In dieser Studie werden das Design, die Herstellung, die Modalanalyse und die Durchflussleistung von hydraulischen Pumpen mit elliptischen und Stirnzahnradprofilen experimentell verglichen. Zunächst werden beide Zahnradtypen in einer computergestützten Konstruktionsumgebung (CAD) modelliert und ihre Eigenfrequenzen sowie Schwingungsformen mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) analysiert. Als Ergebnis der Modalanalysen von vier verschiedenen Thermoplastmaterialien, ABS, PC, PETG und PLA, wird das Material PLA aufgrund seiner hohen Frequenzresistenz und Eignung für die Produktion bevorzugt. Im Einklang mit der ausgewählten Geometrie und dem Material werden Zahnradpaare mittels additiver Fertigung (3D-Druck) hergestellt und Prototypenpumpen montiert. Beide Pumpsysteme werden bei Drehzahlen von 1000 bis 3000 U/min getestet, um die volumetrische Durchflussleistung zu messen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Ellipsenradpumpe bei allen Geschwindigkeiten eine höhere und stabilere Durchflussrate gegenüber der Stirnzahnräderpumpe liefert. Bei der höchsten Testgeschwindigkeit von 3000 U/min erreichte die Ellipsenradpumpe eine durchschnittliche Durchflussrate von 23,6 L/min, während die Stirnzahnräderpumpe nur 4,9 L/min erzeugte. Ähnlich erzeugte die Ellipsenradpumpe bei der niedrigsten Testgeschwindigkeit von 1500 U/min 8,29 L/min, während die Stirnradpumpe 2,05 L/min lieferte. Diese Befunde deuten darauf hin, dass die Ellipsenradgeometrie die Pumpenleistung um etwa das Vierfache verbessern kann und eine kompakte sowie hocheffiziente Alternative für hydraulische Systeme darstellt.
Yazar et al. (Sat,) untersuchten diese Fragestellung.