- Таблица 1: Стандартные диаметры пневматических и гидравлических цилиндров
- Таблица 2: Типовые значения хода поршня для различных серий цилиндров
- Таблица 3: Присоединительные размеры пневматических и гидравлических цилиндров
- Таблица 4: Сравнительная таблица размеров цилиндров по стандартам ГОСТ, ISO и DIN
Таблицы размеров пневматических и гидравлических цилиндров
Таблица 1: Стандартные диаметры пневматических и гидравлических цилиндров
| Диаметр цилиндра (мм) | ГОСТ | ISO | DIN | Класс давления (МПа) | Эффективная площадь поршня (см²) |
|---|---|---|---|---|---|
| 12 | - | ISO 6432 | DIN ISO 6432 | 1,0 | 1,13 |
| 16 | ГОСТ 15608 | ISO 6432 | DIN ISO 6432 | 1,0 | 2,01 |
| 20 | ГОСТ 15608 | ISO 6432 | DIN ISO 6432 | 1,0 | 3,14 |
| 25 | ГОСТ 15608 | ISO 6432 | DIN ISO 6432 | 1,0 | 4,91 |
| 32 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 | 8,04 |
| 40 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 | 12,56 |
| 50 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 | 19,63 |
| 63 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 | 31,17 |
| 80 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 / 2,5 | 50,27 |
| 100 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 / 2,5 | 78,54 |
| 125 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 / 2,5 | 122,72 |
| 160 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 / 2,5 | 201,06 |
| 200 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,0 / 1,6 / 2,5 | 314,16 |
| 250 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,6 / 2,5 | 490,87 |
| 320 | ГОСТ 15608 | ISO 15552 | DIN ISO 15552 | 1,6 / 2,5 | 804,25 |
Таблица 2: Типовые значения хода поршня для различных серий цилиндров
| Диаметр цилиндра (мм) | Стандартный ход (мм) | Максимальный ход (мм) | Максимальный ход при фланцевом креплении (мм) | Максимальный ход при шарнирном креплении (мм) |
|---|---|---|---|---|
| 12-25 | 10, 25, 50, 80, 100, 125, 160, 200 | 500 | 300 | 200 |
| 32-50 | 25, 50, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 300, 400 | 1000 | 800 | 600 |
| 63-100 | 50, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 300, 400, 500 | 2000 | 1200 | 800 |
| 125-160 | 80, 100, 125, 160, 200, 250, 300, 400, 500, 600 | 2500 | 1500 | 1000 |
| 200-250 | 100, 125, 160, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 800 | 3000 | 2000 | 1200 |
| 320 | 125, 160, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000 | 3500 | 2500 | 1500 |
Таблица 3: Присоединительные размеры пневматических и гидравлических цилиндров
| Диаметр цилиндра (мм) | Резьба для подвода рабочей среды | Диаметр штока (мм) | Резьба на конце штока | Монтажные отверстия (мм) | Расстояние между монтажными точками (мм) |
|---|---|---|---|---|---|
| 12 | M5 | 4 | M3×0.5 | Ø4.5 | 32 |
| 16 | G1/8" | 6 | M4×0.7 | Ø5.5 | 36 |
| 20 | G1/8" | 8 | M6×1.0 | Ø6.5 | 40 |
| 25 | G1/8" | 10 | M8×1.25 | Ø6.5 | 47 |
| 32 | G1/8" | 12 | M10×1.25 | Ø8.5 | 57 |
| 40 | G1/4" | 16 | M12×1.25 | Ø8.5 | 67 |
| 50 | G1/4" | 20 | M16×1.5 | Ø10.5 | 84 |
| 63 | G3/8" | 20 | M16×1.5 | Ø10.5 | 100 |
| 80 | G3/8" | 25 | M20×1.5 | Ø13 | 120 |
| 100 | G1/2" | 25 | M20×1.5 | Ø13 | 140 |
| 125 | G1/2" | 32 | M24×2.0 | Ø17 | 165 |
| 160 | G3/4" | 40 | M30×2.0 | Ø17 | 205 |
| 200 | G3/4" | 40 | M30×2.0 | Ø21 | 250 |
| 250 | G1" | 50 | M36×2.0 | Ø21 | 290 |
| 320 | G1" | 63 | M42×2.0 | Ø25 | 370 |
Таблица 4: Сравнительная таблица размеров цилиндров по стандартам ГОСТ, ISO и DIN
| Параметр | ГОСТ 15608 | ISO 15552 (ранее ISO 6431) | DIN ISO 15552 (ранее DIN 24335) | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Диаметры цилиндров (мм) | 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320 | 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320 | 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320 | Стандартизированы идентично |
| Диаметры штоков (мм) | 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 | 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 | 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 | Совпадают для основных типоразмеров |
| Шаг стандартных ходов (мм) | 25, 50, 80, 100... | 25, 50, 80, 100... | 25, 50, 80, 100... | Различия в максимальных значениях |
| Рабочее давление (МПа) | До 1.0 (10 бар) | До 1.0 (10 бар) | До 1.0 (10 бар) | Спец. серии до 2.5 МПа (25 бар) |
| Мини цилиндры (мм) | ГОСТ 15608 (цилиндры малых диаметров) | ISO 6432 | DIN ISO 6432 | Диаметры 12, 16, 20, 25 мм |
| Присоединительная резьба | Метрическая / G (ГОСТ 6357) | G (ISO 228) | G (DIN ISO 228) | Совместимы |
| Фланцевое крепление | По ГОСТ 15608 | По ISO 15552 | По DIN ISO 15552 | Тип MP1 - передний фланец, MP2 - задний фланец |
| Шарнирное крепление | По ГОСТ 15608 | По ISO 15552 | По DIN ISO 15552 | Тип MP3, MP4 |
| Цапфовое крепление | По ГОСТ 15608 | По ISO 15552 | По DIN ISO 15552 | Тип MP5 |
| Лапы для крепления | По ГОСТ 15608 | По ISO 15552 | По DIN ISO 15552 | Тип MP6 |
Полное оглавление статьи
- 1. Введение в размеры пневматических и гидравлических цилиндров
- 2. Таблицы размеров пневматических и гидравлических цилиндров
- 3. Диаметры цилиндров: выбор и расчеты
- 4. Ход поршня: выбор и ограничения
- 5. Присоединительные размеры и типы монтажа
- 6. Соответствие стандартов ГОСТ, ISO и DIN
- 7. Практические рекомендации
- 8. Заключение
- 9. Отказ от ответственности и источники
1. Введение в размеры пневматических и гидравлических цилиндров
Пневматические и гидравлические цилиндры являются ключевыми компонентами систем передачи энергии в промышленном оборудовании. Точное понимание их размеров и технических характеристик необходимо для правильного проектирования систем, обеспечения их надежности и эффективности работы.
1.1. Основные стандарты размеров
Размеры пневматических и гидравлических цилиндров регламентируются несколькими основными стандартами:
- ГОСТ 15608 — российский стандарт для пневматических цилиндров;
- ISO 15552 (ранее ISO 6431) — международный стандарт для пневмоцилиндров;
- ISO 6432 — международный стандарт для мини-цилиндров;
- DIN ISO 15552 (ранее DIN 24335) — немецкий стандарт, гармонизированный с ISO;
- ГОСТ 6540 — российский стандарт для гидроцилиндров.
Эти стандарты определяют ключевые размеры, включая диаметры цилиндров и штоков, значения хода поршня, присоединительные размеры и другие параметры.
1.2. Типы цилиндров и их особенности
По принципу действия цилиндры разделяются на пневматические (работающие на сжатом воздухе) и гидравлические (работающие на гидравлической жидкости). По конструкции различают:
- Одностороннего действия — возврат поршня осуществляется пружиной;
- Двустороннего действия — движение поршня в обоих направлениях осуществляется рабочей средой;
- С демпфированием — для плавного торможения в конце хода;
- Телескопические — для обеспечения большого хода при компактных размерах;
- Тандемные — для увеличения усилия при том же диаметре;
- Компактные — с укороченной длиной корпуса.
Каждый тип имеет свои особенности размеров, которые отражены в соответствующих стандартах.
3. Диаметры цилиндров: выбор и расчеты
3.1. Критерии выбора диаметра цилиндра
Выбор диаметра цилиндра является ключевым параметром при проектировании пневматических и гидравлических систем. Основными критериями выбора являются:
- Требуемое усилие — прямо пропорционально площади поршня и рабочему давлению;
- Доступное давление — стандартное рабочее давление для пневмосистем 0,6-1,0 МПа, для гидросистем 16-25 МПа;
- Скорость перемещения — больший диаметр цилиндра требует большего расхода рабочей среды;
- Монтажные ограничения — пространственные ограничения системы;
- Экономические соображения — стоимость возрастает с увеличением диаметра.
Стандартные диаметры цилиндров образуют логический ряд с шагом, обеспечивающим примерно двукратный прирост площади поршня между соседними типоразмерами.
3.2. Расчет развиваемого усилия
Усилие, развиваемое цилиндром, рассчитывается по формуле:
F = P × S × η, где:
- F — усилие, Н;
- P — давление, Па;
- S — эффективная площадь поршня, м²;
- η — КПД цилиндра (обычно 0,85-0,95).
Для расчета тягового усилия (при обратном ходе) необходимо учитывать площадь штока:
Fтяг = P × (S - Sшт) × η, где:
- Sшт — площадь сечения штока, м².
Пример расчета для цилиндра Ø63 мм при давлении 0,6 МПа:
- Площадь поршня: S = π × (63/2)² / 10000 = 0,003117 м²
- Толкающее усилие: F = 0,6 × 10⁶ × 0,003117 × 0,9 = 1682 Н ≈ 172 кгс
- При штоке Ø20 мм: Sшт = π × (20/2)² / 10000 = 0,000314 м²
- Тяговое усилие: Fтяг = 0,6 × 10⁶ × (0,003117 - 0,000314) × 0,9 = 1513 Н ≈ 154 кгс
4. Ход поршня: выбор и ограничения
4.1. Ограничения хода поршня
Максимальный ход поршня ограничивается несколькими факторами:
- Прочность штока — риск потери устойчивости (продольный изгиб);
- Прочность крепления — при увеличении хода возрастают изгибающие моменты;
- Монтажное пространство — суммарная длина цилиндра при полном выдвижении штока;
- Ограничения стандартов — типовые значения, предусмотренные производителями.
Для расчета критического хода поршня с точки зрения устойчивости штока используется формула Эйлера:
Lкр = π × √(E × I / Fкр), где:
- Lкр — критическая длина, м;
- E — модуль упругости материала штока (для стали ≈ 2,1 × 10¹¹ Па);
- I — момент инерции сечения штока, м⁴;
- Fкр — критическая сила, Н.
4.2. Влияние способа монтажа на максимальный ход
Способ монтажа цилиндра существенно влияет на допустимый ход поршня:
- Фланцевое крепление — наиболее жесткий вариант, позволяет использовать максимальные значения хода;
- Шарнирное крепление — снижает допустимый ход из-за возможных поперечных нагрузок;
- Цапфовое крепление — промежуточное положение по жесткости;
- Свободный монтаж — требует минимальных значений хода.
В таблице 2 приведены типовые значения максимального хода для различных способов монтажа в зависимости от диаметра цилиндра.
5. Присоединительные размеры и типы монтажа
5.1. Типы монтажа цилиндров
Существует несколько стандартных типов монтажа пневматических и гидравлических цилиндров:
- MP1 — крепление передним фланцем;
- MP2 — крепление задним фланцем;
- MP3 — шарнирное крепление спереди;
- MP4 — шарнирное крепление сзади;
- MP5 — крепление на цапфах (проушинах);
- MP6 — крепление на лапах;
- MP7 — крепление на лапах с возможностью поворота;
- MP8 — крепление на резьбовой муфте.
Каждый тип монтажа имеет свои специфические присоединительные размеры, которые регламентируются соответствующими стандартами. В таблице 3 приведены основные присоединительные размеры для наиболее распространенных типов цилиндров.
5.2. Типы резьбовых соединений
Для подвода рабочей среды и крепления компонентов используются различные типы резьбовых соединений:
- Метрическая резьба — для штоков и механических соединений (M3, M4, M6 и т.д.);
- Трубная цилиндрическая резьба G — для подвода рабочей среды (G1/8", G1/4", G3/8" и т.д.);
- Метрическая коническая резьба K — альтернатива трубной резьбе в некоторых системах;
- NPT — американский стандарт трубной конической резьбы (используется реже).
Выбор типа резьбы определяется требованиями к герметичности соединения, рабочим давлением и региональными стандартами.
6. Соответствие стандартов ГОСТ, ISO и DIN
6.1. Совместимость цилиндров различных стандартов
Современные стандарты пневматических и гидравлических цилиндров достаточно хорошо гармонизированы между собой:
- Стандарт ISO 15552 заменил устаревший ISO 6431 и полностью совместим с DIN ISO 15552 (ранее DIN 24335);
- ГОСТ 15608 в значительной степени гармонизирован с международными стандартами, особенно в части основных размеров;
- Основные диаметры цилиндров (32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320 мм) идентичны во всех основных стандартах;
- Присоединительные размеры имеют высокую степень совместимости, особенно для современных изделий.
В таблице 4 приведено подробное сравнение размеров цилиндров по различным стандартам, что позволяет подбирать аналоги от разных производителей.
6.2. Региональные особенности стандартизации
Несмотря на высокую степень гармонизации, существуют некоторые региональные особенности:
- Европейский рынок — доминирование стандартов ISO и DIN;
- Российский рынок — смешанное применение ГОСТ и международных стандартов;
- Американский рынок — часто используются дюймовые размеры и специфические стандарты ANSI/NFPA;
- Азиатский рынок — широкое применение стандартов ISO с некоторыми региональными модификациями (например, JIS в Японии).
При выборе цилиндров для международных проектов рекомендуется отдавать предпочтение изделиям, соответствующим стандартам ISO, как наиболее универсальным.
7. Практические рекомендации
7.1. Рекомендации по подбору цилиндров
При выборе пневматических и гидравлических цилиндров рекомендуется руководствоваться следующими принципами:
- Определить требуемое усилие и рассчитать необходимый диаметр цилиндра с запасом 20-30%;
- Выбрать стандартный диаметр из ближайшего большего значения;
- Определить требуемый ход поршня с учетом конструктивных ограничений;
- Выбрать оптимальный тип монтажа, исходя из особенностей конструкции;
- Учесть условия эксплуатации (температура, агрессивность среды, вибрации и т.д.);
- Определить необходимость специальных опций (магнитные датчики положения, демпфирование, и т.д.).
Важно также учитывать доступность запасных частей и сервисного обслуживания при выборе конкретного производителя.
7.2. Взаимозаменяемость цилиндров разных производителей
Благодаря стандартизации размеров, цилиндры разных производителей обладают высокой степенью взаимозаменяемости, особенно по ключевым параметрам:
- Диаметры цилиндров и штоков — полностью соответствуют стандартам;
- Размеры крепежных элементов — высокая степень совместимости;
- Резьбовые соединения — обычно стандартизированы;
- Ход поршня — имеет стандартные градации.
Однако следует учитывать, что некоторые параметры могут различаться:
- Материалы уплотнений — могут влиять на срок службы;
- Система демпфирования — разные конструктивные решения;
- Дополнительные опции — специфичные для каждого производителя;
- Общая длина при одинаковом ходе — может незначительно отличаться.
8. Заключение
Правильный выбор размеров пневматических и гидравлических цилиндров является важным этапом проектирования промышленных систем. Благодаря стандартизации, современные цилиндры обладают высокой степенью совместимости и взаимозаменяемости.
Представленные в статье таблицы позволяют быстро определить необходимые параметры цилиндров в соответствии с требованиями проекта. Следует помнить, что кроме стандартных размеров, на выбор цилиндра влияют также условия эксплуатации, требования к надежности и экономические факторы.
Современные тенденции в развитии пневматических и гидравлических систем направлены на миниатюризацию компонентов, повышение их энергоэффективности и расширение диапазона рабочих параметров, что находит отражение в постоянном совершенствовании стандартов.
9. Отказ от ответственности и источники
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер. Приведенные данные основаны на действующих стандартах и технической документации, однако при проектировании реальных систем необходимо руководствоваться актуальной нормативной документацией и рекомендациями производителей.
Автор не несет ответственности за возможные ошибки в расчетах и подборе компонентов на основе представленной информации. Перед применением в ответственных системах необходима консультация с квалифицированными специалистами.
Источники информации:
- ГОСТ 15608-81 "Пневмоцилиндры поршневые"
- ГОСТ 6540-68 "Гидроцилиндры и пневмоцилиндры"
- ISO 15552:2018 "Pneumatic fluid power — Cylinders with detachable mountings"
- ISO 6432:2015 "Pneumatic fluid power — Single rod cylinders"
- DIN ISO 15552 "Pneumatic fluid power — Cylinders with detachable mountings"
- Технические каталоги ведущих производителей пневматического и гидравлического оборудования (Festo, SMC, Camozzi, Bosch Rexroth)
- Справочник по гидравлике и пневматике, 2020
