Электродвигатель насоса гидравлического пресса: выбор по давлению, подаче и рабочему циклу

Двигатель насоса гидравлического пресса выбирают не перемножением максимального давления на максимальную подачу пресса, а по мощности, которую насос действительно потребляет на каждом шаге цикла. В момент прессования давление высокое, но подача малая; при быстром подводе подача большая, а давление низкое. Для правильного выбора сначала находят мощность по шагам, а затем вместе оценивают максимальное значение и эквивалентную мощность, отражающую средний нагрев за цикл.

В этой статье мы сосредоточимся не на механических деталях соединения двигателя с насосом, а на расчёте мощности и рабочем цикле.

Основная зависимость мощности насоса

Мощность, которую гидронасос требует на валу, прямо пропорциональна подаче и давлению нагнетаемого масла. Практическая формула:

Мощность на валу (кВт) = Давление (бар) × Подача (л/мин) / (600 × полный КПД насоса)

Полный КПД включает объёмные и механические потери насоса; для шестерённых и пластинчатых насосов его обычно принимают 0,80–0,90, для поршневых — несколько выше. Точное значение указано в технических данных производителя насоса.

Подача зависит и от частоты вращения двигателя. Подача насоса постоянного рабочего объёма:

Подача (л/мин) ≈ Рабочий объём (см³/об) × Частота вращения двигателя (об/мин) / 1000 × объёмный КПД

В гидростанциях распространены четырёхполюсные двигатели; под нагрузкой они вращаются примерно с частотой 1450–1480 об/мин. Насос 10 см³/об при 1460 об/мин подаёт без учёта потерь около 14,6 л/мин. Большинство насосов рассчитаны на этот диапазон частот; прежде чем ставить двухполюсный двигатель, уточните у производителя максимально допустимую частоту вращения и условия всасывания.

Цикл пресса: каждый шаг — своя нагрузка

Типичный цикл гидравлического пресса состоит из четырёх-пяти шагов. На каждом шаге меняются давление и подача, а значит, и нагрузка на двигатель.

• Быстрый подвод: цилиндр без нагрузки быстро опускается до штампа. Подача большая, давление — лишь достаточное для преодоления трения и веса.
• Прессование (рабочий ход): штамп касается детали, и давление быстро растёт до заданного значения. Скорость падает, подача уменьшается.
• Выдержка под давлением: деталь удерживается под давлением заданное время. Насос лишь компенсирует утечки; в зависимости от схемы мощность низкая или средняя.
• Сброс давления и обратный ход: давление снимается управляемо, цилиндр возвращается вверх. Подача снова большая, давление среднее.
• Холостой ход: пока меняют деталь, насос работает на разгрузку без давления; двигатель покрывает только потери холостого хода.

В простой схеме с одним насосом постоянного рабочего объёма насос подаёт одинаковый расход на всех шагах, а излишек масла уходит в бак через предохранительный клапан. Во время прессования это означает полную подачу при высоком давлении, и мощность двигателя становится очень большой. Поэтому прессы чаще всего проектируют с двухступенчатой схемой:

• Сдвоенный насос (высокого и низкого давления): насос большой подачи низкого давления работает при быстром подводе; при росте давления разгрузочный клапан переводит его на слив, и прессование выполняет насос малой подачи высокого давления.
• Регулируемый насос с регулятором давления: при достижении заданного давления насос сам уменьшает рабочий объём; на шагах прессования и выдержки мощность заметно снижается.

От выбранной схемы мощность двигателя может отличаться в два-три раза. Прежде чем выбирать двигатель, обязательно изучите гидравлическую схему или таблички насосов.

Пиковая и эквивалентная мощность

После того как найдены мощности по шагам цикла, задают два отдельных вопроса:

• Обеспечивает ли двигатель мощность самого тяжёлого шага? В самый трудный момент цикла двигатель не должен терять скорость и опрокидываться. Асинхронный двигатель имеет кратковременный запас момента сверх номинального, но постоянно опираться на этот запас неправильно. Значения пускового и максимального момента приведены в техническом и продуктовом каталоге 2026.
• Насколько двигатель нагревается за цикл? Нагрев обмотки связан с квадратом тока. Поэтому для характеристики цикла используют не среднее арифметическое, а среднеквадратичную (эквивалентную) мощность:

Эквивалентная мощность = √( Σ (Мощность шага² × Длительность шага) / Длительность цикла )

Номинальная мощность двигателя не должна быть меньше эквивалентной; мощность самого тяжёлого шага также должна оставаться в пределах безопасного кратковременного запаса двигателя. Если цикл короткий и повторяется непрерывно, двигатель нагревается почти как в продолжительном режиме S1; если пресс часами простаивает и прессует лишь изредка, картина иная. Поэтому важно указать при заказе длительность цикла и число ходов в час.

Гипотетический пример расчёта: пресс со сдвоенным насосом

Значения ниже гипотетические и выбраны только для того, чтобы показать ход расчёта. Полный КПД насоса принят равным 0,85 на всех шагах; цикл длится 30 секунд.

В этом цикле мощность самого тяжёлого шага составляет около 7,4 кВт, а эквивалентная мощность — около 4,6 кВт. Хотя по эквивалентной мощности кажется достаточным двигатель 5,5 кВт, 7,4 кВт при прессовании постоянно загоняли бы его в зону перегрузки по моменту. Поэтому выбирают четырёхполюсный двигатель 7,5 кВт: самый тяжёлый шаг остаётся в пределах номинальной мощности, а запас по нагреву сохраняется.

Если бы тот же пресс был спроектирован с одним постоянным насосом, подающим 60 л/мин при 250 бар, мощность на валу превысила бы 29 кВт. Выбор только по формуле «максимальное давление × максимальная подача» без знания цикла может сделать двигатель вчетверо больше необходимого; и наоборот, если у пресса со сдвоенным насосом смотреть только на шаг прессования и забыть обратный ход, двигатель может оказаться слишком слабым.

Пуск, компоновка и условия среды

• Пуск без нагрузки: в гидростанциях двигатель должен запускаться, когда насос работает на разгрузку без давления. Пуск с насосом под давлением затягивает пусковой ток и затрудняет переключение при пуске «звезда-треугольник».
• Направление вращения: большинство насосов однонаправленные; обратное вращение быстро их повреждает. При первом пуске направление проверяют кратковременным включением.
• Монтаж: в гидростанциях прессов двигатель обычно устанавливают вертикально или горизонтально на крышку бака через фонарь. Согласно общей информации на нашем сайте, исполнения B3, B5, B14, B34, B35 и вертикальные V1/V3/V5/V6/V15 предлагаются в зависимости от габарита; размер фланца подтверждается при заказе.
• Нагрев: двигатель на баке разделяет тепло нагревающегося масла и станции. Компонуйте установку так, чтобы вентилятор двигателя забирал свободный воздух; не направляйте на двигатель горячий выход маслоохладителя.
• Безопасность: двуручное управление, ограждения и предохранительные клапаны пресса — ответственность изготовителя машины; выбор двигателя эти устройства не меняет.

Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены смотрите в разделе онлайн-продаж. Общая информация о гидравлических применениях — на странице электродвигатели для гидравлических насосов.

Примеры моделей

Ниже приведены примеры четырёхполюсных моделей в чугунном корпусе, часто применяемых в гидростанциях прессов. Все имеют IP55, изоляцию класса F и питание 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц.

• 132M-4: 7,5 кВт, 1460 об/мин, IEC 132M, 14,3 А при 400 В, 49,1 Нм. Для пресса со сдвоенным насосом из примера расчёта.
• 160M-4: 11 кВт, 1465 об/мин, IEC 160M, 20,4 А при 400 В, 71,7 Нм. Для циклов с более длительным прессованием или большей подачей обратного хода.
• 160L-4: 15 кВт, 1465 об/мин, IEC 160L, 27,3 А при 400 В, 97,8 Нм. Для прессов с крупными штампами и коротким циклом.

Итог и данные для коммерческого предложения

При выборе двигателя гидравлического пресса рассчитывайте каждый шаг цикла отдельно и вместе оценивайте мощность самого тяжёлого шага и эквивалентную мощность. Запрашивая предложение, отправьте:

• Гидравлическую схему или таблички насосов (рабочий объём, тип, максимальное давление)
• Шаги цикла: давление, подачу или скорость цилиндра и длительность каждого шага
• Число ходов в час и время работы в сутки
• Монтажное исполнение (фонарь, размер фланца) и вертикальную или горизонтальную компоновку
• Напряжение сети и способ пуска; при замене — фото таблички старого двигателя

Отправьте фото таблички вашего двигателя, его частоту вращения и данные о монтаже через страницу отправки таблички и запросите предложение на подходящую модель. Сравнить модели можно в разделе купить электродвигатель, а с вопросами пишите нам через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

Нужно ли рассчитывать двигатель гидропресса по максимальному давлению и максимальной подаче?

Оба значения возникают одновременно только в схеме с одним постоянным насосом. Для прессов со сдвоенным или регулируемым насосом каждый шаг считают отдельно; иначе двигатель получается намного больше необходимого.

Почему эквивалентная мощность отличается от средней арифметической?

Нагрев двигателя связан с квадратом тока. Короткие, но мощные шаги вносят в нагрев больший вклад, чем показывает среднее значение; поэтому используют среднеквадратичную величину.

Можно ли поставить на насос пресса двухполюсный двигатель, чтобы увеличить подачу?

Подача растёт с частотой вращения, но в той же пропорции растёт и мощность. Нельзя менять частоту вращения, не подтвердив у производителя максимально допустимую частоту насоса и условия всасывания.

Что проверить, если двигатель проседает по оборотам при прессовании?

Рассчитайте мощность шага прессования по его давлению и подаче и сравните её с мощностью двигателя. Проверьте также падение напряжения и настройку предохранительного клапана.