Inženýři dimenzují zubové čerpadlo pomocí dvou základních výpočtů. Nejprve určí požadovaný objem z průtoku systému (GPM) a otáček hnacího mechanismu (RPM). Poté vypočítají potřebný vstupní výkon v koních pomocí průtoku a maximálního tlaku (PSI). Tyto úvodní kroky jsou nezbytné předtím, než...koupit zubové čerpadlo.
Vzorce pro dimenzování jádra:
Zdvihový objem (palce³/ot.) = (Průtok (GPM) x 231) / Otáčky čerpadla (ot./min.)
Výkon (HP) = (Průtok (GPM) x Tlak (PSI)) / 1714
Dimenzování zubového čerpadla: Podrobné výpočty
Správný výběr velikosti zubového čerpadla zahrnuje metodický, postupný proces. Inženýři dodržují tyto základní výpočty, aby čerpadlo přizpůsobili specifickým požadavkům hydraulického systému. To zajišťuje efektivní a spolehlivý provoz zařízení.
Určete požadovaný průtok (GPM)
Prvním krokem je stanovení požadovaného průtoku, měřeného v galonech za minutu (GPM). Tato hodnota představuje objem kapaliny, který musí čerpadlo dodat, aby pohonné jednotky systému, jako jsou hydraulické válce nebo motory, ovládaly zamýšlenou rychlostí.
Inženýr určí potřebnéGPManalýzou funkčních požadavků systému. Mezi klíčové faktory patří:
Rychlost aktuátoru: Požadovaná rychlost pro vysouvání nebo zasouvání válce.
Velikost aktuátoru: Objem válce (průměr vrtání a délka zdvihu).
Otáčky motoru: Cílové otáčky za minutu (RPM) pro hydraulický motor.
Například velký hydraulický lisovací válec, který se musí pohybovat rychle, bude vyžadovat vyšší průtok než malý válec pracující pomalu.
Určete provozní otáčky čerpadla (ot./min.)
Dále technik určí provozní rychlost pohonu čerpadla, měřenou v otáčkách za minutu (RPM). Pohon je zdroj energie, který otáčí hřídelí čerpadla. Obvykle se jedná o elektromotor nebo spalovací motor.
Rychlost řidiče je pevnou charakteristikou zařízení.
Elektromotory ve Spojených státech běžně pracují s nominálními otáčkami 1800 ot./min.
Benzínové nebo naftové motory mají variabilní rozsah otáček, ale čerpadlo je dimenzováno na základě optimálního nebo nejčastějšího provozu motoru.RPM.
TentoRPMHodnota je pro výpočet posunutí kritická.
Výpočet požadovaného objemového objemu čerpadla
Se známou rychlostí průtoku a rychlostí čerpadla může inženýr vypočítat požadovaný výtlak čerpadla. Výtlak je objem kapaliny, který čerpadlo přemístí za jednu otáčku, měřený v krychlových palcích na otáčku (palce³/ot.). Jedná se o teoretickou velikost čerpadla.
Vzorec pro výpočet posunutí:Zdvihový objem (palce³/ot.) = (Průtok (GPM) x 231) / Otáčky čerpadla (ot./min.)
Příklad výpočtu: Systém vyžaduje 10 GPM a používá elektromotor běžící při 1800 ot./min.
Zdvihový objem = (10 GPM x 231) / 1800 ot./min Zdvihový objem = 2310 / 1800 Zdvihový objem = 1,28 palce³/ot.
Inženýr by hledal zubové čerpadlo s objemovým výtlakem přibližně 1,28 palce³/ot.
Určete maximální tlak systému (PSI)
Tlak, měřený v librách na čtvereční palec (PSI), představuje odpor proudění v hydraulickém systému. Je důležité si uvědomit, že čerpadlo nevytváří tlak, ale vytváří průtok. Tlak vzniká, když tento průtok narazí na zatížení nebo omezení.
Maximální tlak v systému je určen dvěma hlavními faktory:
Zatížení: Síla potřebná k pohybu předmětu (např. zvednutí závaží, upnutí součásti).
Nastavení pojistného ventilu systému: Tento ventil je bezpečnostní prvek, který omezuje tlak na maximální bezpečnou úroveň, aby chránil součásti.
Technik vybere čerpadlo, které je dimenzováno tak, aby trvale odolalo tomuto maximálnímu provoznímu tlaku.
Výpočet požadovaného vstupního výkonu v koňských silách
Konečný primární výpočet určuje vstupní výkon (HP) potřebné k pohonu čerpadla. Tento výpočet zajišťuje, že vybraný elektromotor nebo motor má dostatečný výkon k zvládnutí maximálních požadavků systému. Nedostatečný výkon způsobí zastavení nebo přehřátí pohonu.
Vzorec pro koňskou sílu:Výkon (HP) = (Průtok (GPM) x Tlak (PSI)) / 1714
Příklad výpočtu: Stejný systém vyžaduje 10 GPM a pracuje při maximálním tlaku 2500 PSI.
Koňská síla = (10 GPM x 2500 PSI) / 1714 Koňská síla = 25000 / 1714 Výkon = 14,59 HP
Systém vyžaduje řidič schopný dodávat výkon alespoň 14,59 HP. Technik by pravděpodobně zvolil motor o vyšší standardní velikosti, například 15 HP.
Úprava s ohledem na neúčinnost čerpadla
Vzorce pro výtlak a výkon předpokládají 100% účinnost čerpadla. Ve skutečnosti žádné čerpadlo není dokonalé. Neúčinnost způsobená vnitřním únikem (objemová účinnost) a třením (mechanická účinnost) znamená, že je potřeba větší výkon, než se vypočítává.
Inženýři musí upravit výpočet výkonu, aby to zohlednili. Celková účinnost čerpadla se obvykle pohybuje mezi 80 % a 90 %. Pro kompenzaci vydělí teoretický výkon odhadovanou celkovou účinností čerpadla.
Tip pro profesionály: Konzervativním a bezpečným postupem je předpokládat celkovou účinnost 85 % (nebo 0,85), pokud nejsou k dispozici údaje od výrobce.
Skutečný výkon (HP) = Teoretický výkon (HP) / Celková účinnost
Použití předchozího příkladu:Skutečný výkon HP = 14,59 HP / 0,85 Skutečný výkon v HP = 17,16 HP
Toto nastavení ukazuje skutečný požadavek na výkon. Následující tabulka ilustruje důležitost tohoto kroku.
| Typ výpočtu | Požadovaný výkon v koňských silách | Doporučený motor |
|---|---|---|
| Teoretické (100 %) | 14,59 HP | 15 koní |
| Skutečné (85 %) | 17,16 HP | 20 koní |
Pokud by se nezohlednila neefektivita, inženýr by zvolil motor o výkonu 15 HP, který by pro danou aplikaci neměl dostatečný výkon. Správná volba po úpravě je motor o výkonu 20 HP.
Zpřesnění výběru a kde koupit zubové čerpadlo
Počáteční výpočty poskytují teoretickou velikost čerpadla. Reálné provozní podmínky však vyžadují další upřesnění. Inženýři berou v úvahu faktory, jako jsou vlastnosti kapaliny a účinnost součástí, aby zajistili optimální výkon vybraného čerpadla. Tyto závěrečné kontroly jsou zásadní předtím, než se organizace rozhodne koupit zubové čerpadlo.
Jak viskozita kapaliny ovlivňuje dimenzování
Viskozita kapaliny popisuje odpor kapaliny vůči proudění, často nazývaný její hustota. Tato vlastnost významně ovlivňuje výkon a dimenzování čerpadla.
Vysoká viskozita (hustá kapalina): Hustá kapalina, jako je studený hydraulický olej, zvyšuje odpor proudění. Čerpadlo musí vynaložit větší úsilí na pohyb kapaliny, což vede k vyšším požadavkům na vstupní výkon. Technik může muset zvolit výkonnější motor, aby se zabránilo zastavení.
Nízká viskozita (řídká kapalina): Řídká kapalina zvyšuje vnitřní netěsnost neboli „prokluz“ uvnitř čerpadla. Více kapaliny proklouzává kolem zubů ozubeného kola z vysokotlaké výstupní strany na nízkotlakou vstupní stranu. To snižuje skutečný průtok čerpadla.
Poznámka: Technik se musí seznámit se specifikacemi výrobce. Datový list uvádí přijatelný rozsah viskozity pro konkrétní model čerpadla. Ignorování tohoto údaje může vést k předčasnému opotřebení nebo selhání systému. Tato informace je zásadní při přípravě na nákup zubového čerpadla.
Jak provozní teplota ovlivňuje výkon
Provozní teplota přímo ovlivňuje viskozitu kapaliny. Jak se hydraulický systém během provozu zahřívá, kapalina se stává řidší.
Technik musí analyzovat celý teplotní rozsah aplikace. Systém pracující v chladném podnebí bude mít velmi odlišné počáteční podmínky než systém pracující v horké továrně.
| Teplota | Viskozita kapaliny | Vliv na výkon čerpadla |
|---|---|---|
| Nízký | Vysoká (tlustá) | Zvýšený požadavek na výkon; riziko kavitace. |
| Vysoký | Nízký (tenký) | Zvýšený vnitřní skluz; snížená objemová účinnost. |
Výběr čerpadla musí splňovat požadavky na nejnižší viskozitu (nejvyšší teplotu), aby byl zajištěn požadovaný průtok. To je klíčový faktor pro každého, kdo hledá zubové čerpadlo pro náročné prostředí.
Zohlednění objemové účinnosti
Vzorec pro výtlak vypočítává teoretický výkon čerpadla. Objemová účinnost ukazuje jeho skutečný výkon. Je to poměr skutečného průtoku dodávaného čerpadlem k jeho teoretickému průtoku.
Skutečný průtok (GPM) = Teoretický průtok (GPM) x Objemová účinnost
Objemová účinnost nikdy není 100% kvůli vnitřnímu úniku. Tato účinnost klesá s rostoucím tlakem v systému, protože vyšší tlak nutí více kapaliny proklouznout kolem ozubených kol. Typické nové zubové čerpadlo má objemovou účinnost 90–95 % při jmenovitém tlaku.
Příklad: Čerpadlo má teoretický výkon 10 GPM. Jeho objemová účinnost při provozním tlaku je 93 % (0,93).
Skutečný průtok = 10 GPM x 0,93 Skutečný průtok = 9,3 GPM
Systém bude přijímat pouze 9,3 GPM, nikoli plných 10 GPM. Technik musí zvolit čerpadlo s mírně větším objemem, aby kompenzoval tuto ztrátu a dosáhl cílového průtoku. Tato úprava je nezbytným krokem před zakoupením zubového čerpadla.
Nejlépe hodnocení výrobci a dodavatelé
Výběr čerpadla od renomovaného výrobce zaručuje kvalitu, spolehlivost a přístup k podrobným technickým údajům. Inženýři těmto značkám důvěřují pro jejich robustní výkon a komplexní podporu. Pokud je čas koupit zubové čerpadlo, začít s těmito názvy je rozumná strategie.
Přední výrobci zubových čerpadel:
• Parker Hannifin: Nabízí širokou škálu litinových a hliníkových zubových čerpadel známých svou odolností.
• Eaton: Dodává vysoce účinná zubová čerpadla, včetně modelů určených pro náročné mobilní a průmyslové aplikace.
• Bosch Rexroth: Známý pro precizně navržená vnější zubová čerpadla, která poskytují vysoký výkon a dlouhou životnost.
• HONYTA: Dodavatel nabízející širokou škálu zubových čerpadel, která vyvažují výkon s cenovou efektivitou.
• Permco: Specializuje se na vysokotlaká hydraulická zubová čerpadla a motory.
Tito výrobci poskytují rozsáhlé datové listy s výkonnostními křivkami, hodnocením účinnosti a rozměrovými výkresy.
Klíčová kritéria pro nákup
Konečné rozhodnutí o koupi zahrnuje více než jen porovnání objemu a výkonu. Technik musí ověřit několik klíčových kritérií, aby zaručil kompatibilitu a dlouhodobý úspěch. Důkladná kontrola těchto detailů je posledním krokem před nákupem zubového čerpadla.
Ověřte výkonnostní parametry: Zkontrolujte, zda maximální trvalý jmenovitý tlak čerpadla překračuje požadovaný tlak systému.
Zkontrolujte fyzické specifikace: Ujistěte se, že montážní příruba čerpadla, typ hřídele (např. s perem, drážkovaná) a velikosti portů odpovídají konstrukci systému.
Ověřte kompatibilitu kapalin: Ověřte, zda jsou těsnicí materiály čerpadla (např. Buna-N, Viton) kompatibilní s použitou hydraulickou kapalinou.
Prohlédněte si technické listy výrobce: Analyzujte výkonnostní křivky. Tyto grafy ukazují, jak se průtok a účinnost mění s rychlostí a tlakem, a poskytují tak skutečný obraz o schopnostech čerpadla.
Zvažte pracovní cyklus: Čerpadlo pro nepřetržitý provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu může vyžadovat větší robustnost než čerpadlo používané pro občasné úkoly.
Pečlivé posouzení těchto bodů zajistí výběr správné součásti. Tato pečlivost zabraňuje nákladným chybám a prostojům systému po zakoupení zubového čerpadla.
Správné dimenzování zubového čerpadla je zásadní pro optimální výkon a dlouhou životnost hydraulického systému. Technik se k dosažení tohoto cíle řídí jasným postupem.
Nejprve vypočítají požadovaný zdvihový objem a výkon.
Dále tyto výpočty upřesňují z hlediska účinnosti, viskozity a teploty.
Nakonec si zakoupí čerpadlo od renomovaného dodavatele, jako je HONYTA nebo Parker, které přesně odpovídá specifikacím.
Čas zveřejnění: 29. října 2025