Che tu sia in un campo dell'ingegneria legato all'idraulica o in qualche altro campo professionale, è probabile che tu lavori con le pompe idrauliche. In questo articolo, discuteremo di come la formula di calcolo della pompa idraulica può aiutarti a capire come calcolare la portata e la pressione per la tua pompa idraulica.
I principali parametri tecnici della pompa idraulica
(1) cilindrata della pompa (mL/giro) pompa per settimana di rotazione, il volume di liquido che può essere scaricato.
(2) portata taenrecale della pompa (L/min) nel numero di giri nominale è possibile scaricare la portata massima della pompa per unità di tempo ricavata dal calcolo.
(3) portata nominale della pompa (l/min) in normali condizioni operative; per garantire che la pompa possa funzionare a lungo alla massima portata.
(4) pressione nominale della pompa (MPa) in normali condizioni operative; per garantire che la pompa possa funzionare a lungo alla massima pressione.
(5) pressione massima pompa (MPa) consente alla pompa di superare la pressione nominale per un breve periodo di tempo quando funziona alla massima pressione.
(6) giri nominali della pompa (giri/min) nella pressione nominale, può garantire il massimo numero di giri per un lungo periodo di normale funzionamento.
(7) giri massimi della pompa (giri/min) alla pressione nominale, consentendo alla pompa di superare il numero massimo di giri per un breve periodo di tempo quando funziona alla velocità nominale.
(8) efficienza volumetrica della pompa (%) il rapporto tra la portata in uscita effettiva della pompa e la portata teorica.
(9) efficienza totale della pompa (%) il rapporto tra la potenza idraulica erogata dalla pompa e la potenza meccanica assorbita.
(10) potenza di azionamento della pompa (kW) in normali condizioni di funzionamento può azionare la potenza meccanica della pompa idraulica.
Formula di calcolo della pompa idraulica
PORTATA IN USCITA POMPA:
PORTATA =RPM x CILINDRATA POMPA(Cu. In./Rev.)/231
Q = nd/231
POTENZA INGRESSO POMPA
CAVALLI INGRESSO = PORTATA USCITA (GPM) x PRESSIONE (PSIG)/1714 x EFFICIENZA (complessiva)
HP =QP/1714 Eff
EFFICIENZA DELLA POMPA(COMPLETO IN PERCENTUALE)
EFFICIENZA COMPLESSIVA (%) = POTENZA IN USCITA/POTENZA IN INGRESSO x 100
EffOV=HPOUT/HPINx 100
EFFICIENZA DELLA POMPA(VOLUMETRICO IN PERCENTUALE)
EFFICIENZA VOLUMETRICA (%) = PORTATA EFFETTIVA USCITA(GPM)/ PORTATA TEORICA USCITA(GPM)x 100
EffVOL =QACT./QTHEO.x 100
EFFICIENZA DELLA POMPA(MECCANICO IN PERCENTUALE)
EFFICIENZA MECCANICA (%) = COPPIA TEORICA ALL'AZIONAMENTO/COPPIA EFFETTIVA ALL'AZIONAMENTOx 100
EffMECH = TTHEO./TACT.x 100
LOCALIZZAZIONE DELLA POMPA(IN POLLICI CUBI/RIVOLUZIONE)
CILINDRATA = (PORTATA (GPM) x 231)/RPM POMPA
CIPR = (GPM/RPM) x 231
COPPIA DELLA POMPA(IN POLLICI Libbre)
COPPIA =(CAVALLO x 63025)/RPM
T=63025 CV/giri/min
COPPIA DELLA POMPA (POLLICI IN POLLICI)
COPPIA = (PRESSIONE(PSIG) x CILINDRATA POMPA(CIPR)/(2 x 3.14)
T=PSIG d/(2 x 3.14)
T=Pd/(2 x 3.14)
VITA DELLA POMPA(B10 VITA DEL CUSCINETTO)
B10 ORE DI VITA DEL CUSCINETTO=ORE DI VITA NOMINALExVELOCITÀ NOMINALE(RPM)/NUOVA VELOCITÀ(RPM)x(PRESSIONE NOMINALE(PSIG))3/(NUOVA PRESSIONE(PSIG))3
B10 = ORE NOMINALI. xRPMr/RPMnx(P r)3/(P n)3
Efficienze della pompa idraulica
Esistono tre categorie di efficienza utilizzate per descrivere le pompe idrauliche (e i motori): efficienza volumetrica, efficienza meccanica/idraulica ed efficienza complessiva.
L'efficienza volumetrica è determinata dividendo la portata effettiva erogata da una pompa ad una data pressione per la sua portata teorica. teorico flusso si calcola moltiplicando la cilindrata per giro della pompa per la sua velocità di azionamento. Quindi se la pompa ha una cilindrata di 100 cc/giro e viene azionata a 1000 giri/min, la sua portata teorica è di 100 litri/minuto.
Reale flusso deve essere misurato utilizzando un flussometro. Se alla prova la pompa di cui sopra aveva una portata effettiva di 90 litri/minuto a 207 bar (3000 PSI), possiamo dire che la pompa ha un rendimento volumetrico del 90% a 207 bar (90 / 100 x 100 = 90%).
La sua efficienza volumetrica è utilizzata maggiormente sul campo per determinare le condizioni di una pompa idraulica, in base all'aumento delle perdite interne dovute all'usura o al danneggiamento. Ma senza riferimento al flusso teorico, il flusso effettivo misurato dal flussometro sarebbe privo di significato.
Il rendimento meccanico/idraulico di una pompa è determinato dividendo il coppia teorica necessario per guidarlo dal presenti coppia necessaria per guidarlo. Un'efficienza meccanica/idraulica del 100 percento significherebbe che se la pompa erogasse un flusso a pressione zero, non sarebbe necessaria alcuna forza o coppia per azionarla. Intuitivamente, sappiamo che ciò non è possibile, a causa dell'attrito meccanico e fluido.
Come la portata teorica, è possibile calcolare la coppia motrice teorica. Per la pompa di cui sopra, in unità SI: 100 cc/giro x 207 bar / 20 xp = 329 Newton metri. Ma come la portata effettiva, è necessario misurare la coppia motrice effettiva e ciò richiede l'uso di un dinamometro. Non qualcosa che possiamo – o dobbiamo – fare sul campo. Ai fini di questo esempio, tuttavia, si supponga che il presenti la coppia motrice era di 360 Nm. L'efficienza meccanica sarebbe del 91% (329 / 360 x 100 = 91%).
L'efficienza complessiva è semplicemente il prodotto dell'efficienza volumetrica e dell'efficienza meccanica/idraulica. Continuando con l'esempio sopra, l'efficienza complessiva della pompa è 0.9 x 0.91 x 100 = 82%. Efficienze generali tipiche per diversi tipi di pompe idrauliche
I progettisti di sistemi utilizzano il valore di efficienza volumetrica dei produttori di pompe per calcolare il presenti portata erogata da una pompa di una determinata cilindrata, operante ad una particolare pressione.
Come già accennato, l'efficienza volumetrica viene utilizzata sul campo per valutare lo stato di una pompa, in base all'aumento delle perdite interne dovute all'usura o al danneggiamento.
Quando si calcola l'efficienza volumetrica in base al test del flusso effettivo, è importante essere consapevoli del fatto che i vari percorsi di perdita all'interno della pompa sono generalmente costanti. Ciò significa che se la portata della pompa viene testata a una cilindrata inferiore alla piena cilindrata (o al numero massimo di giri/min), ciò distorcerà l'efficienza calcolata, a meno che la perdita non venga considerata come una costante e non venga eseguita una regolazione necessaria.
Si consideri ad esempio una pompa a cilindrata variabile con una portata massima di 100 litri/minuto. Se fosse stato testato il flusso a piena cilindrata e la portata misurata fosse di 90 litri/minuto, l'efficienza volumetrica calcolata sarebbe stata del 90 percento (90/100 x 100). Ma se la stessa pompa fosse sottoposta a prova di flusso alla stessa pressione e temperatura dell'olio ma a metà cilindrata (50 L/min), le perdite di perdita sarebbero comunque di 10 litri/minuto, e quindi l'efficienza volumetrica calcolata sarebbe dell'80 percento (40/ 50 x 100).
Il secondo calcolo in realtà non è sbagliato, ma richiede una qualifica: questa pompa ha un'efficienza dell'80 percento mezzo spostamento. Poiché le perdite di perdita di 10 litri/minuto sono quasi costanti, la stessa pompa testata nelle stesse condizioni avrà un'efficienza del 90 percento con una cilindrata del 100 percento (100 l/min) e un'efficienza dello 0 percento con una cilindrata del 10 percento (10 l/min ).
Per aiutare a capire perché la perdita della pompa a una data pressione e temperatura è virtualmente costante, pensare ai vari percorsi di perdita come a degli orifizi fissi. La velocità del flusso attraverso un orifizio dipende dal diametro (e dalla forma) dell'orifizio, dalla caduta di pressione attraverso di esso e dalla viscosità del fluido. Ciò significa che se queste variabili rimangono costanti, il tasso di perdita interna rimane costante, indipendentemente dalla cilindrata della pompa o dalla velocità dell'albero.
L'efficienza complessiva viene utilizzata per calcolare la potenza di azionamento richiesta da una pompa a una data portata e pressione. Ad esempio, utilizzando le efficienze complessive della tabella sopra, calcoliamo la potenza di azionamento richiesta per una pompa a ingranaggi esterni e una pompa a pistoni ad asse piegato con una portata di 90 litri/minuto a 207 bar:
Pompa ad ingranaggi esterna: 90 x 207 / 600 x 0.85 = 36.5 kW
Pompa a pistoni ad asse piegato: 90 x 207 / 600 x 0.92 = 33.75 kW
Come ci si aspetterebbe, la pompa più efficiente richiede meno potenza di azionamento per la stessa portata e pressione in uscita. Con un po' di matematica in più, possiamo calcolare rapidamente il carico termico di ciascuna pompa:
La potenza di azionamento per una pompa efficiente al 100% (inesistente) sarebbe: 90 x 207 / 600 x 1 = 31.05 kW
Quindi, a questo flusso e pressione, il carico termico o la potenza persa per il riscaldamento di ciascuna pompa è:
Pompa ad ingranaggi esterna: 36.5 – 31.05 = 5.5 kW
Pompa a pistoni ad asse piegato: 33.75 – 31.05 = 2.7 kW
Non sorprende che un sistema con pompe a ingranaggi e motori richieda uno scambiatore di calore più grande di un sistema equivalente (a parità di condizioni) composto da pompe a pistoni e motori.
Le pompe idrauliche sono ampiamente utilizzate nell'industria