Công thức tính công suất bơm thủy lực

Công suất bơm thủy lực được xác định bằng công thức sau:

 Trong đó:

• P1 = POWER (Kw)
• p  = áp xuất (bar )
• Q  = Lưu lượng (lit/ min)
• hiệu suất: là hiệu suất truyền động cơ khí và thủy lực giữa động cơ, bơm và giảm chấn, thông thường hiệu suất truyền động khoảng 80% (hệ số an toàn), Hiệu suất càng cao thì càng hiệu quả trong truyền động.

hoặc Công suất (kW) = Lưu lượng (lít/ phút) x Áp suất làm việc (bar) / (600 x hiệu suất)

*Ví du:

Tính công suất bộ nguồn của cẩu gắp gỗ:

• Áp suất: 350 bar.
• Sử dụng bơm piston 63 cc (giả sử sử dụng động cơ điện 4 cực 1400 vòng/phút). Lúc này lưu lượng sẽ là (63 x 1400)/1000 = 88,2 lít/phút.
• Hiệu suất 80% (100/80)

Câu hỏi đặt ra: Liệu chúng ta có thể sử dụng motor 37Kw được không? (chắc chắn không ai muốn tăng lên 45Kw vì Chúng ta phải mất thêm tiền để mua motor có công suất lớn hơn. Điều này sẽ làm tiêu tốn điện năng trong quá trình sử dụng)

=> Trả lời: Điều này hoàn toàn có thể được với một số phương án sau dây

+ PA1: Giảm lưu lượng của bơm từ 63cc về 43cc. Việc chọn bơm nhỏ hơn sẽ làm cẩu nâng hoạt động chậm hơn.

+ PA2: Giảm áp suất yêu cầu, để giảm được áp suất 350 bar xuống 300 bar. Để giảm được áp suất chúng ta cần phải thay đổi điểm đặt của xi lanh và tăng hành trình lên (dựa trên tính toán của kết cấu) cho phù hợp. Lúc này tốc độ của cầu nâng cũng sẽ chậm lại tương ứng.

Chúng ta thấy rằng theo định luật bảo toàn năng lượng, chúng ta không thể nào giữ nguyên mong muốn về lực, thời gian đáp ứng mà có thể giảm công suất được. Tuy nhiên chúng ta có thể “ăn gian” độ quá tải của động cơ để có thể tính toán trong trường hợp này.

Trong thực tế, tùy từng loại động cơ (động cơ đốt trong, động cơ điện…) điều có khả năng chịu được quá tải từ 10 – 30% trong khoản thời gian nhất định, độ quá tải càng cao thì thời gian chịu được quá tải càng ngắn.

Khi tính độ quá tải mọi người phải hiểu thật kỹ về đặc tính tải của thiết bị của mình. Nếu thỏa mãn đặt tính quá tải của motor thì chúng ta vẫn có thể sử dụng được. Vì phần lớn các tải của ứng dụng thủy lực là quá tải cục bộ.

Ứng Dụng:

Như cẩu gắp gỗ nâng ở trường hợp trên, áp suất yêu cầu tối đa là 350 bar. Nhưng thực tế áp suất này chỉ yêu cầu trong khoảng thời gian 10 – 15 giây đầu tiên. Khi bàn nâng khởi động rồi đi lên trọng tâm tải sẽ dịch chuyển. Từ đó, lực yêu cầu tác dụng lên xi lanh thủy lực sẽ giảm đi đáng kể. Tương tự các máy ép thủy lực cũng vậy, lực ép tối đa thường yêu cầu diễn ra trong vòng 5 giây cuối của chu trình ép. 

Tuy nhiên có một số ứng dụng toàn tải hoặc bán tải thì chúng ta không thể áp dụng. Nếu muốn giảm công suất động cơ và tăng hiệu quả công việc chúng ta bắt buộc phải sử dụng giải pháp bơm nhiều tầng hoặc bơm thay đổi đổi lưu lượng theo tải.

Tính công suất tiêu thụ của hệ thống thủy lực

Công được tính bởi lực thực hiện trong một quãng đường nhất định:

Công = Lực x Khoảng cách

Công suất được tính bằng giá trị công thực hiện để hoàn tất thao tác trong một khoảng thời gian:

Công suất = Công / Thời gian hoặc Công suất = (Lực x Quãng đường ) / Thời gian

Nếu là hệ thống truyền động thủy lực, lực và tốc độ sẽ được tính bằng áp suất (PSI) và lưu lượng (GPM). Công thức tính công suất:

HP = GPM x PSI x 0.000583

Trong đó: 0,000583 là hệ số chuyển đổi đơn vị đo.

Khi vận hành sẽ dùng một bơm thủy lực với lưu lượng cố định là 30GPM để quay một motor thủy lực với tốc độ được giữ nguyên.

Lúc này, lực cản của motor và lưu lượng là giá trị để tính áp suất của hệ thống. Và chỉ có áp suất để vận hành tải mới được tính. Áp suất cần thiết được tính là 1.300PSI. Đối với trường hợp này, áp suất này cũng sẽ biến thiên cùng với sự thay đổi của tải, cho nên công suất cần thiết phải được xác định tại giá trị lưu lượng và áp suất lớn nhất.

Trong khi đó, van an toàn của hệ thống được đặt ở giá trị 200PSI, cao hơn áp suất cần thiết để truyền được tải tối đa theo mục đích. Từ đó, van an toàn có thể tính được áp suất tối đa mà hệ thống đạt tới. Trong hình 2, dầu không thể chảy qua vì đang ở trạng thái đóng hoàn toàn. Dầu sẽ được xả về qua van an toàn.

Trong trường hợp này, công suất bơm thủy lực được xác tính bằng:

HP = GPM x PSI x 0.000583

HP = 30 GPM x 1500 PSI x 0.000583

HP = 45,000 x 0.000583

HP = 26.2

Khi hiệu suất làm việc của bơm là 100%, từ công thức ta có thể tính được công suất động cơ điện. Nhưng sự ma sát giữa bộ phận chuyển động và sự rò rỉ bên trong qua các bề mặt, nên hiệu suất làm việc của bơm không thể đạt tới 100%.

Do vậy, động cơ điện sẽ có công suất lớn hơn để có thể dẫn động cơ bơm dầu. Hiệu suất mà đa phần các bơm có thể đạt được vào khoảng 85% – 90%. Trong đó hiệu suất của bơm bánh răng, bơm cánh gạt thấp hơn bơm piston.

HP = GPM x PSI x 0.000583 / 0.87

HP = 30 GPM x 1500 PSI x 0.00067

HP = 30

Theo một phương thức gần chính xác, bơm cần đạt được công suất 1HP để bơm 1 GPM tại 1500PSI. Dòng dầu sẽ chảy qua van an toàn ở áp suất tổn hao 1500PS. Bởi vì nếu dòng dầu sẽ bị chặn lại bởi van khóa thì dòng dầu sẽ bị chảy ngược lại bể thông qua van an toàn. Trong hình 2, tất cả công suất sẽ biến thành nhiệt dư.

Chú ý, như trong hình 3 dòng dầu không dùng để tải thì sẽ giảm về 0 GPM hoặc xả không tải về bể chứa  với 0PSI nếu không được sử dụng.

*Lưu ý:
Toàn bộ giá trị trong bài được xác định bằng inch. Quy đổi ra mét với công thức sau:

• 1 inch = 25,4mm
• 1 GPM = 3,785l/ phút
• 1 Bar = 14,5PSI

Ứng dụng của đầu bơm thủy lực vào thực tiễn

• Đầu bơm thủy lực được áp dụng trong công nghiệp. Mục đích là tạo dòng chất lỏng áp lực lớn hỗ trợ cho công việc. Nên nó được sử dụng để nhân công, tiết kiệm sức lao động, gia tăng năng suất và sản lượng.
• Các thiết bị thủy lực được đưa vào hoạt động những năm 30 của thế kỷ XX. Nhưng phải đến thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì nó mới thực sự trở nên cần thiết và dần phổ biến.
• Các loại bơm thủy lực piston, bánh răng, cánh gạt sử dụng cho các máy nghiền, máy ép, máy xử lý vật hiệu hay trong các thang hàng, cẩu trục, băng tải,… Hỗ trợ cho cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng, chế biến gỗ, hóa chất, công nghiệp nhựa, cơ khí, hàng không, sản xuất và lắp ráp ô tô,… Nhờ vậy mà có thể nâng cao hiệu quả chế sản xuất, tiết kiệm chi phí hơn.
• Bên cạnh đó, chúng còn được lắp đặt cho các bộ nguồn hỗ trợ xây dựng công trình, khai thác khoáng sản, vận tải hàng hóa, xử lý rác thải, các nhà máy thủy điện, nhiệt điện,… Ngoài ra, còn có các bơm thủy lực mini có trong các cánh tay robot thường phục vụ cho lĩnh vực lắp ráp như linh kiện, máy móc, dệt may,…
• Trên đây là ứng dụng và cách tính công suất bơm thuỷ lực. Mong rằng các kiến thức trên từ Phòng kỹ thuật Công ty Đức Anh sẽ giúp Quý khách hàng và bạn tính toán một cách nhanh chóng và dễ dàng. Qua đó, chọn mua được loại bơm phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.