Калькулятор подачи гидронасоса: расход по рабочему объёму и оборотам, мощность и КПД

Подача насоса — первое число, которое нужно, чтобы понять, почему экскаватор стал медленным, подобрать насос на замену без номера или проверить, хватит ли мощности двигателя под новый насос. Калькулятор считает теоретическую и фактическую подачу по рабочему объёму и оборотам, мощность, которую насос заберёт у двигателя, и объёмный КПД по результатам замера расхода. Пользуются им гидравлики, механики и снабженцы, которым продавец называет насос «на 190 литров», а на шильдике написано «95 см³».

Какие данные нужны

• Рабочий объём Vg, см³/об — с шильдика насоса или из спецификации (для сдвоенных насосов — на каждую секцию). У аксиально-поршневых насосов с регулятором это максимальный рабочий объём; фактический меняется углом наклона шайбы.
• Обороты вала насоса n, об/мин — обороты двигателя на рабочем режиме, умноженные на передаточное число привода (у большинства экскаваторов насос сидит на двигателе напрямую, у части погрузчиков и кранов — через раздаточную коробку).
• Объёмный КПД ηv — для нового насоса 0,92–0,97 (аксиально-поршневые), 0,85–0,93 (шестерённые); калькулятор берёт 0,95 по умолчанию.
• Рабочее давление p, МПа или бар — для расчёта мощности и момента.
• При диагностике — замеренный расход на расходомере при заданном давлении и оборотах.

Как читать результат

Калькулятор выдаёт теоретическую подачу, фактическую с учётом КПД, гидравлическую мощность и мощность на валу (с общим КПД), момент на валу и — при замере — фактический объёмный КПД. Если он ниже 0,8–0,85 при рабочем давлении и горячем масле, насос изношен: обычно это пара «блок цилиндров — распределительный диск» или башмаки поршней. Падение подачи заметно по росту времени цикла; как отличить износ насоса от других причин — в инструкции о признаках неисправности гидронасоса.

Фактический КПД зависит от давления: на холостом (низкое давление) даже изношенный насос показывает почти полную подачу, поэтому замер делают под нагрузкой, через нагрузочный клапан расходомера, при температуре масла 50–60 °C.

Типичные ошибки

• Считать подачу по оборотам холостого хода или максимальным без нагрузки: у экскаваторов рабочие обороты — 1 800–2 100 об/мин, а при включении регулятора мощности насос снижает рабочий объём.
• Складывать подачи двух секций сдвоенного насоса и сравнивать с расходом одной линии: в стандартном режиме каждая секция питает свои контуры и объединяется только на определённых операциях.
• Сравнивать насос по л/мин без давления: 200 л/мин при 35 МПа — это 117 кВт, и двигатель на 90 кВт такой насос в полном режиме не потянет (регулятор мощности это и ограничивает).
• Менять насос, не сделав замер: та же «медленная гидравлика» бывает из-за предохранительного клапана, перетечек в распределителе и цилиндрах, засорённого всасывания — см. инструкцию по поиску причины.

Если замер показал износ — пришлите фото шильдика насоса и модель машины: подберём новый, восстановленный насос или ремкомплект под ваш серийный номер.

Формулы

Теоретическая подача (л/мин) = Рабочий объём (см³/об) × Обороты (об/мин) / 1000

Фактическая подача (л/мин) = Теоретическая подача × Объёмный КПД ηv

Объёмный КПД по замеру = Замеренный расход / Теоретическая подача

Гидравлическая мощность (кВт) = Подача (л/мин) × Давление (МПа) / 60 = Подача (л/мин) × Давление (бар) / 600

Мощность на валу насоса (кВт) = Гидравлическая мощность / Общий КПД ηобщ

Момент на валу (Н·м) = Рабочий объём (см³/об) × Перепад давления (бар) / (20 × π × Гидромеханический КПД ηгм) ≈ Vg × Δp / (62,8 × ηгм)

Обороты вала насоса = Обороты двигателя × Передаточное число привода

Пример: насос 100 см³/об при 2 000 об/мин: теоретическая подача = 100 × 2 000 / 1000 = 200 л/мин; при ηv = 0,95 — 190 л/мин. При давлении 30 МПа гидравлическая мощность = 190 × 30 / 60 = 95 кВт; при ηобщ = 0,88 на валу потребуется 108 кВт — у сдвоенного насоса это уже больше, чем отдаёт двигатель 20-тонного экскаватора, поэтому регулятор мощности ограничивает произведение давления на подачу. Момент на валу при 300 бар и ηгм = 0,93: 100 × 300 / (62,8 × 0,93) ≈ 514 Н·м. Если расходомер под нагрузкой при тех же оборотах показал 150 л/мин, объёмный КПД = 150 / 200 = 0,75 — насос изношен.

Справочные значения КПД

Значения — обобщение каталогов производителей (Bosch Rexroth, Danfoss, Kawasaki, Parker) для номинальных оборотов и давления при вязкости масла около 30–40 мм²/с; при холодном густом масле объёмный КПД выше, но растут механические потери, при горячем жидком — наоборот. Предельным для продолжения эксплуатации обычно считают ηv около 0,80–0,85 под рабочим давлением.

Порядок замера подачи

1. Прогреть масло до 50–60 °C, проверить уровень и состояние фильтров.
2. Подключить расходомер с нагрузочным клапаном в напорную линию секции насоса (или использовать штатный контрольный порт и инструкцию производителя по тесту).
3. Замерить расход при рабочих оборотах двигателя без нагрузки и при ступенчатом повышении давления до рабочего; записать обороты по монитору машины.
4. Посчитать объёмный КПД на каждой ступени: заметное падение подачи с ростом давления — внутренние перетечки.
5. Сравнить с паспортной характеристикой: у насосов с регулятором мощности падение подачи при высоком давлении — штатное; изношенность видна по подаче при среднем давлении и по дренажному расходу из корпуса (у аксиально-поршневых насосов рост дренажа — прямой признак износа).

Безопасность: работы под давлением до 40 МПа; расходомер и рукава должны быть рассчитаны на давление контура с запасом, подключение — только на заглушённом двигателе со сброшенным давлением в системе и гидроаккумуляторе.

Допущения

• Формулы — для объёмных насосов; для насосов с регулятором рабочий объём в расчёте — максимальный, реальный зависит от режима и давления.
• КПД по умолчанию относятся к новому насосу; калькулятор не учитывает вязкость масла и температуру.
• Мощность на валу рассчитана для одной секции; для сдвоенных и строенных насосов суммируйте секции с учётом того, как регулятор мощности ограничивает их общую мощность.
• Калькулятор не заменяет тест по методике производителя: пороги для конкретной модели насоса — в руководстве по ремонту.