Que vous soyez dans un domaine d'ingénierie lié à l'hydraulique ou dans un autre domaine professionnel, il y a de fortes chances que vous travailliez avec des pompes hydrauliques. Dans cet article, nous verrons comment la formule de calcul de la pompe hydraulique peut vous aider à comprendre comment calculer le débit et la pression de votre pompe hydraulique.
Les principaux paramètres techniques de la pompe hydraulique
(1) cylindrée de la pompe (mL/r) pompe par semaine de rotation, le volume de liquide pouvant être évacué.
(2) capacité taenretcale de la pompe (L/min) dans le nombre de tours nominal, le débit maximal de la pompe peut être refoulé par unité de temps obtenu par calcul.
(3) débit nominal de la pompe (L/min) dans des conditions normales de fonctionnement ; pour s'assurer que la pompe peut fonctionner pendant une longue période au débit maximal.
(4) pression nominale de la pompe(MPa) dans des conditions normales de fonctionnement ; pour s'assurer que la pompe peut fonctionner pendant une longue période à la pression la plus élevée.
(5) pression maximale de la pompe (MPa) permet à la pompe de dépasser la pression nominale pendant une courte période de temps lorsqu'elle fonctionne à la pression la plus élevée.
(6) tours nominaux de la pompe (r/min) dans la pression nominale, peut garantir que le plus grand nombre de tours pendant une longue période de fonctionnement normal.
(7) révolutions maximales de la pompe (r/min) à la pression nominale, permettant à la pompe de dépasser le nombre maximal de tours pendant une courte période de temps lorsqu'elle fonctionne à la vitesse nominale.
(8) efficacité du volume de la pompe (%) le rapport du débit réel de sortie de la pompe au débit théorique.
(9) efficacité totale de la pompe (%) le rapport entre la puissance hydraulique de la pompe et la puissance mécanique.
(10) puissance d'entraînement de la pompe (kW) dans des conditions normales de fonctionnement peut entraîner la puissance mécanique de la pompe hydraulique.
Formule de calcul de la pompe hydraulique
DÉBIT DE SORTIE DE LA POMPE :
DÉBIT =RPM x CYLINDRÉE DE LA POMPE(Cu. In./Rev.)/231
Q = nd/231
PUISSANCE D'ENTRÉE DE LA POMPE
ENTRÉE DE PUISSANCE = DÉBIT DE SORTIE (GPM) x PRESSION (PSIG) / 1714 x EFFICACITÉ (Global)
PV =QP/1714 Eff
EFFICACITÉ DE LA POMPE(GLOBALEMENT EN POURCENTAGE)
RENDEMENT GLOBAL (%) = PUISSANCE DE SORTIE/PUISSANCE D'ENTRÉE x 100
EffOV = HPOUT/HPINx 100
EFFICACITÉ DE LA POMPE(VOLUMETRIQUE EN POURCENTAGE)
EFFICACITÉ VOLUMÉTRIQUE (%) = DÉBIT RÉEL DE SORTIE (GPM)/DÉBIT THÉORIQUE DE SORTIE (GPM)x 100
EffVOL =QACT./QTHEO.x 100
EFFICACITÉ DE LA POMPE(MÉCANIQUE EN POURCENTAGE)
RENDEMENT MÉCANIQUE (%) = COUPLE THÉORIQUE À ENTRAÎNER/COUPLE RÉEL À ENTRAÎNER x 100
EffMECH = TTHEO./TACT.x 100
CYLINDRÉE DE LA POMPE(EN POUCES CUBES/REVOLUTION)
DÉPLACEMENT = (DÉBIT (GPM) x 231)/RPM DE LA POMPE
CIPR = (GPM/RPM) x 231
COUPLE DE LA POMPE(EN POUCES LIVRES)
COUPLE = (PUISSANCE x 63025)/RPM
T=63025 ch/tr/min
COUPLE POMPE (POUCES LIVRES)
COUPLE = (PRESSION (PSIG) x CYLINDRÉE DE LA POMPE (CIPR)/(2 x 3.14)
T=PSIG d/(2 x 3.14)
T=Pd/(2 x 3.14)
DURÉE DE VIE DE LA POMPE(DURÉE DE VIE DES ROULEMENT B10)
B10 HEURES DE DURÉE DE VIE DES ROULEMENT=DURÉE DE VIE NOMINALExVITESSE NOMINALE(RPM)/NOUVELLE VITESSE(RPM)x(PRESSION NOMINALE(PSIG))3/(NOUVELLE PRESSION(PSIG))3
B10 = HEURES NOMINALES. xRPMr/RPMnx(P r)3/(P n)3
Efficacité des pompes hydrauliques
Trois catégories de rendement sont utilisées pour décrire les pompes (et les moteurs) hydrauliques : le rendement volumétrique, le rendement mécanique/hydraulique et le rendement global.
Le rendement volumétrique est déterminé en divisant le débit réel fourni par une pompe à une pression donnée par son débit théorique. théorique flux est calculé en multipliant la cylindrée de la pompe par tour par sa vitesse entraînée. Ainsi, si la pompe a une cylindrée de 100 cc/tr et est entraînée à 1000 RPM, son débit théorique est de 100 litres/minute.
Réel flux doit être mesuré à l'aide d'un débitmètre. Si lors du test, la pompe ci-dessus avait un débit réel de 90 litres/minute à 207 bar (3000 PSI), on peut dire que la pompe a un rendement volumétrique de 90 % à 207 bar (90 / 100 x 100 = 90 %).
Son efficacité volumétrique est la plus utilisée sur le terrain pour déterminer l'état d'une pompe hydraulique - en fonction de son augmentation des fuites internes due à l'usure ou aux dommages. Mais sans référence au débit théorique, le débit réel mesuré par le débitmètre n'aurait aucun sens.
Le rendement mécanique/hydraulique d'une pompe est déterminé en divisant le couple théorique nécessaire de le conduire par le présenter couple nécessaire pour l'entraîner. Une efficacité mécanique/hydraulique de 100 % signifierait que si la pompe délivrait un débit à pression nulle, aucune force ou couple ne serait nécessaire pour l'entraîner. Intuitivement, nous savons que ce n'est pas possible, en raison des frottements mécaniques et fluides.
Comme le débit théorique, le couple d'entraînement théorique peut être calculé. Pour la pompe ci-dessus, en unités SI : 100 cc/rev x 207 bar / 20 xp = 329 Newton mètres. Mais comme le débit réel, le couple d'entraînement réel doit être mesuré et cela nécessite l'utilisation d'un dynamomètre. Ce n'est pas quelque chose que nous pouvons – ou devons – faire sur le terrain. Pour les besoins de cet exemple, supposons que présenter le couple d'entraînement était de 360 Nm. L'efficacité mécanique serait de 91 % (329 / 360 x 100 = 91 %).
L'efficacité globale est simplement le produit de l'efficacité volumétrique et mécanique/hydraulique. En continuant avec l'exemple ci-dessus, l'efficacité globale de la pompe est de 0.9 x 0.91 x 100 = 82 %. Efficacités globales typiques pour différents types de pompes hydrauliques
Les concepteurs de systèmes utilisent la valeur d'efficacité volumétrique des fabricants de pompes pour calculer la présenter débit qu'une pompe d'une cylindrée donnée, fonctionnant à une pression particulière, fournira.
Comme déjà mentionné, le rendement volumétrique est utilisé sur le terrain pour évaluer l'état d'une pompe, sur la base de l'augmentation des fuites internes due à l'usure ou aux dommages.
Lors du calcul de l'efficacité volumétrique sur la base des tests de débit réels, il est important de savoir que les différents chemins de fuite dans la pompe sont généralement constants. Cela signifie que si le débit de la pompe est testé à une cylindrée inférieure à la vitesse maximale (ou au régime maximal), cela faussera l'efficacité calculée - à moins que la fuite ne soit traitée comme une constante et qu'un ajustement nécessaire soit effectué.
Par exemple, considérons une pompe à cylindrée variable avec un débit maximum de 100 litres/minute. Si le débit était testé à pleine cylindrée et que le débit mesuré était de 90 litres/minute, l'efficacité volumétrique calculée serait de 90 % (90/100 x 100). Mais si la même pompe était testée en débit à la même pression et à la même température d'huile mais à demi-cylindrée (50 L/min), les pertes de fuite seraient toujours de 10 litres/minute, et donc l'efficacité volumétrique calculée serait de 80 % (40/ 50 x 100).
Le deuxième calcul n'est pas réellement faux, mais il nécessite une qualification : cette pompe est efficace à 80 % à demi déplacement. Étant donné que les pertes de fuite de 10 litres/minute sont presque constantes, la même pompe testée dans les mêmes conditions sera efficace à 90 % à 100 % de cylindrée (100 l/min) et à 0 % efficace à 10 % de cylindrée (10 l/min ).
Pour aider à comprendre pourquoi les fuites de la pompe à une pression et une température données sont pratiquement constantes, considérez les différents trajets de fuite comme des orifices fixes. Le débit d'écoulement à travers un orifice dépend du diamètre (et de la forme) de l'orifice, de la chute de pression à travers celui-ci et de la viscosité du fluide. Cela signifie que si ces variables restent constantes, le taux de fuite interne reste constant, indépendamment de la cylindrée de la pompe ou de la vitesse de l'arbre.
Le rendement global est utilisé pour calculer la puissance d'entraînement requise par une pompe à un débit et une pression donnés. Par exemple, en utilisant les rendements globaux du tableau ci-dessus, calculons la puissance d'entraînement nécessaire pour une pompe à engrenages externes et une pompe à pistons à axe coudé à un débit de 90 litres/minute à 207 bar :
Pompe à engrenage externe : 90 x 207 / 600 x 0.85 = 36.5 kW
Pompe à pistons à axe coudé : 90 x 207 / 600 x 0.92 = 33.75 kW
Comme vous vous en doutez, la pompe la plus efficace nécessite moins de puissance d'entraînement pour le même débit et la même pression de sortie. Avec un peu plus de calculs, nous pouvons rapidement calculer la charge thermique de chaque pompe :
La puissance d'entraînement pour une pompe efficace à 100 % (inexistante) serait : 90 x 207 / 600 x 1 = 31.05 kW
Ainsi, à ce débit et à cette pression, la charge thermique ou la puissance perdue en chaleur de chaque pompe est :
Pompe à engrenage externe : 36.5 – 31.05 = 5.5 kW
Pompe à piston à axe coudé : 33.75 – 31.05 = 2.7 kW
Il n'est pas surprenant qu'un système avec des pompes à engrenages et des moteurs nécessite un échangeur de chaleur plus grand qu'un système équivalent (toutes choses égales par ailleurs) comprenant des pompes à piston et des moteurs.
Les pompes hydrauliques sont largement utilisées dans l'industrie