Як розрахувати потужність гідравлічного насоса: формула та таблиця

Потужність гідравлічного насоса безпосередньо пов’язана з двома основними параметрами гідросистеми — тиском і витратою робочої рідини. Що більше оливи потрібно подати за одиницю часу та що вищий тиск, то більшої потужності потребує насос.

На практиці такий розрахунок потрібен під час підбору гідравлічного насоса, електродвигуна для маслостанції, проєктування преса, гідроциліндрового приводу, верстата або іншого гідравлічного обладнання. При цьому поширена помилка — орієнтуватися лише на тиск. Насос на 700 бар не обов’язково потребує потужнішого двигуна, ніж насос на 200 бар: усе залежить від витрати.

Нижче наведені формули та готова таблиця потужності гідравлічного насоса залежно від тиску та продуктивності, за допомогою якої можна швидко виконати попередній розрахунок.

Формула розрахунку потужності гідравлічного насоса

Якщо тиск відомий у барах, а витрата — в літрах за хвилину, теоретична гідравлічна потужність розраховується за формулою:

P = p × Q / 600

де:

• P — гідравлічна потужність, кВт;
• p — перепад тиску, бар;
• Q — витрата робочої рідини, л/хв;
• 600 — коефіцієнт перерахунку одиниць.

Наприклад, насос забезпечує витрату 40 л/хв при тиску 160 бар:

P = 160 × 40 / 600 = 10,67 кВт

Тобто потік оливи має гідравлічну потужність приблизно 10,7 кВт.

Важливо розуміти: це ідеальна гідравлічна потужність. Реальному насосу потрібно більше механічної потужності на валу через внутрішні втрати.

Таблиця потужності гідравлічного насоса за тиском і витратою

Витрата, л/хв	100 бар, кВт	160 бар, кВт	200 бар, кВт	250 бар, кВт	300 бар, кВт	700 бар, кВт
5	0,83	1,33	1,67	2,08	2,50	5,83
10	1,67	2,67	3,33	4,17	5,00	11,67
20	3,33	5,33	6,67	8,33	10,00	23,33
30	5,00	8,00	10,00	12,50	15,00	35,00
40	6,67	10,67	13,33	16,67	20,00	46,67
50	8,33	13,33	16,67	20,83	25,00	58,33
60	10,00	16,00	20,00	25,00	30,00	70,00
80	13,33	21,33	26,67	33,33	40,00	93,33
100	16,67	26,67	33,33	41,67	50,00	116,67
120	20,00	32,00	40,00	50,00	60,00	140,00
150	25,00	40,00	50,00	62,50	75,00	175,00
200	33,33	53,33	66,67	83,33	100,00	233,33

Як розрахувати потужність двигуна для гідравлічного насоса

Реальний насос має механічні, гідравлічні та об’ємні втрати. Тому потужність, яку потрібно передати на вал насоса, буде більшою за корисну гідравлічну потужність.

Формула:

P_вал = p × Q / (600 × η)

де η — загальний ККД гідравлічного насоса.

Приклад

Маємо:

• 40 л/хв;
• 160 бар;
• ККД насоса — 0,85.

Гідравлічна потужність:

160 × 40 / 600 = 10,67 кВт

Необхідна потужність на валу:

10,67 / 0,85 = 12,55 кВт

Отже, насос потребує приблизно 12,6 кВт механічної потужності на валу.

Орієнтовна потужність на валу при ККД 85%

Витрата, л/хв	Тиск, бар	Гідравлічна потужність, кВт	Потужність на валу при η = 0,85, кВт
10	100	1,67	1,96
20	160	5,33	6,27
20	200	6,67	7,84
30	200	10,00	11,76
40	160	10,67	12,55
40	250	16,67	19,61
50	200	16,67	19,61
60	250	25,00	29,41
80	200	26,67	31,37
100	250	41,67	49,02

Чому не можна визначати потужність лише за тиском

Розглянемо два приклади.

1 л/хв при 700 бар:

700 × 1 / 600 = 1,17 кВт

100 л/хв при 100 бар:

100 × 100 / 600 = 16,67 кВт

Попри те що тиск у другій системі у сім разів менший, її гідравлічна потужність значно більша через високу витрату.

Як розрахувати потужність, якщо тиск зазначений у МПа

Оскільки:

1 МПа = 10 бар

можна застосовувати формулу:

P = p × Q / 60

Наприклад:

25 МПа × 40 л/хв / 60 = 16,67 кВт

Яка потужність потрібна для насоса 20 л/хв

• 100 бар — 3,33 кВт;
• 160 бар — 5,33 кВт;
• 200 бар — 6,67 кВт;
• 250 бар — 8,33 кВт;
• 300 бар — 10 кВт;
• 700 бар — 23,33 кВт.

Яка потужність потрібна для насоса 50 л/хв

• 100 бар — 8,33 кВт;
• 160 бар — 13,33 кВт;
• 200 бар — 16,67 кВт;
• 250 бар — 20,83 кВт;
• 300 бар — 25 кВт.

Яка потужність потрібна для насоса 100 л/хв

• 100 бар — 16,67 кВт;
• 160 бар — 26,67 кВт;
• 200 бар — 33,33 кВт;
• 250 бар — 41,67 кВт;
• 300 бар — 50 кВт.

Що означає ККД гідравлічного насоса

У реальному насосі частина механічної енергії втрачається через внутрішні витоки, тертя та гідромеханічні опори.

Тому розрізняють:

• об’ємний ККД — характеризує втрати подачі через внутрішні витоки;
• гідромеханічний ККД — враховує механічні та гідравлічні втрати;
• загальний ККД — характеризує загальну ефективність перетворення механічної енергії в гідравлічну.

Як розрахувати подачу насоса за робочим об’ємом та обертами

Якщо відомі робочий об’єм насоса та частота обертання:

Q_теор = V × n / 1000

Для фактичної подачі:

Q = V × n × η_v / 1000

де:

• V — робочий об’єм, см³/об;
• n — частота обертання, об/хв;
• η_v — об’ємний ККД.

Наприклад, насос 40 см³/об при 1500 об/хв теоретично забезпечує:

40 × 1500 / 1000 = 60 л/хв

Як підібрати електродвигун для гідронасоса

1. Визначити максимальну фактичну подачу насоса.
2. Визначити максимальний робочий перепад тиску.
3. Розрахувати гідравлічну потужність.
4. Врахувати загальний ККД насоса.
5. Визначити необхідну механічну потужність на валу.
6. Перевірити режим роботи.
7. Врахувати пускові та короткочасні перевантаження.
8. Вибрати відповідну стандартну потужність електродвигуна.

Механічна та електрична потужність двигуна — не одне й те саме

Якщо на електродвигуні зазначено 15 кВт, зазвичай мається на увазі механічна потужність, яку двигун може віддати на валу.

З електромережі він споживатиме більше через власні втрати.

Ланцюг перетворення енергії виглядає так:

електрична енергія → електродвигун → механічна потужність на валу → гідронасос → гідравлічна потужність

Основні помилки під час розрахунку

• враховувати лише тиск і не враховувати витрату;
• не враховувати ККД гідронасоса;
• плутати бар і МПа;
• вважати, що максимальна подача завжди доступна при максимальному тиску;
• плутати механічну потужність двигуна з його електричним споживанням;
• не враховувати режим та тривалість максимального навантаження.

Коротка пам’ятка

Гідравлічна потужність:

P = p × Q / 600

Потужність на валу:

P_вал = p × Q / (600 × η)

Якщо тиск у МПа:

P = p × Q / 60

Подача насоса:

Q = V × n × η_v / 1000

Щоб правильно розрахувати потужність гідравлічного насоса, потрібно знати не лише робочий тиск, а й витрату робочої рідини.

Формула P = p × Q / 600 дозволяє швидко визначити теоретичну гідравлічну потужність. Для підбору двигуна необхідно додатково врахувати загальний ККД насоса та реальний режим експлуатації.

Наприклад, потік 40 л/хв при 160 бар відповідає приблизно 10,67 кВт гідравлічної потужності. За ККД насоса 85% необхідна механічна потужність на валу зростає приблизно до 12,55 кВт.

Під час остаточного підбору гідравлічної станції або окремого насоса також потрібно враховувати характеристики електродвигуна, втрати тиску, температуру та в’язкість оливи, тривалість навантаження і робочі характеристики конкретного обладнання.