محاسبات پمپ و هیدروموتور، محاسبه توان، محاسبه دبی، محاسبه گشتاور هیدروموتور

سیستم‌های هیدرولیک با توجه به میزان فشار به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند.:

  • سیستم‌های فشار پایین (Low Pressure Systems)، که در آنها فشار کمتر از 50 بار است.

  • سیستمهای فشار متوسط (Medium Pressure Systems)، که در آنها فشار بین 50 تا 150 بار است.

  • سیستمهای فشار متعارف (Normal Pressure Systems)، که در آنها فشار بین 150 تا 250 بار است.

  • سیستمهای فشار بالا (High Pressure Systems)، که در آنها فشار بین 250 تا 400 بار است.

  • سیستمهای فشار فوق بالا (Super High Pressure Systems)، که در آنها فشار بیش از 400 بار است.

در تمامی دسته‌بندی‌های فوق، فشار کاری (Working Pressure) فشاری است که سیستم بر روی آن فشار تنظیم می‌شود و می‌تواند کار را انجام دهد. در طراحی یک سیستم، فشار کاری، اولین پارامتری است که باید به دقت تعیین شود. فشار کاری بر عوامل زیر تاثیرگذار خواهد بود:

  • سایز المانها

  • وزن المانها

  • قیمت تمام شده

  • سیکل کاری

  • عمر مفید

برای مثال، قیمت تمام شده پمپ و هیدروموتور پیستونی مورد استفاده در کاربردهایی با فشار بالا (250 تا 400 بار) چندین برابر قیمت تمام شده پمپ و هیدروموتور پره‌ای یا دنده‌ای مورد استفاده در کاربردهای فشار نرمال (150 تا 250 بار ) خواهد بود.

 

 

 

جابجایی موتور (Motor Displacement)

 

گشتاور خروجی یک هیدروموتور تابعی از میزان جابجایی حجمی در هر دور و نیز میزان افت فشار در ورودی و خروجی هیدروموتور می‌باشد. تعیین میزان فشار در پورت خروجی هیدروموتور بسیار مهم است. در سیستم‌های حلقه بسته (Closed Loop Systems)، این فشار ناشی از فشار پمپ شارژ است، در حالی که در سیستم‌های حلقه باز (Open Loop Systems)، افت فشار ناشی از مقاومت شیرها‌، فیلترها، خنک‌کن‌ها، و لوله و اتصالات خواهد بود. این افت فشار، بر روی فشار کاری سیستم و به تبع آن، گشتاور خروجی هیدروموتور تاثیر می‌گذارد. به عبارتی با فرض ثابت بودن میزان جابجایی حجمی، کاهش اختلاف فشار باعث کاهش میزان گشتاور خروجی هیدروموتور خواهد شد. بیشتر تولید کنندگان هیدروموتور، نمودارهایی ارائه میدهند که در آنها، برای هر سایز هیدروموتور، گشتاور خروجی هیدروموتور  نسبت به میزان افت فشار بر حسب واحد lb-ft/psi و یا  N.m/bar قید شده است. در صورت عدم وجود نمودارهای عملکرد، میزان جابجایی مورد نیاز هیدروموتور برای تامین گشتاور مشخص، از رابطه زیر قابل محاسبه است:

 

سیستم متریک

سیستم اینچی

 

 

Vm : جابجایی حجمی هیدروموتور بر حسب cm3/rev

Vm : جابجایی حجمی هیدروموتور بر حسب in3/rev

Tm : گشتاور خروجی هیدروموتور بر حسب N.m

Tm : گشتاور خروجی هیدروموتور بر حسب lb.ft

Δp : اختلاف فشار ورودی و خروجی هیدروموتور برحسب bar

Δp : اختلاف فشار ورودی و خروجی هیدروموتور برحسب psi

ηhm: راندمان هیدرومکانیکی هیدروموتور (0.90 ~ 0.95)

ηhm: راندمان هیدرومکانیکی هیدروموتور (0.90 ~ 0.95)

 

با مشخص بودن توان هیدروموتور، گشتاور خروجی هیدروموتور با استفاده از فرمول‌های زیر قابل محاسبه خواهد بود:

 

سیستم متریک

سیستم اینچی

 

 

 

Tm : گشتاور خروجی هیدروموتور بر حسب N.m

Tm : گشتاور خروجی هیدروموتور بر حسب lb.in

P : توان هیدروموتور بر حسب KW

P : توان هیدروموتور بر حسب HP

RPM : سرعت دورانی هیدروموتور

RPM : سرعت دورانی هیدروموتور

 

 

 

سرعت هیدروموتور و نرخ جریان

 

 

با مشخص شدن جابجایی حجمی هیدروموتور و سرعت دورانی آن، میزان دبی مورد نیاز از رابطه زیر قابل محاسبه است:

سیستم متریک

سیستم اینچی

 

 

Qm : دبی مورد نیاز بر حسب LPM

Qm : دبی مورد نیاز بر حسب US GPM

Vm : جابجایی حجمی هیدروموتور بر حسب cm3/rev

Vm : جابجایی حجمی هیدروموتور بر حسب in3/rev

nm : سرعت دورانی شفت هیدروموتور بر حسب RPM

nm : سرعت دورانی شفت هیدروموتور بر حسب RPM

ηvol : راندمان حجمی هیدروموتور (0.85 ~ 0.97)

ηvol : راندمان حجمی هیدروموتور (0.85 ~ 0.97)

 

 

جابجائی پمپ هیدرولیک

 

وظیفه پمپ هیدرولیک، جابجایی سیال هیدرولیک و تامین دبی مورد نیاز سیستم است. مقدار جابجائی حجمی مورد نیاز پمپ، که با توجه به دبی مورد نیاز سیستم، مشخص می‌شود به سرعت دورانی محرک اولیه پمپ ( الکتروموتور، موتور دیزل و …) بستگی دارد.  به همین منظور باید در اولین گام، نوع محرک اولیه و سرعت دورانی آن مشخص شود. چنانچه یک پمپ وظیفه تامین دبی چندین سیستم را بر عهده دارد، باید مجموع دبی تمامی سیستمها در محاسبات لحاظ گردد. برای تعیین میزان جابجایی حجمی پمپ از روابط زیر استفاده می‌شود:

 

سیستم متریک

سیستم اینچی

 

 

Vp : جابجایی حجمی پمپ بر حسب cm3/rev

Vp : جابجایی حجمی پمپ بر حسب in3/rev

Qm : دبی مورد نیاز بر حسب LPM

Qm : دبی مورد نیاز بر حسب US GPM

np : سرعت دورانی شفت پمپ بر حسب RPM

np : سرعت دورانی شفت پمپ بر حسب RPM

ηvol : راندمان حجمی پمپ (0.85 ~ 0.97)

ηvol : راندمان حجمی پمپ (0.85 ~ 0.97)

 

تعیین توان محرک اولیه

 

با مشخص شدن میزان جابجایی حجمی و سرعت دوران پمپ، توان مورد نیاز واحد محرک اولیه، با استفاده از روابط زیر قابل محاسبه خواهد بود:

 

سیستم متریک

سیستم اینچی

 

 

Po : توان مورد نیاز بر حسب kW

Po : توان مورد نیاز بر حسب HP

P : فشار کاری بر حسب bar

P : فشار کاری بر حسب psi

VP : جابجایی حجمی پمپ بر حسب cm3/rev

VP : جابجایی حجمی پمپ بر حسب in3/rev

nP : سرعت دورانی شفت پمپ بر حسب RPM

nP : سرعت دورانی شفت پمپ بر حسب RPM

ηP : راندمان کلی پمپ (0.80 ~ 0.90)

ηP : راندمان کلی پمپ (0.80 ~ 0.90)

لازم به ذکر است که چنانچه از یک واحد محرک اولیه، برای به حرکت درآوردن همزمان چندین پمپ استفاده می‌شود، باید توان مورد نیاز برای به حرکت درآوردن تک تک پمپ‌ها محاسبه و سپس با یکدیگر جمع شوند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *