Tribological Performance of a Gerotor Pump with a Prototype Plastic Casing

• Autorzy: Bednarczyk Sławomir

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.2478

Warianty tytułu

PL

Tribologiczne aspekty pracy pompy gerotorowej z prototypowym korpusem wykonanym z tworzywa sztucznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Gear pump casings, gerotor pumps included, are typically made of aluminium alloys, especially in systems operating under medium and high working medium pressures, while in the case of low working medium pressure, plastic casings can be used. Material selection for the pump casing involves deciding between higher mechanical strength with increased casing weight and lower weight with reduced mechanical strength. The pump’s operating temperature is also an important factor. The paper compares two gerotor pump casing types, focusing on the assessment of the their tribological performance. The author conducted volumetric efficiency tests to assess the feasibility of using plastic, taking into account both the pressure generated in the working medium and working medium viscosity influenced by the operating temperature.

PL

W pompach zębatych, w tym w pompach gerotorowych, korpusy wykonywane są zwykle ze stopów alumi nium zwłaszcza w przypadku średnich i wysokich ciśnień tłoczonego czynnika roboczego. Stosując czyn nik roboczy, w którym generowane jest niskie ciśnienie, możliwe jest zastosowanie korpusów wykonanych z tworzyw sztucznych. Dobierając materiał na korpus pompy, należy dokonać wyboru pomiędzy cięższym, ale o większej wytrzymałości mechanicznej korpusem a lżejszym, lecz o mniejszej wytrzymałości mecha nicznej. Istotnym czynnikiem jest także temperatura pracy pompy. Celem pracy jest porównanie dwóch wersji wykonania korpusu pomp gerotorowej i ocena możliwości ich zastosowania pod kątem tribologicznym. Przeprowadzone badania sprawności objętościowej pozwoliły określić, czy możliwe jest zastosowanie tworzywa sztucznego nie tylko pod kątem generowanego ciśnienia w czynniku roboczym, ale także jego lepkości wynikającej z temperatury pracy.

Słowa kluczowe

EN

gerotor pump; volumetric efficiency; plastic; viscosity

PL

pompa gerotorowa; sprawność objętościowa; tworzywo sztuczne; lepkość

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 2
• Strony: 7--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fot., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bednarczyk Sławomir

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże St. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7266-344X

Bibliografia

• 1. Kumar S. P., Dr. Suman Dr. K. N. S., Ramanjaneyulu S.: A Review on Tribological PerformanceCharacteristics of Plastic Gears, International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), Volume 10, Issue 1, 2019, pp. 516–526.
• 2. Singh P. K., Siddhartha, Singh A. K.: An investigation on the thermal and wear behaviour of polymerbased spur gears, Tribology International 118, 2018, pp. 264–272.
• 3. Hasl C., Oster, P., Tobie T. et al.: Bending strength of oil-lubricated cylindrical plastic gears. Forsch Ingenieurwes 81, 2017, pp. 349–355, https://doi.org/10.1007/s10010-017-0224-2.
• 4. Illenberger C. M., Tobie, T., Stahl K.: Operating behaviour and performance of oil-lubricated plastic gears. Forsch Ingenieurwes 86, 2022, pp. 557–565, https://doi.org/10.1007/s10010-021-00513-7.
• 5. Zorko D., Kulovec S., Duhovnik J., Tavcar J.: Durability and design parameters of a Steel/PEEK gearpair, Mechanism and Machine Theory 140, 2019, pp. 825–846.
• 6. Chung-Yu T.: Gear module adjustment method for shrinkage compensation of injection moulded plastic gears using single dedicated hob, Mechanism and Machine Theory 140, 2019, pp. 233–244.
• 7. Harsha K.M., Y. Rao S., Rao D. J.: Comparison of wear behaviour of polymer spur gears using FDM process, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1168, 2021, pp. 012028. doi:10.1088/1757-899X/1168/1/012028.
• 8. Kalani A., Vadher J., Sharma S., Jani R.: Investigation of Thermal and Wear Behaviour of 3D Printed PA-12 Nylon Polymer Spur Gears, El-Cezerî Journal of Science and Engineering Vol. 9, No: 3, 2022, pp. 1121–1135, doi: 10.31202/ecjse.1085328.
• 9. Marković A., Stojanović B., Komatina N., Ivanović L.: Multi-attribute approach for selection ofpolymeric materials for manufacturing gears: A case study in the automotive industry. Proceedings ofthe Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 238 (22), 2024, pp. 10744-10755. doi:10.1177/09544062241271690.
• 10. Stryczek J., Banaś M., Krawczyk J., Marciniak L., Stryczek P.: The fluid power elements and systems made of plastics, Procedia Engineering 176, 2017, pp. 600–609.
• 11. Lubecki M., Stosiak M., Skackauskas P., Karpenko M., Deptuła A., Urbanowicz K.: Development of Composite Hydraulic Actuators: A Review, Actuators, 11, 2022, p. 365, https://doi.org/10.3390/act11120365.
• 12. Stryczek P. Research on Deformation of Hydraulic Cylinders Made of Plastics. Energies, 16, 2023, 5708, https://doi.org/10.3390/en16155708.
• 13. Rodionov L., Rekadze P.: Experimental vibroacoustic research of a gear pump made of different materials, Procedia Engineering 176, 2017, pp. 636–644.
• 14. Zharkevich O., Nikonova T., Gierz Ł., Berg A., Berg A., Zhunuspekov D., Warguła Ł., Łykowski W., Fryczyński K.: Parametric Optimization of a New Gear Pump Casing Based on Weight Using a Finite Element Method, Appl. Sci., 13, 2023, 12154, https://doi.org/10.3390/app132212154.
• 15. Towarnicki K., Danilevičius A., Šukevičius Š.: Modification of the sickle insert of an internal gear pump, Aviation, Vol.38, No. 1, 2024, pp. 34–39, https://doi.org/10.3846/aviation.2024.20866.
• 16. Stryczek, J., Bednarczyk, S., Biernacki, K.: Gerotor pump with POM gears: Design, production technology, research. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 14 (3), 2014, pp. 391–397, https://doi.org/10.1016/j.acme.2013.12.008.
• 17. Biernacki K.: Selection of the optimum tooth profile for plastic cycloidal gears, Proc IMechE, Part C: J Mechanical Engineering Science, 228 (18), 2014, pp. 3395–3404, https://doi.org/10.1177/095440621453140.
• 18. Gamez-Montero P. J., Antoniak P., Castilla R., Freire J., Krawczyk J., Stryczek J., Codina E.: MagnetSleeve-Sealed Mini Trochoidal-Gear Pump Prototype with Polymer Composite Gear, Energies, 10, 2017, 1458, doi:10.3390/en10101458.
• 19. Krawczyk J., Stryczek J.: Designing of the Gerotor Pump Body Made of Plastics. Proceedings of the 9th FPNI Ph.D. Symposium on Fluid Power. 9th FPNI Ph.D. Symposium on Fluid Power. Florianópolis, SC, Brazil. October 26–28, 2016, V001T01A001. ASME, https://doi.org/10.1115/FPNI2016-1504.
• 20. Krawczyk J., Sobczyk A., Stryczek J., Walczak P.: Tests of New Methods of Manufacturing Elements for Water Hydraulics, Materials Research Proceedings 5 2018, pp. 200–205, http://dx.doi.org/10.21741/9781945291814-35.
• 21. Bednarczyk S., Stryczek J.: Axial clearance compensation in the gerotor pump, The 19th International Conference on Hydraulics and Pneumatics, Prague, September 29 – October 1, 2008.