puissance sur arbre

La puissance sur l'arbre (SHP) est la puissance mécanique délivrée par un arbre rotatif, mesurée en chevaux-vapeur. C'est ce qui sort d'un moteur pour effectuer un travail réel, par opposition à la puissance théorique que le moteur produit en interne. Une turbine, une pompe, un compresseur ou une transmission à engrenages reçoit la SHP de son arbre d'entrée et l'utilise soit pour entraîner une charge, soit pour la transformer afin de la délivrer ailleurs.

Le terme existe parce que les moteurs et les turbines produisent une puissance indiquée, la puissance développée à l'intérieur des cylindres ou du rotor, mais le frottement, la résistance de l'air et les pertes mécaniques consomment une partie de cette puissance. La puissance au frein est ce qui reste lorsqu'un moteur est connecté à un dynamomètre d'essai. La puissance sur l'arbre est l'étape suivante, la puissance disponible à l'arbre après que les boîtes de vitesses, les paliers et les joints aient pris leur part. Dans un moteur diesel marin entraînant une hélice via un réducteur, la SHP à l'arbre d'hélice est significativement inférieure à la puissance au frein du moteur, car les pertes d'engrenage sont réelles et mesurables.

Les variantes dépendent de ce qui se trouve entre la source d'énergie et la charge. Un ventilateur à entraînement direct sur un moteur a une SHP élevée par rapport à la puissance nominale du moteur, car les pertes sont minimes. Une transmission industrielle fortement engrenée peut perdre 3 à 5 % de la puissance d'entrée par engrenage, de sorte qu'un moteur de 1000 chevaux-vapeur au frein alimentant une boîte de vitesses à quatre étages pourrait ne délivrer que 900 SHP à l'arbre de sortie. Les accouplements hydrauliques, les entraînements magnétiques et les transmissions hydrauliques introduisent des pertes supplémentaires; leur efficacité est publiée et doit être prise en compte pour la conception du système.

La SHP est essentielle dans la sélection des pompes et des compresseurs. Une pompe centrifuge évaluée à 200 gallons par minute à 100 pieds de hauteur manométrique nécessite une entrée SHP spécifique; sous-dimensionner le moteur ou surestimer l'efficacité du moteur entraînera de la cavitation, des surtensions ou un calage. Dans les turbomachines, la SHP est le pont entre la conception aérodynamique ou hydraulique et l'alimentation électrique ou mécanique. Les sociétés de classification marine et les normes API exigent que les calculs de SHP tiennent compte de toutes les pertes connues et incluent un facteur de service, généralement de 1,15 pour les pompes, afin de garantir que le système fonctionne tout au long de sa durée de vie.

Le nom reflète l'utilisation historique du cheval-vapeur comme unité liée à la rotation physique de l'arbre. La mesure moderne utilise le couple et la vitesse de rotation, combinés comme Puissance (kW) = (Couple (N·m) × Vitesse (tr/min)) / 9550, mais le cheval-vapeur persiste dans les applications marines, de production d'énergie et industrielles héritées. La SHP reste distincte de la puissance électrique d'entrée consommée; un moteur électrique de 1500 kW (environ 2000 ch) à 90 % d'efficacité ne délivre que 1350 kW (1800 ch) en tant que SHP à l'équipement entraîné.