют давление в компрессоре. Если эта разница велика, ответом обычно является труба большего размера или более короткий маршрут, а не более высокая настройка машины.

Многие цеха с ЧПУ комфортно работают при давлении от 6 до 7 бар для фиксации и продувки, при этом самый требовательный инструмент находится на полу, устанавливая потолок.

Сопоставьте машину с задачей

Как только расход и давление известны, выбор машины зависит от формы груза.

Цех с нестабильным спросом, несколько машин, работающих по несколько часов в день, часто хорошо обслуживается поршневым компрессором с достаточным объемом памяти. Поршневые машины подходят для остановки и начала работы. Для цеха из двух-трех машин воздушный компрессор для небольших цехов обычно представляет собой именно такой: поршневой блок с ресивером, достаточно большим, чтобы покрыть разрывы, и расположение остается правильным до тех пор, пока цех его не перерастет.

Цех, где в течение полной смены работает несколько машин, перемещается на территорию винтовых компрессоров, поскольку конструкция винтов рассчитана на непрерывную работу и более плавно удерживает давление.

Там, где нагрузка сильно колеблется между периодами занятости и тишины, контроль скорости окупает себя. Машина с регулируемой скоростью на постоянных магнитах следует за изменяющейся нагрузкой, а не циклично включается и выключается, и цех, который работает в одну смену с большой нагрузкой, а в другую с небольшой нагрузкой, является наиболее ярким примером этого.

Другой выбор — одна большая машина против двух меньших. Две машины обеспечивают резервирование и пространство для роста, но требуют больше площади и больше внимания к техническому обслуживанию.

Взрывная нагрузка, отработана

Пример поясняет суть быстрее, чем правило. Цифры ниже иллюстрируют арифметику, а не взяты из какой-либо машины, представленной на рынке.

Шесть станков с ЧПУ находятся в одном цехе. Каждый из них имеет пневматический патрон, который подает небольшой устойчивый поток, пока деталь зажимается, и обдувочный патрон, который создает большой поток в течение нескольких секунд в конце каждого цикла. По отдельности ни одна из нагрузок не выглядит драматичной, и если бы шесть машин работали равномерно, средний расчет позволил бы без проблем определить размер системы.

Машины работают неравномерно. Обрывы скапливаются, потому что операторы загружают детали одновременно, а также потому, что смена инструмента на одном станке является удобным моментом для очистки стружки на другом. В течение нескольких секунд несколько всплесков перекрываются, и один компрессор не может обеспечить это мгновение.

То, что покрывает перекрытие, представляет собой запасенный воздух. Компрессор продолжает работать на номинальной мощности во время всплеска, а ресивер компенсирует разницу, не позволяя давлению в машинах упасть настолько, чтобы это имело значение. Вот почему магазину со скромным средним спросом все же может потребоваться солидный приемник.

Именно поэтому всплеск необходимо описывать в потоке и в секундах, а не усреднять в дневной показатель. Усредняясь, он исчезает. При правильном измерении оно становится числом, определяющим размер резервуара.

Хранение поглощает удары

Каждый взрыв в цеху, будь то зажим патрона или открытие продувочного пистолета, сначала воспринимается запасенным воздухом, а не компрессором. Система без достаточного объема памяти должна восстанавливать давление вместе с машиной, и машина не может отреагировать мгновенно.

Ресивер, рассчитанный на пиковые нагрузки, превращает пиковую нагрузку в постоянную нагрузку на компрессор. Он также охлаждает воздух и удаляет значительную часть влаги до того, как воздух достигнет сушилки.

В поставляемых нами системах воздушный путь проходит через компрессор, затем ресивер и затем осушитель. Резервуар забирает импульсы и тепло из потока, поэтому осушитель получает более холодный воздух, содержащий меньше воды, и это условие, в котором он работает лучше всего. Компромисс заключается в том, что резервуар удерживает влажный воздух, поэтому ему необходимо покрытие, устойчивое к конденсату, и работающий дренаж, в идеале автоматический.

Размер резервуара рассчитывается самостоятельно, и этот метод изложен в нашем руководстве по определению размера этого резервуара.

Качество воздуха: что делает вода в механическом цехе

Многие проблемы со сжатым воздухом в механическом цехе связаны с водой, и при появлении они редко выглядят как проблемы с водой.

Вода в пневмоцилиндре вымывает смазку из канала цилиндра, поэтому уплотнения изнашиваются раньше, и цилиндр начинает заедать. Вода в электромагнитном клапане разъедает золотник, и клапан периодически выходит из строя, что является самым дорогим видом неисправности при диагностике. Вода, попадающая на готовую поверхность, оставляет следы, а вода, попадающая в зону окраски, вызывает дефекты, в которых маляры обвиняют свое собственное оборудование.

Ответ не в дополнительном фильтре, прикрученном к концу. Охлаждающая сушилка удаляет большую часть влаги путем охлаждения воздуха и его конденсации, а после того, как сушилка фильтруется, она забирает частицы и оставшееся масло. Качество воздуха начинается с осушителя, а фильтр защищает результат.

Пространство, шум и где живет машина

В механических цехах обычно мало места, и компрессор первым делом приходится загонять в угол.

Если пространство или время установки ограничены, интегрированный комплект, который поставляется с уже подключенными ресивером и осушителем, часто является практическим решением, поскольку трубопроводы между тремя компонентами уже изготовлены, и весь комплект занимает одно положение.

Шум также имеет значение. Винтовой компрессор обычно работает в диапазоне от 60 до 78 дБ(А) в зависимости от размера и корпуса, что приемлемо в мастерской, но не в помещении, где люди работают весь день без средств защиты органов слуха. Размещение станка вдали от инструментального цеха или выбор агрегата со звукоизоляцией обойдется гораздо дешевле, чем его последующее перемещение.

Пыль, стружка и воздушный фильтр

Механический цех — суровая среда для всего, что дышит. Шлифовальная пыль, чугунная мелочь, туман охлаждающей жидкости и обычная грязь, попадающая в мастерскую, попадают во впускной канал и нагружают воздушный фильтр быстрее, чем предполагает интервал обслуживания, установленный производителем.

Из этого следуют две вещи. Разместите воздухозаборник там, где он может всасывать самый чистый воздух, вдали от зоны шлифования и вдали от двери, через которую проникает пыль со двора. И проверяйте фильтрующий элемент как в состоянии, так и по графику, потому что элемент, который на первый взгляд выглядит приемлемым, уже может быть достаточно загружен, чтобы выдержать давление.

Загруженный фильтр – это не только ограничение. Как только грязь перестает прилипать, она попадает в маслоотделитель и клапаны, превращая рутинное обслуживание в ремонт.

График смен меняет ответ

Двум цехам с одинаковыми машинами могут потребоваться разные компрессоры в зависимости от способа их эксплуатации.

В цехе, работающем в одну смену, система большую часть дня простаивает, а на длительные периоды давление восстанавливается само по себе. Этот профиль допускает использование машины с фиксированной скоростью и обеспечивает достаточное пространство для хранения.

В цехе, работающем в три смены, система работает круглосуточно, и там поведение машины при частичной нагрузке и межсервисные интервалы имеют большее значение, чем пиковый показатель. Между ними находится цех, работающий в тяжелую дневную смену и легкую ночную смену, и именно в этом профиле легче всего оправдать контроль скорости.

Пять ошибок, которые стоят автомеханикам денег

Первый – это покупка по сумме шильдиков. Это негабаритная машина, которая годами работает с небольшой нагрузкой.

Во-вторых, игнорирование сброса нагрузки. Короткие, сильные всплески потока – это то, что опустошает ресивер и снижает давление в системе.

Третий управляет всем цехом под давлением, которое никто не проверял. Повышение настройки для устранения проблемы с давлением на одном инструменте скрывает проблему с распределением и требует оплаты за нее каждый час.

Четвертый — пропустить сушилку, чтобы снизить цену. Компрессор выживает без него, а все, что находится дальше по потоку, окупается годами.

Пятое – не оставляет места для роста. Магазин, который добавит две машины в следующем году, должен был запланировать их выпуск в этом году.

Расскажите, как магазин использует воздух

Определение размеров механического цеха — это короткий разговор, когда на столе есть нужная информация. Расскажите нам о машинах и инструментах, какие из них работают одновременно, о давлении, которое необходимо самому дальнему инструменту, о сменах, которые работает цех, и о площади, которую вы можете выделить для компрессора.

Мы производим винтовые компрессоры, и мы скажем так, когда поршневая машина или ресивер большего размера будут служить вам лучше, чем компрессор большего размера, потому что магазин, покупающий не ту машину, не вернется за следующей.