Enten du er i et ingeniørfag relatert til hydraulikk eller et annet fagfelt, er sjansen stor for at du jobber med hydrauliske pumper. I denne artikkelen vil vi diskutere hvordan beregningsformelen for hydraulikkpumpen kan hjelpe deg å forstå hvordan du beregner strømningshastigheten og trykket for hydraulikkpumpen din.
De viktigste tekniske parametrene til den hydrauliske pumpen
(1) pumpevolum (ml/r) pumpe per omløpsuke, volumet av væske som kan slippes ut.
(2) pumpe taenretcal kapasitet (L/min) i det nominelle antall omdreininger kan den maksimale strømningshastigheten til pumpen slippes ut per tidsenhet oppnådd ved beregning.
(3) pumpens nominelle strømning (L/min) under normale driftsforhold; for å sikre at pumpen kan fungere i lang tid med maksimal strømningseffekt.
(4) pumpens nominelle trykk (MPa) under normale driftsforhold; for å sikre at pumpen kan fungere i lang tid med det høyeste trykket.
(5) pumpe maksimalt trykk (MPa) lar pumpen overskride det nominelle trykket i en kort periode når den opererer med det høyeste trykket.
(6) pumpens nominelle omdreininger (r/min) i nominell trykk, kan sikre at det høyeste antall omdreininger i lang tid med normal drift.
(7) pumpe maksimale omdreininger (r/min) ved nominelt trykk, slik at pumpen kan overskride maksimalt antall omdreininger i en kort periode når den kjøres med nominell hastighet.
(8) pumpevolumeffektivitet (%) forholdet mellom den faktiske utgangsstrømmen til pumpen og den teoretiske strømmen.
(9) pumpe total effektivitet (%) forholdet mellom den hydrauliske kraften til pumpen og den mekaniske kraftinngangen.
(10) pumpedriftseffekt (kW) under normale driftsforhold kan drive den mekaniske kraften til den hydrauliske pumpen.
Hydraulisk pumpeberegningsformel
PUMPEUTSLØTSSTRØM:
FLOW =RPM x PUMPESPLASSERING(Cu. In./Rev.)/231
Q = nd/231
PUMPENS INNGANGSKRAF
HESTEKRAFTINPUT = FLOW RATE OUTPUT(GPM) x TRYKK(PSIG)/1714 x EFFEKTIVITET(Totalt)
HP =QP/1714 Eff
PUMPEEFFEKTIVITET(SAMLET I PROSENT )
SAMLET EFFEKTIVITET (%) = YTTE HESTEKRAF/INNGANG HESTEKRAF x 100
EffOV= HPOUT/HPINx 100
PUMPEEFFEKTIVITET(VOLUMETRISKE I PROSENT)
VOLUMETRISK EFFEKTIVITET (%) = FAKTISK FLØTMATE-UTKAST(GPM)/TEORETISK FLØM-HASTIGHET(GPM)x 100
EffVOL =QACT./QTHEO.x 100
PUMPEEFFEKTIVITET(MEKANISK I PROSENT)
MEKANISK EFFEKTIVITET (%) = TEORETISK MOMENT TIL KJØRING/FAKTISK MOMENT TIL KJØRINGx 100
EffMECH = TTHEO./TACT.x 100
PUMPE FORTRYGGING(I kubikktommer/REVOLUSJON)
FORTRYGGING = (FLOW HATE(GPM) x 231)/PUMPE RPM
CIPR = (GPM/RPM) x 231
PUMPEMOMENT(I TOMME PUND)
MOMENT =(HESTEKRAF x 63025)/RPM
T=63025 HK/RPM
PUMPE MOMENT (INCH PUND)
MOMENT = (TRYKK(PSIG) x PUMPESPLASSERING(CIPR)/(2 x 3.14)
T=PSIG d/(2 x 3.14)
T=Pd/(2 x 3.14)
PUMPELIV(B10 BÆRELIV)
B10 TIMER MED BÆRELEVETID=NOKJERT LEVETID TIMERxNOTERET HASTIGHET(RPM)/NY HASTIGHET(RPM)x(NOKERT TRYKK(PSIG))3/(NYTT TRYKK(PSIG))3
B10 = NOTERET TIMER. xRPMr/RPMnx(P r)3/(P n)3
Hydraulisk pumpe effektivitet
Det er tre kategorier av effektivitet som brukes til å beskrive hydrauliske pumper (og motorer): volumetrisk effektivitet, mekanisk/hydraulisk effektivitet og total effektivitet.
Volumetrisk effektivitet bestemmes ved å dele den faktiske strømmen levert av en pumpe ved et gitt trykk med dens teoretiske strømning. teoretisk flyten beregnes ved å multiplisere pumpens slagvolum per omdreining med dens drevne hastighet. Så hvis pumpen har et slagvolum på 100 cc/rev og kjøres med 1000 RPM, er dens teoretiske strømning 100 liter/minutt.
Faktiske flyten må måles med en strømningsmåler. Hvis pumpen ovenfor, når den ble testet, hadde en faktisk strømning på 90 liter/minutt ved 207 bar (3000 PSI), kan vi si at pumpen har en volumetrisk effektivitet på 90 % ved 207 bar (90 / 100 x 100 = 90 %).
Dens volumetriske effektivitet brukes mest i felten for å bestemme tilstanden til en hydraulisk pumpe – basert på dens økning i intern lekkasje gjennom slitasje eller skade. Men uten referanse til teoretisk strømning, ville den faktiske strømningen målt av strømningsmåleren være meningsløs.
En pumpes mekaniske/hydrauliske effektivitet bestemmes ved å dele teoretisk dreiemoment kreves for å kjøre den ved faktiske dreiemoment som kreves for å kjøre den. En mekanisk/hydraulisk effektivitet på 100 prosent ville bety at hvis pumpen leverte strømning ved null trykk, ville det ikke være nødvendig med kraft eller dreiemoment for å drive den. Intuitivt vet vi at dette ikke er mulig på grunn av mekanisk og flytende friksjon.
I likhet med teoretisk strømning kan teoretisk drivmoment beregnes. For pumpen ovenfor, i SI-enheter: 100 cc/rev x 207 bar / 20 xp = 329 Newtonmeter. Men som faktisk strømning, må faktisk drivmoment måles, og dette krever bruk av et dynamometer. Ikke noe vi kan – eller trenger – å gjøre i felten. For formålet med dette eksemplet, anta imidlertid faktiske drivmomentet var 360 Nm. Mekanisk effektivitet vil være 91 % (329 / 360 x 100 = 91 %).
Samlet effektivitet er ganske enkelt et produkt av volumetrisk og mekanisk/hydraulisk effektivitet. Fortsetter med eksemplet ovenfor, er den totale effektiviteten til pumpen 0.9 x 0.91 x 100 = 82 %. Typisk total effektivitet for ulike typer hydrauliske pumper
Systemdesignere bruker pumpeprodusentenes volumetriske effektivitetsverdi for å beregne faktiske strøm en pumpe med en gitt fortrengning, som opererer ved et bestemt trykk, vil levere.
Som allerede nevnt, brukes volumetrisk effektivitet i felten for å vurdere tilstanden til en pumpe, basert på økningen i intern lekkasje på grunn av slitasje eller skade.
Når du beregner volumetrisk effektivitet basert på faktisk strømningstesting, er det viktig å være klar over at de ulike lekkasjebanene i pumpen vanligvis er konstante. Dette betyr at hvis pumpestrømmen testes ved mindre enn fullt fortrengning (eller maksimalt turtall), vil dette skjeve den beregnede effektiviteten – med mindre lekkasje behandles som en konstant og en nødvendig justering foretas.
Tenk for eksempel på en pumpe med variabel slagvolum med en maksimal strømningshastighet på 100 liter/minutt. Hvis det ble strømningstestet ved full fortrengning og den målte strømningshastigheten var 90 liter/minutt, ville den beregnede volumetriske virkningsgraden være 90 prosent (90/100 x 100). Men hvis den samme pumpen ble strømningstestet ved samme trykk og oljetemperatur, men ved halv fortrengning (50 l/min), ville lekkasjetapene fortsatt være 10 liter/minutt, og derfor ville den beregnede volumetriske virkningsgraden være 80 prosent (40/ 50 x 100).
Den andre beregningen er faktisk ikke feil, men den krever kvalifisering: denne pumpen er 80 prosent effektiv kl. halv forskyvning. Fordi lekkasjetapene på 10 liter/minutt er nesten konstante, vil den samme pumpen testet under de samme forholdene være 90 prosent effektiv ved 100 prosent fortrengning (100 l/min) – og 0 prosent effektiv ved 10 prosent slagvolum (10 l/min. ).
For å hjelpe deg med å forstå hvorfor pumpelekkasje ved et gitt trykk og temperatur er praktisk talt konstant, tenk på de forskjellige lekkasjebanene som faste åpninger. Strømningshastigheten gjennom en åpning er avhengig av diameteren (og formen) til åpningen, trykkfallet over den og væskens viskositet. Dette betyr at hvis disse variablene forblir konstante, forblir hastigheten på intern lekkasje konstant, uavhengig av pumpens fortrengning eller akselhastighet.
Samlet effektivitet brukes til å beregne drivkraften som kreves av en pumpe ved en gitt strømning og trykk. La oss for eksempel ved å bruke de totale effektivitetene fra tabellen ovenfor beregne den nødvendige drivkraften for en ekstern girpumpe og en stempelpumpe med bøyd akse ved en strømning på 90 liter/minutt ved 207 bar:
Ekstern girpumpe: 90 x 207 / 600 x 0.85 = 36.5 kW
Stempelpumpe med bøyd akse: 90 x 207 / 600 x 0.92 = 33.75 kW
Som du forventer, krever den mer effektive pumpen mindre drivkraft for samme utgangsstrøm og trykk. Med litt mer matematikk kan vi raskt beregne varmebelastningen til hver pumpe:
Drivkraft for en (ikke-eksisterende) 100 % effektiv pumpe vil være: 90 x 207 / 600 x 1 = 31.05 kW
Så ved denne strømningen og trykket er varmebelastningen eller kraften som går tapt til varmen til hver pumpe:
Ekstern girpumpe: 36.5 – 31.05 = 5.5 kW
Stempelpumpe med bøyd akse: 33.75 – 31.05 = 2.7 kW
Ingen overraskelse at et system med girpumper og motorer krever en større varmeveksler enn et tilsvarende (alt annet likt) system som består av stempelpumper og motorer.
Hydrauliske pumper er mye brukt i industrien