[논문]하이포 제로터 기어 펌프의 건마멸 최적설계

[국내논문] 하이포 제로터 기어 펌프의 건마멸 최적설계
Optimal Wear design for a Hypogerotor gear Pump 원문보기

윤평화 (창원대학교 대학원 기계설계공학과) , 심무용 (창원대학교 대학원 기계설계공학과) , 권순만 (창원대학교 기계설계공학과) , 신중호 (창원대학교 기계설계공학과)

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본 논문에서는 오일펌프의 개발 과정에서 구매자의 요구에 따른 펌프의 1회전 당 토출 유량을 주문받아, 이를 유지 확보하면서 WRPF를 최소화하는 펌프의 형상설계 제원을 찾는 최적설계를 GA 기법을 도입하여 수행하였다.
본 논문에서는 하이포 제로터 기어 펌프의 건식 마멸 특성으로부터 로터의 재료 선정과 형상 설계를 위한 상대적 지표가 될 수 있는 WRPF를 정의하였다. 또한, GA 최적화 기법을 통해 필요한 토출량을 보장하면서 WRPF를 최소화하여 약 12.

이를 위해 내부로터의 설계제원인 R, R_r, E, N 과 H를 설계 변수로 적용하여 WRPF를 최소화하는 최적화 문제를 다음과 같이 정의하였다. 즉

본 논문에서는 하이포 트로코이드 곡선을 이용한 제로터(gerotor) 기어 펌프의 접촉응력과 건식 마멸 특성으로부터 로터의 형상 설계를 위한 지표인 마멸 비례계수(wear rate proportional factor, WRPF)를 정의한다. 이의 고찰을 통해 내마멸 설계 최적화를 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA)을 이용하여 수행하였다.

Table 2의 최적화 결과에서 알 수 있듯이 WRPF는 1709.11에서 약 12.8% 감소한 1491.01로 나타났으며, 이론 토출량은 동일하게 유지되었다. 또, 내마멸 특성이 향상된 로터 형상설계 제원을 Table 3에 정리하였다.
본 논문에서는 하이포 제로터 기어 펌프의 건식 마멸 특성으로부터 로터의 재료 선정과 형상 설계를 위한 상대적 지표가 될 수 있는 WRPF를 정의하였다. 또한, GA 최적화 기법을 통해 필요한 토출량을 보장하면서 WRPF를 최소화하여 약 12.8%의 내구성이 향상되어진 설계제원을 얻을 수 있었다.

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