Cum se dimensionează o unitate hidraulică?

Elementele esențiale ale dimensionării unei unități de alimentare hidraulice

Pentru a dimensiona corect a unitate hidraulică (HPU), trebuie să definiți mai întâi cerințele mecanice de ieșire ale aplicației dvs. Procesul nu este despre alegerea unui motor generic; este o secvență precisă de determinare a forței necesare, a vitezei de funcționare și a cererilor de debit și presiune rezultate. Răspunsul fundamental constă în trei calcule principale: Presiune de operare (PSI/bar) , Debit (GPM/LPM) , și Putere de intrare (CP/kW) .

O nepotrivită unitate hidraulică duce fie la risipă extremă de energie și generare de căldură (dacă este supradimensionată), fie la eșecul la îndeplinirea sarcinii mecanice (dacă este subdimensionată). Scopul este de a echilibra performanța pompei hidraulice, capacitatea rezervorului și puterea motorului electric sau a motorului.

Pasul 1: Determinarea cerințelor de forță și presiune

Presiunea generată de unitate hidraulică este un rezultat direct al rezistenței la sarcină. Nu alegi o presiune în mod arbitrar; îl calculezi pe baza suprafeței actuatorului (cilindru sau motor).

Formula forței cilindrului

Pentru a calcula presiunea necesară, utilizați formula: Presiune = Forță / Arie . De exemplu, dacă aveți nevoie de un cilindru hidraulic pentru a împinge a Sarcină de 20.000 de lire sterline și utilizați un cilindru cu a Alezaj de 4 inci (aria = 12,57 sq. in.), presiunea necesară este de aproximativ 1.591 PSI . De obicei, ar trebui să adăugați un 10-20% marja de siguranta pentru a ține cont de frecare și pierderi de linie, adică dvs unitate hidraulică ar trebui să fie capabil cel puțin 2.000 PSI .

• Identificați sarcina maximă pe care o va întâlni sistemul.
• Determinați dimensiunea alezajului cilindrilor hidraulici.
• Luați în considerare forța „de rupere”, care este adesea mai mare decât forța în mișcare.

Pasul 2: Calcularea debitului pentru viteza dorită

Debitul, măsurat în galoni pe minut (GPM) sau litri pe minut (LPM), dictează cât de repede se mișcă mașina dvs. The unitate hidraulică trebuie să mute un anumit volum de ulei în cilindru pentru a-l extinde pe un anumit timp.

Exemplu: Dacă la fel Alezaj de 4 inci cylinder are o Cursa de 24 de inchi și trebuie să se extindă în 5 secunde , trebuie mai întâi să calculați volumul. Volumul este aproximativ 1,3 galoane . Pentru a muta 1,3 galoane în 5 secunde, unitate hidraulică are nevoie de o pompă capabilă de aproximativ 15,6 GPM .

Pasul 3: Calcularea cailor putere a motorului electric

Odată ce ați determinat presiunea și debitul, puteți calcula puterea de intrare necesară pentru unitate hidraulică . Regula generală standard este regula „1 HP pentru 1 GPM la 1500 PSI”, dar este necesar un calcul mai exact pentru eficiență.

Utilizați formula: HP = (GPM × PSI) / (1714 × Eficiență) . Majoritatea pompelor hidraulice au o eficiență între 0,85 și 0,90 . Dacă sistemul dvs. necesită 10 GPM la 2.500 PSI , calculul ar fi (10 × 2500) / (1714 × 0,85), rezultând o cerință de aproximativ 17,16 CP . În acest caz, ați selecta un standard Motor de 20 CP pentru dvs unitate hidraulică .

Pasul 4: Dimensionarea rezervorului hidraulic (rezervorul de ulei)

Rezervorul este o componentă critică a unitate hidraulică care este adesea trecut cu vederea. Trebuie să fie suficient de mare pentru a permite expansiunea termică, răcirea și decantarea contaminanților.

Regula 3 la 1

În aplicațiile industriale standard, rezervorul ar trebui să țină de trei ori puterea GPM a pompei . Dacă dvs unitate hidraulică utilizează a Pompă de 10 GPM , rezervorul ar trebui să țină în mod ideal 30 de galoane de fluid. Acest lucru asigură că uleiul petrece suficient timp „în repaus” pentru a disipa căldura înainte de a fi aspirat înapoi în pompă.

Cu toate acestea, dacă spațiul este limitat sau ciclul de funcționare este intermitent, ați putea folosi a Raport 1-la-1 sau 2-la-1 , cu condiția să adăugați un răcitor de ulei pentru a gestiona temperatura. Căldura excesivă este ucigașul principal al etanșărilor hidraulice și al longevității fluidului.

Pasul 5: Ciclul de funcționare și managementul căldurii

Ciclul de activitate al dvs unitate hidraulică are un impact dramatic asupra designului său. O unitate care funcționează timp de 10 secunde în fiecare oră are o dimensiune diferită față de cea care funcționează continuu pe podeaua fabricii.

• Serviciu intermitent: Rezervoarele mai mici și sarcinile mai mari ale motorului pot fi tolerate deoarece sistemul are timp să se răcească între cicluri.
• Sarcina continuă: Necesită dimensionarea precisă a schimbătoarelor de căldură. Trebuie să calculați sarcina termica (aproximativ 20-30% din CP de intrare) și asigurați unitate hidraulică poate disipa acea energie fără a o depăși 140°F (60°C) .

Lista de verificare practică pentru dimensionarea HPU

Înainte de a finaliza achiziția sau construirea unui unitate hidraulică , verificați următorii factori de mediu și mecanici:

1. Temperatura ambianta: Frigul extrem necesită încălzitoare; căldura extremă necesită răcitoare mai mari.
2. Tip de fluid: Vâscozitatea afectează eficiența pompei și cuplul de pornire a motorului.
3. Tensiune și fază: Asigurați-vă că motorul electric pe unitate hidraulică se potrivește cu sursa de alimentare a unității dvs. (de exemplu, 230 V monofazat vs. 460 V trifazic).
4. filtrare: Filtre de dimensiune bazate pe cea mai sensibilă componentă (de obicei supapele).

Urmând cu strictețe acești pași de calcul, vă asigurați că dvs unitate hidraulică oferă servicii fiabile și eficiente pe toată durata de viață, fără costuri inutile de energie sau defecțiuni mecanice.