Parametric Optimization of a New Gear Pump Casing Based on Weight Using a Finite Element Method

套管 有限元法 材料科学 参数统计 结构工程 机械工程 压力(语言学) 内压 工程类 复合材料 数学 语言学 统计 哲学
作者
Olga Zharkevich,Tatyana Nikonova,Łukasz Gierz,Andrey Berg,Alexandra Berg,Darkhan Zhunuspekov,Łukasz Warguła,Wiktor Łykowski,Ksawery Fryczyński
出处
期刊:Applied sciences [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (22): 12154-12154 被引量:19
标识
DOI:10.3390/app132212154
摘要

Reducing the weight of the structures and choosing the materials used in mechanical engineering is an important and pressing economic and environmental problem. The design of a gear pump is developed from the point of view of the geometry of the gears, as well as the casing. This paper tested a gear pump casing using the environment of the ABAQUS 2020 system in the field of statistical strength analysis using the finite element method. The tests were carried out on the pump body and the front and rear covers, which were made of three types of materials (cast iron, aluminum, and polycarbonate), at a pressure of 28 MPa. After loading, the maximum stresses in the aluminum casing (177 MPa), the cast iron casing (157 MPa), and the polycarbonate (200 MPa) were determined. The largest stress concentrators are the grooves at the bottom of the pump casing. Rounding the internal chamber of the casing with a radius of 4 mm made it possible to reduce stress in this zone by 10 MPa. The parametric optimization of the front and back covers of the gear pump made it possible to reduce the total weight of the aluminum structure by 14%, the cast iron by 12%, and the polycarbonate by 16%. The 3D models show areas of minimal stress where the size and weight of the structure could be reduced in the future using a comprehensive approach involving parametric and topological analysis.
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