Els enginyers dimensionen una bomba d'engranatges utilitzant dos càlculs principals. Primer determinen el desplaçament necessari a partir del cabal del sistema (GPM) i la velocitat del motor (RPM). A continuació, calculen la potència d'entrada necessària utilitzant el cabal i la pressió màxima (PSI). Aquests passos inicials són essencials abans de...comprar una bomba d'engranatges.
Fórmules de dimensionament del nucli:
Desplaçament (in³/rev) = (Cabal (GPM) x 231) / Velocitat de la bomba (RPM)
Cavalls de potència (HP) = (Cabal (GPM) x Pressió (PSI)) / 1714
Dimensionament de la bomba d'engranatges: càlculs pas a pas
Dimensionar correctament una bomba d'engranatges implica un procés metòdic i pas a pas. Els enginyers segueixen aquests càlculs fonamentals per adaptar una bomba a les demandes específiques d'un sistema hidràulic. Això garanteix que l'equip funcioni de manera eficient i fiable.
Determinar el cabal necessari (GPM)
El primer pas és establir el cabal necessari, mesurat en galons per minut (GPM). Aquest valor representa el volum de fluid que la bomba ha de subministrar per fer funcionar els actuadors del sistema, com ara cilindres hidràulics o motors, a la velocitat prevista.
Un enginyer determina el necessariGPManalitzant els requisits funcionals del sistema. Els factors clau inclouen:
Velocitat de l'actuador: La velocitat desitjada perquè un cilindre s'estengui o es retragui.
Mida de l'actuador: El volum del cilindre (diàmetre del forat i longitud de la carrera).
Velocitat del motor: les revolucions objectiu per minut (RPM) per a un motor hidràulic.
Per exemple, un cilindre de premsa hidràulica gran que s'ha de moure ràpidament exigirà un cabal més alt que un cilindre petit que funciona lentament.
Identificar la velocitat de funcionament de la bomba (RPM)
A continuació, un enginyer identifica la velocitat de funcionament del motor de la bomba, mesurada en revolucions per minut (RPM). El controlador és la font d'energia que fa girar l'eix de la bomba. Normalment és un motor elèctric o un motor de combustió interna.
La velocitat del conductor és una característica fixa de l'equip.
Els motors elèctrics als Estats Units solen funcionar a una velocitat nominal de 1800 RPM.
Els motors de gasolina o dièsel tenen un rang de velocitat variable, però la bomba es dimensiona en funció del funcionament òptim o més freqüent del motor.RPM.
AixòRPMEl valor és crític per al càlcul del desplaçament.
Calcula el desplaçament necessari de la bomba
Amb el cabal i la velocitat de la bomba coneguts, l'enginyer pot calcular el desplaçament necessari de la bomba. El desplaçament és el volum de fluid que mou una bomba en una sola revolució, mesurat en polzades cúbiques per revolució (polzades³/rev.). És la mida teòrica de la bomba.
Fórmula per al desplaçament:Desplaçament (in³/rev) = (Cabal (GPM) x 231) / Velocitat de la bomba (RPM)
Exemple de càlcul: Un sistema requereix 10 GPM i utilitza un motor elèctric que funciona a 1800 RPM.
Desplaçament = (10 GPM x 231) / 1800 RPM Desplaçament = 2310 / 1800 Desplaçament = 1,28 polzades³/rev
L'enginyer buscaria una bomba d'engranatges amb un desplaçament d'aproximadament 1,28 polzades cúbiques/rev.
Determinar la pressió màxima del sistema (PSI)
Pressió, mesurada en lliures per polzada quadrada (PSI), representa la resistència al flux dins del sistema hidràulic. És important entendre que una bomba no crea pressió; crea flux. La pressió sorgeix quan aquest flux troba una càrrega o restricció.
La pressió màxima del sistema ve determinada per dos factors principals:
La càrrega: la força necessària per moure l'objecte (per exemple, aixecar un pes, subjectar una peça).
Ajust de la vàlvula de seguretat del sistema: aquesta vàlvula és un component de seguretat que limita la pressió a un nivell màxim segur per protegir els components.
L'enginyer selecciona una bomba amb la capacitat de suportar aquesta pressió màxima de funcionament de manera contínua.
Calcula la potència d'entrada necessària
El càlcul primari final determina la potència d'entrada (HP) necessari per accionar la bomba. Aquest càlcul garanteix que el motor elèctric o motor seleccionat tingui prou potència per gestionar les demandes màximes del sistema. Una potència insuficient farà que el conductor s'aturi o s'escalfi massa.
Fórmula per a la potència en cavalls de força:Cavalls de potència (HP) = (Cabal (GPM) x Pressió (PSI)) / 1714
Exemple de càlcul: El mateix sistema requereix 10 GPM i funciona a una pressió màxima de 2500 PSI.
Cavalls de potència = (10 GPM x 2500 PSI) / 1714 Cavalls de potència = 25000 / 1714 Cavalls de potència = 14,59 CV
El sistema requereix un controlador capaç de proporcionar almenys 14,59 CV. L'enginyer probablement seleccionaria la mida estàndard següent, com ara un motor de 15 CV.
Ajustar per ineficiència de la bomba
Les fórmules per a la cilindrada i la potència assumeixen que la bomba té una eficiència del 100%. En realitat, cap bomba és perfecta. Les ineficiències per fuites internes (eficiència volumètrica) i fricció (eficiència mecànica) signifiquen que es requereix més potència de la calculada.
Els enginyers han d'ajustar el càlcul de la potència per tenir en compte això. L'eficiència global d'una bomba sol estar entre el 80% i el 90%. Per compensar, divideixen la potència teòrica per l'eficiència global estimada de la bomba.
Consell professional: Una pràctica conservadora i segura és assumir una eficiència global del 85% (o 0,85) si les dades del fabricant no estan disponibles.
HP reals = HP teòrics / Eficiència global
Utilitzant l'exemple anterior:CV reals = 14,59 CV / 0,85 CV reals = 17,16 CV
Aquest ajust mostra el requisit de potència real. La taula següent il·lustra la importància d'aquest pas.
| Tipus de càlcul | Potència requerida | Motor recomanat |
|---|---|---|
| Teòric (100%) | 14,59 CV | 15 CV |
| Real (85%) | 17,16 CV | 20 CV |
Si no es té en compte la ineficiència, l'enginyer hauria de seleccionar un motor de 15 CV, que no tindria prou potència per a l'aplicació. L'elecció correcta, després de l'ajust, és un motor de 20 CV.
Refinar la selecció i on comprar una bomba d'engranatges
Els càlculs inicials proporcionen una mida teòrica de la bomba. Tanmateix, les condicions de funcionament del món real exigeixen un refinament addicional. Els enginyers consideren factors com les propietats dels fluids i l'eficiència dels components per garantir que la bomba seleccionada funcioni de manera òptima. Aquestes comprovacions finals són crucials abans que una organització decideixi comprar una bomba d'engranatges.
Com afecta la viscositat del fluid al dimensionament
La viscositat del fluid descriu la resistència d'un fluid al flux, sovint anomenada el seu gruix. Aquesta propietat afecta significativament el rendiment i el dimensionament de la bomba.
Alta viscositat (fluid espès): Un fluid espès, com l'oli hidràulic fred, augmenta la resistència al flux. La bomba ha de treballar més per moure el fluid, cosa que comporta una major potència d'entrada requerida. Un enginyer pot haver de seleccionar un motor més potent per evitar que s'aturi.
Baixa viscositat (fluid líquid): Un fluid líquid augmenta les fuites internes o "lliscament" dins de la bomba. Més fluid rellisca més enllà de les dents de l'engranatge des del costat de sortida d'alta pressió fins al costat d'entrada de baixa pressió. Això redueix el cabal real de sortida de la bomba.
Nota: Un enginyer ha de consultar les especificacions del fabricant. La fitxa tècnica mostrarà el rang de viscositat acceptable per a un model de bomba específic. Ignorar això pot provocar un desgast prematur o una fallada del sistema. Aquesta informació és vital a l'hora de preparar-se per comprar una bomba d'engranatges.
Com afecta la temperatura de funcionament al rendiment
La temperatura de funcionament influeix directament en la viscositat del fluid. A mesura que el sistema hidràulic s'escalfa durant el funcionament, el fluid es torna més fluid.
Un enginyer ha d'analitzar tot el rang de temperatures de l'aplicació. Un sistema que funciona en un clima fred tindrà unes condicions d'inici molt diferents de les d'una fàbrica calenta.
| Temperatura | Viscositat del fluid | Impacte del rendiment de la bomba |
|---|---|---|
| Baix | Alt (Gruixut) | Augment de la demanda de potència; risc de cavitació. |
| Alt | Baix (Prim) | Augment del lliscament intern; reducció de l'eficiència volumètrica. |
La selecció de la bomba ha de tenir en compte la viscositat més baixa (temperatura més alta) per garantir que encara subministri el cabal necessari. Aquesta és una consideració clau per a qualsevol persona que vulgui comprar una bomba d'engranatges per a un entorn exigent.
Comptabilització de l'eficiència volumètrica
La fórmula del desplaçament calcula la potència teòrica d'una bomba. L'eficiència volumètrica revela la seva potència real. És la relació entre el cabal real subministrat per la bomba i el seu cabal teòric.
Cabal real (GPM) = Cabal teòric (GPM) x Eficiència volumètrica
L'eficiència volumètrica mai és del 100% a causa de les fuites internes. Aquesta eficiència disminueix a mesura que augmenta la pressió del sistema perquè una pressió més alta força més fluid a relliscar pels engranatges. Una bomba d'engranatges nova típica té una eficiència volumètrica del 90-95% a la seva pressió nominal.
Exemple: Una bomba té un cabal teòric de 10 GPM. La seva eficiència volumètrica a la pressió de funcionament és del 93% (0,93).
Cabal real = 10 GPM x 0,93 Flux real = 9,3 GPM
El sistema només rebrà 9,3 GPM, no els 10 GPM complets. Un enginyer ha de seleccionar una bomba de desplaçament lleugerament més gran per compensar aquesta pèrdua i aconseguir el cabal objectiu. Aquest ajust és un pas innegociable abans de comprar una bomba d'engranatges.
Fabricants i proveïdors millor valorats
Seleccionar una bomba d'un fabricant de renom garanteix qualitat, fiabilitat i accés a dades tècniques detallades. Els enginyers confien en aquestes marques pel seu rendiment robust i el seu suport complet. Quan arribi el moment de comprar una bomba d'engranatges, començar amb aquests noms és una bona estratègia.
Principals fabricants de bombes d'engranatges:
• Parker Hannifin: Ofereix una àmplia gamma de bombes d'engranatges de ferro colat i alumini conegudes per la seva durabilitat.
• Eaton: Ofereix bombes d'engranatges d'alta eficiència, incloent-hi models dissenyats per a aplicacions mòbils i industrials exigents.
• Bosch Rexroth: Conegut per les seves bombes d'engranatges externs dissenyades amb precisió que ofereixen un alt rendiment i una llarga vida útil.
• HONYTA: Un proveïdor que ofereix una varietat de bombes d'engranatges que equilibren el rendiment amb la rendibilitat.
• Permco: Especialitzada en bombes i motors d'engranatges hidràulics d'alta pressió.
Aquests fabricants proporcionen fulls de dades exhaustius amb corbes de rendiment, qualificacions d'eficiència i dibuixos dimensionals.
Criteris clau per a la compra
Prendre la decisió final de compra implica més que simplement combinar la cilindrada i la potència. Un enginyer ha de verificar diversos criteris clau per garantir la compatibilitat i l'èxit a llarg termini. Una comprovació exhaustiva d'aquests detalls és l'últim pas abans de comprar una bomba d'engranatges.
Confirmeu les classificacions de rendiment: comproveu que la pressió màxima contínua de la bomba superi la pressió requerida pel sistema.
Comproveu les especificacions físiques: assegureu-vos que la brida de muntatge de la bomba, el tipus d'eix (per exemple, amb clau, estriat) i les mides dels ports coincideixin amb el disseny del sistema.
Verificar la compatibilitat del fluid: Confirmeu que els materials de segellat de la bomba (per exemple, Buna-N, Viton) siguin compatibles amb el fluid hidràulic que s'utilitza.
Reviseu les fitxes tècniques del fabricant: analitzeu les corbes de rendiment. Aquests gràfics mostren com canvien el cabal i l'eficiència amb la velocitat i la pressió, proporcionant una imatge real de les capacitats de la bomba.
Tingueu en compte el cicle de treball: una bomba per a un funcionament continu les 24 hores del dia, els 7 dies de la setmana, pot necessitar ser més robusta que una que s'utilitza per a tasques intermitents.
Una revisió acurada d'aquests punts garanteix que es seleccioni el component correcte. Aquesta diligència evita errors costosos i temps d'inactivitat del sistema després de comprar una bomba d'engranatges.
Dimensionar correctament una bomba d'engranatges és fonamental per a un rendiment i una longevitat òptims del sistema hidràulic. Un enginyer segueix un procés clar per aconseguir-ho.
Primer calculen la cilindrada i la potència necessàries.
A continuació, refinen aquests càlculs per a l'eficiència, la viscositat i la temperatura.
Finalment, compren una bomba d'un proveïdor de bona reputació com HONYTA o Parker que coincideixi exactament amb les especificacions.
Data de publicació: 29 d'octubre de 2025