Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 384 HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE 1 Uvod Uporabna doba hidravličnega sistema je časovno obdobje, v katerem se sistem uporablja gospodar- no in učinkovito ter lahko vzdržuje želene tempe- rature pri zahtevanih tlakih in pretokih, potrebnih za izvajanje želenih operacij. Na trajnost delovanja vplivajo številni parametri. Med najpomembnejši- mi so kvaliteta hidravličnega olja, temperatura in čistoča olja. Eden najpomembnejših parametrov za daljšo uporabno dobo olja je čim nižja količina kontaminantov v olju, pa tudi vpliv tlaka, oksidacije, radiacijskega striženja in drugih dodatkov v olju. Vsi ti lahko sprožijo kemično reakcijo [1–4]. Več kot 70 % okvar v industrijskem delovnem procesu povzro- čijo kontaminanti v hidravlični kapljevini, pri čemer je med 60 % in 70 % vseh okvar posledica trdnih delcev [5]. Za izvajanje vzdrževanja hidravličnih sestavnih delov in posledično celotnih sistemov je čistost olja izrednega pomena [6–8]. Čistost olja je temelj stanja sistema. V hidravlični kapljevini so številni delci – nekateri so nastali zaradi obrabe, drugi so prišli vanjo kot one- snaževalci iz okolice, nekateri pa obstajajo že od nastanka sistema. Dimenzije in sestava teh delcev bistveno vplivajo na delovanje sistema, še posebej, če je višina rež med površinami z medsebojno rela- tivno hitrostjo približno enaka velikosti delcev [9]. Delci med kontaktnimi površinami spodbujajo nji- hovo obrabo [10]. Kontaktne površine so tudi tiste, ki večino ali del časa niso v neposrednem kontaktu, a so med njimi reže reda velikosti le nekaj mikrome- trov. Najpogostejša mehanizma obrabe sta tritele- sna abrazija [11] in erozija [12]. ISO 12103-1 je standard, ki natančno popiše arizon- ski testni prah. Ta se uporablja za testiranje filtrov, saj ima ponovljivo porazdelitev velikosti in količine delcev [13]. Obstajajo štiri vrste testnega prahu: A1 zelo fini, A2 fini, A3 srednji in A4 grobi. Srednji te- stni prah (MTD, ang. medium test dust) se pogosto uporablja za pospešeno preizkušanje hidravličnih elementov in komponent. Testni prah je bolj abrazi- ven od običajnih kontaminantov, ki jih najdemo v hi- dravličnih sistemih, in zato pospešuje obrabo hidra- vličnih komponent [14, 15]. Volumetrični izkoristek je odvisen od zmanjšanja dejanskega pretoka čr- palke v primerjavi z začetnim (nova črpalka) pred- vsem zaradi obrabe tesnilnih površin komponent in njihovih sestavnih delov [16]. S tem je mišljena obraba tesnil, še večkrat pa obraba kontaktnih po- vršin. Neposreden kontakt teh površin imenujemo včasih tudi »kovinsko tesnjenje«. Wang in sod. [17] so napovedali preostalo uporabno dobo (RUL) hi- dravlične zobniške črpalke z uporabo pospešenega preizkusa uporabne dobe zobniške črpalke. Upo- raba te metode je učinkovito izboljšala izkoristek delovanja hidravličnega sistema in zmanjšala po- gostost okvar. Zobniške črpalke so preučevali tudi Ranganathan in sod. [18] in Frith [19] z uporabo preskusnega prahu. Ugotovljeno je bilo, da so naj- bolj vplivni dejavniki za zmanjšanje pretoka črpal- Nejc Novak, mag. dr. Ana Trajkovski, prof. dr. Mitjan Kalin, univ. dipl. inž., izr. prof. dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž., vs Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo t rajnostno Preizkušanje hidravličnih zobniških črP alk Nejc Novak, Ana Trajkovski, Mitjan Kalin, Franc Majdič Izvleček: Hidravlični sistemi so vse bolj prisotni v vseh segmentih naših proizvodnih verig, kot so kmetijstvo, grad- beništvo, transport in razna industrijska področja. Ključni sestavni del vsakega hidravličnega sistema so praviloma črpalke. Z novo razvito napravo za testiranje zobniških črpalk smo izvajali trajnostne teste petih zobniških črpalk hkrati. Vse imajo ohišja iz aluminijevih zlitin in jeklene zobnike. Ena črpalka je testirana s standardnim srednjim testnim prahom (MTD), ena je testirana z namensko dodanimi dejanskimi obrabnimi delci za hidravlične teste, zadnje tri pa smo testirali pri pogojih brez dodajanja nečistoč, in sicer v osnovi s čistočo 20/19/17 po standardu ISO 4406. Spremljanje temperature na ohišju delujočih in s tem bolj ali manj obrabljenih črpalk kaže na povečevanje notranjega puščanja in zmanjševanje skupnega izkoristka vsake črpalke. Spremljali smo predvsem upadanje volumetričnih izkoristkov črpalk. Ugotovitve te raziskave pri- spevajo k trajnostnemu razvoju hidravličnih zobniških črpalk in s tem k izboljšanju učinkovitosti celotnih hidravličnih sistemov. Ključne besede: zobniška črpalka, čistoča olja, obrabni delci, testni prah, volumetrični izkoristek Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 ke: kemična sestava, trdota, porazdelitev velikosti in število delcev, ki so povzročili obrabo kritičnih tesnilnih elementov. Obstajajo številne simulacije hitrosti pretoka zobniških črpalk, ki so jih opravili Rundo [20], Casoli [21], Malsavi [22] in drugi, kar kaže na uporabnost takih orodij. Raziskovalci so raziskovali vpliv temperature na volumetrični izkoristek črpalke [23] in ugotovili da nadzorovanje temperature hidravlične kapljevine (olja) omogoča stabilen proces. Previsoka tempe- ratura negativno vpliva na delovanje hidravlične čr- palke, saj pri povišanih temperaturah volumetrični izkoristek črpalke izrazito upada. Kot rešitev bi se moralo sistemu dodati ustrezen hladilen sistem, da ne bi prišlo do porasta temperature. Dokumenti- ranje polja parametrov (tlak, pretok, temperatura, vrtilna hitrost) črpalke pripomore k predvidevanju obnašanja izvršilnih hidravličnih komponent in av- tomatizaciji procesov kot tudi diagnostiki črpalk in sistemov ter njihovih optimalnih pogojev delovanja. Mazanje zobniških črpalk z zunanjim ozobjem z ustreznim hidravličnim oljem lahko optimizira Stri- beckove krivulje črpalke, kar predstavlja enostaven izraz Stribeckovega števila z volumetričnim in me- hanskim izkoristkom [24]. Delci neizogibno poškodujejo vse komponente v hidravličnem sistemu, povzročajo obrabo in povi- šanje temperature komponent, olja in posledično sistema. Ta obraba na tesnilnih površinah se kaže v obliki notranjega ali celo zunanjega puščanja, kar vodi do zmanjšanja volumetričnega izkoristka sistema. Pregled literature kaže, da so delci, ki so običajno v hidravličnem sistemu, manj škodljivi za sistem kot testni prah. Obstaja nekaj dokazov, da lahko testni prah učinkovito pospeši obrabo in tako skrajša čas, potreben za dolgoročno preizkušanje hidravličnih komponent. Vendar je treba za dolo- čitev časa pospeševanja upoštevati parametre, kot so koncentracija delcev (čistost olja), temperatu- ra, tlak, pretok in druge. Poleg tega v literaturi ni navedene neposredne povezave med učinki ob- rabnih delcev in testnega prahu na obrabo hidra- vličnih komponent. V laboratoriju so bili na hidra- vličnih zobniških črpalkah izvedeni trije preskusi vzdržljivosti: eden brez dodatnih kontaminantov (na vzorcu treh črpalk), eden z obrabnimi delci iz industrijskega hidravličnega sistema in eden s te- stnim prahom. V tej študiji so predstavljeni: zasnova preizkuševališča, dejanske meritve pretokov in pri- merjava volumetričnih izkoristkov črpalk ter spre- mljanje temperature ohišja črpalke pri normalnem obratovanju in med okvaro. 2 Metodologija raziskave V laboratoriju so bila sestavljena tri hidravlična preizkuševališča. Preizkusili smo vpliv čistoče olja v hidravličnem sistemu na vzdržljivost sistema in primerjali učinek obrabnih delcev in testnega prahu (MTD) z normalno delujočim hidravličnim sistemom brez dodatnih kontaminantov. Slika 1 prikazuje vse preskusne stožčaste rezervoarje pre- skuševališč in hidravlične ventile, ki se uporablja- jo za obremenitev zobniških črpalk. Na začetku je bilo v prvo enoto, ki je bila testirana brez doda- tnih onesnaževalcev, dodanih 30 L hidravličnega olja ISO VG 46 čistoče 20/19/17. Drugi dve preiz- kuševališči sta imeli v vsaki enoti po 13 L olja. Eno je bilo testirano z obrabnimi delci, drugo pa s te- stnim prahom. Pretok skozi zobniško črpalko je bil izmerjen s štoparico in tehtanjem olja. Kasneje je bil pretok določen na podlagi znane gostote mi- neralnega olja ISO VG 46, ki je 0,8551 kg/L. Zob- niške črpalke imajo iztisnino 3,6 cm 3 /vrt in največji dopustni tlak 290 bar. V nevtralnem položaju 4/3 potnega ventila z elektromagneti so vsi priključki zaprti – blokirani. Temperatura olja (v rezervoar- ju), ki je bilo uporabljeno za preizkušanje zobniške črpalke, in sicer brez dodatnega kontaminanta, je bila 63 +/- 5 °C. Termostat za nadzor delovanja hladilnika je bil nastavljen na 70 °C. Črpalka (slika 2, poz. 1) črpa olje iz stožčastega re- zervoarja (slika 2, poz. 12), ki zaradi oblike ne omo- goča nastajanja usedlin delcev na dnu. To olje nato skozi protipovratni ventil (slika 2, poz. 3) teče v ročno krmiljen 3/2-krogelni ventil (slika 2, poz. 5). Nato olje teče dalje skozi elektromagnetno krmi- ljen 4/3-potni drsniški ventil (slika 2, poz. 4). Odvi- sno od položaja ventila (vzporedno ali križno) teče olje dalje skozi delovni vod A ali B proti tlačnima omejilnima – varnostnima ventiloma (slika 2, poz. 7), hladilniku (slika 2, poz. 10), prioritetnemu ven- tilu (slika 2, poz. 11) in filtru (slika 2, poz. 8) nazaj v rezervoar. Prioritetni ventil (slika 2, poz. 11) je mogoče prila- goditi za vzdrževanje določene razlike v tlaku. Ta funkcija omogoča ventilu, da usmerja večji ali manj- HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE 385 Slika 1 : Preizkuševališče petih zobniških črpalk, testi- ranih s srednjim testnim prahom, obrabnimi delci in brez dodajanja kontaminanta s filtracijo Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 386 HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE ši pretok olja skozi filter, kar zagotavlja večjo ali manjšo čistost. Tako lahko del olja zaobide filter, kar vodi do nižje čistoče olja. Postopek testiranja vključuje nastavitev obremenitvenega tlaka sistema (dva tlačna omejilna – varnostna ventila) na do 220 bar. Hidravlično olje v vseh treh preskusnih napra- vah je bilo na začetku filtrirano, da smo dosegli sto- pnje čistosti 16/15/13 po ISO 4406. Med preizkusi smo temperaturo dosledno spremljali in vzdrževali v območju 63 + 5 °C. Slika 2 : Hidravlična shema preizkuševališča za umetno dodajanje obrabnih delcev Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE 387 Čistočo ocenjujemo oz. določamo z ročnim od- vzemom vzorcev olja s prekrmiljenjem krogelnega 3/2-potnega ventila (slika 2, poz. 5) preko ventila za razbremenitev tlaka (slika 2, poz. 6.1) in z meri- tvami na merilnem priključku tik za protipovratnim ventilom poz. 3. Vsak cikel traja 0,5 sekunde. Med ciklom se aktivira levi elektromagnet v 4/3-potnem ventilu, da se doseže vzporedni položaj krmilnega bata. Po tem se vklopi desni elektromagnet, ki pre- krmili krmilni bat v križni položaj. Dodatne meritve smo izvajali s termografsko kame- ro, s katero smo merili toplote površine črpalk. Na sliki 3 je razvidna okvara hidravlične črpalke, testi- rane s testnim prahom. Ta črpalka proizvaja največ toplote. 3 Rezultati V treh enotah hidravličnega preizkuševališča, kjer smo trajnostno testirali zobniške črpalke z alumi- nijastimi ohišji, so bili izvedeni trije testi (istočasno testiranje treh enakih črpalk); eden brez dodane kontaminacije (ena črpalka), eden z namenskim do- dajanjem obrabnih delcev (ena črpalka) in eden z dodajanjem testnega prahu (ena črpalka). 3.1 Testiranje brez dodane kontamina- cije Najprej je bila testirana zobniška črpalka s hidravlič- nim oljem brez dodatno vnesene kontaminacije, torej olje čistoče 20/18/15 po ISO 4406. Največji izmerjeni pretok je bil seveda pri tlaku 0 bar, kjer črpalka ni bila obremenjena. V povprečju je znašal 5,3 L/min. Zaradi ponovljivosti preizkusa smo merili pretoke na treh različnih črpalkah hkrati brez dodatno vnesene kontaminacije. Pretoki črpalke 1 se gibljejo od 5,3 L/ min pri 0 bar do najnižjega 4,5 L/min pri 250 bar. Večje obrabe pri tej črpalki ni zaznati (slika 4). Pri črpalki 2 opazimo po 686 h obratovanja pri tla- ku 250 bar manjši upad pretoka s 4,5 L/min na 4,2 L/min, kar verjetno pomeni manjšo obrabo črpalke (slika 5). Pretok se precej spreminja. Pri črpalki 3 opažamo zelo visoke volumetrične iz- koristke, saj pretoki pri 250 bar tlaka dosegajo 4,9 L/min do 551 h delovanja. V nadaljevanju pade pre- tok na 4,7 L/min, kar je še vedno največji pretok izmed vseh treh črpalk, testiranih pri čistoči olja 20/18/15 po ISO 4406. 3.2 Testi z obrabnimi delci Zobniška črpalka, testirana z obrabnimi delci, je vzdržala 546 h (slika 7). Na začetku testa smo v 13 Slika 3 : Zaznavanje okvare zobniške črpalke Slika 4 : Pretok črpalke 1, testirane brez dodatno vne- sene kontaminacije Slika 5 : Pretok črpalke 2, testirane brez dodajanja kontaminanta Slika 6 : Pretok črpalke 3, testirane brez dodajanja kontaminanta Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 388 HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE L hidravličnega olja dodali 5,04 g obrabnih delcev, tako da je bila koncentracija obrabnih delcev in olja 0,387 g/L. Na začetku preizkusa so bili pretoki po- dobni kot pri zobniški črpalki, testirani brez dodane kontaminacije. Zobniška črpalka, testirana z obrab- nimi delci, je imela pretok 5,2 L/min pri tlaku 0 bar. Pri tlaku 50 bar je bil pretok 5,1 L/min, pri 150 bar 4,9 L/min, pri 200 bar 4,6 L/min in pri 250 bar 4,6 L/min. Po 546 urah testiranja je pretok padel na 5,2 L/min pri 0 bar, pri 50 bar je bil pretok 4,6 L/min, pri 100 bar je bil pretok 3,5 L/min in pri 150 bar in več je bil pretok 0 L/min. Čistost olja med testom je bila 22/21/20 po ISO 4406. Pretoki niso popolnoma konstantni, kot je zapisano. 3.3 Testi s testnim prahom Zobniška črpalka, testirana s testnim prahom, je de- lovala 157 ur pri tlaku 250 bar (slika 8). Na začetku testa smo dodali 0,16 g testnega prahu in tako do- segli koncentracijo testnega prahu in olja 0,012 g/L (slika 8). Na začetku testa je bil pretok pri 0 bar 5,3 L/min. Pri tlaku 50 bar je bil pretok 5,0 L/min, pri 100 bar 4,8 L/min, pri 150 bar 4,7 L/min, pri 200 bar 4,6 L/min in pri 250 bar 4,6 L/min. Po 157 urah testiranja so se pretoki znižali na 5,0 L/min pri 0 bar, 3,7 L/min pri 50 bar in 2,1 L/min pri 100 bar. Pri višjih tlakih pretokov ni bilo več moč izmeriti, ker so bili nični. Čistost olja med testom je bila 22/21/19 po ISO 4406. 3.4 Temperatura ohišja črpalke Na sliki 9a je prikazana s termokamero izmerjena temperatura ohišja črpalke med obratovanjem. V povprečju je znašala 78 °C. Olje v takem primeru kroži po celotnem sistemu in se ohlaja v hladilniku, ki na ta način vzdržuje delovno temperaturo siste- ma. Nasprotno slika 9b kaže obrabljeno črpalko na koncu njene uporabne dobe. Temperatura ohišja je dosegla 197 °C kljub ustreznemu delovanju oljnega hladilnika. Črpalka v tem primeru ni bila več zmo- žna prečrpavati olja. Omenjena situacija je posle- dica lokalnih izgub, ki so se pojavile znotraj črpalke med tesnilnimi režami. Ko se reže med elementi, ki tesnijo, zaradi obrabe povečajo, nastane večje no- tranje puščanje, kar povzroči lokalne tlačne izgube in s tem povezano izrazitejše lokalno segrevanje olja in posledično tudi zmanjšanje njegove visko- znosti. Zmanjšanje viskoznosti privede do še večje- Slika 7 : Pretoki črpalke, testirane z obrabnimi delci pri koncentraciji 0,387 g/L in čistoči olja 22/21/20 po ISO 4406 Slika 8 : Pretoki črpalke s testnim prahom pri kon- centraciji 0,012 g/L in čistoči olja 22/21/19 po ISO 4406 Slika 9 : Temperatura ohišja zobniške črpalke med (a) obratovanjem in (b) na koncu njene uporabne dobe Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE 389 ga notranjega puščanja in segrevanja. Segrevanje povzroči neenakomerno raztezanje ohišja črpalke (aluminijeva zlitina) in zobnikov (ogljikovo jeklo), saj ima aluminij temperaturni koeficient dolžinske- ga raztezka 21 do 24 μm/K, jeklo pa skoraj za polo- vico manjšega (12 μm/K). Povečanje rež in znižanje viskoznosti ter povečanje notranjega puščanja re- zultira v popolnem upadu iztoka iz črpalke. Zaradi izrazitega zmanjšanja iztoka olja na tlačni strani čr- palke ta ne teče več po sistemu do hladilnika, am- pak zastaja znotraj črpalke. Količina olja, ki se tre- nutno nahaja v črpalki, se tako segreje do mnogo višjih temperatur, kot so sicer pri normalnem obra- tovanju sistema (slika 9b). 4 Diskusija in zaključek Zobniška črpalka 1, testirana brez kontaminacije, ima v povprečju visok volumetrični izkoristek, in si- cer 100 % pri 0 bar, 98 % pri 50 bar, 92 % pri 100 bar, 90 % pri 200 bar in 90 % pri 250 bar. Ti izkoristki se med preizkusom bistveno ne spremenijo, medtem ko se pretoki zobniških črpalk, testiranih z doda- nimi obrabnimi delci, izjemno zmanjšajo. V 49,5 h delovanja se izkoristek testirane zobniške črpalke z obrabnimi delci zmanjša s 100 % na 99 % pri 0 bar, s 97 % na 88 % pri 50 bar, s 94 % na 82 % pri 100 bar, z 91 % na 79 % pri 150 bar, s 87 % na 73 % pri 200 bar in z 88 % na 49 % pri 250 bar. V primerjavi z zobniško črpalko, testirano s testnim prahom, je po 48 h delovanja izkoristek pri 0 bar padel s 100 % na 99 %, s 94 % na 85 % pri 50 bar, z 91 % na 79 % pri 100 bar in z 91 % na 74 % pri 150 bar, z 90 % na 66 % pri 200 bar in z 90 % na 35 % pri 250 bar. Sklepamo lahko, da bolj kot je zobniška črpalka ob- rabljena, večje so razlike med izkoristki pri višjem tlaku. Razlog za ta pojav je večje notranje puščanje med obrabljenimi drsnimi/tesnilnimi površinami hi- dravličnih elementov; v tem primeru med ohišjem in zobniki ter zobniki in bočnim delom ležajev. Zob- niška črpalka, testirana z obrabnimi delci, je odpo- vedala po 546 urah, zobniška črpalka, testirana s testnim prahom, pa po 157 urah. Pri analizi volume- tričnega izkoristka po približno 49 urah delovanja obeh črpalk je pri tlaku 100 bar (obrabni delci 79 %, testni prah 79 %) in 250 barih (obrabni delci 49 %, testni prah 35 %) mogoče opaziti, da se je črpalka, testirana s testnim prahom, nekoliko bolj obrabila. Obraba se je torej v črpalki hitreje povečevala pri testiranju s testnim prahom, zato je odpovedala za 389 h prej kot črpalka, testirana z dodanimi obrab- nimi delci. Ravno obraba in nesorazmerno raztezanje ohišja in zobnikov privedeta do povečanega notranjega puščanja med elementi v črpalki. Pri visokih tlakih se povečajo lokalne izgube, ki še dodatno segre- vajo olje in zmanjšajo viskoznost, hkrati pa segre- vanje povečuje reže zaradi raztezanja, kar rezultira v prenehanju opravljanja funkcije črpalke. Dodatni hladilni kanali znotraj ohišja bi preprečevali izdatno raztezanje, hkrati pa bi posredno lokalno ohlajali olje na kritičnih tesnilnih mestih in s tem zniževali notranje puščanje in čim bolj ohranjali volumetrični izkoristek. Z obrabno obstojnimi materiali in mate- riali z enakim razteznostnim koeficientom bi pripo- mogli k razvoju bolj vzdržljivih zobniških črpalk in večjemu izkoristku sistema. Literatura [1] V. Tič, T. Tašner, and D. Lovrec, “Enhanced lubricant management to reduce costs and minimise environmental impact,” Energy, vol. 77, pp. 108–116, 2014, doi: https://doi. org/10.1016/j.energy.2014.05.030. [2] T. Mang and W. Dresel, Lubricants and lubri- cation. John Wiley & Sons, 2007. [3] V. Tič and D. Lovrec, On-line condition moni- toring and evaluation of remaining useful li- fetimes for mineral hydraulic and turbine oils. 2017. doi: 10.18690/978-961-286-130-8. [4] D. Lovrec in M. Kambič, Hidravlične tekoči- ne in njihova nega. Fakulteta za strojništvo, 2007. [5] Y. Zhang, Y. Liu, Z. Wang, Y. Tao, L. Yang, and Y. Li, “Prediction of Oil Contamination in Avi- ation Hydraulic System and Active Leaka- ge Strategy,” in 2022 IEEE 17th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2022, pp. 578–583. doi: 10.1109/ICI- EA54703.2022.10006227. [6] F. Ng, J. A. Harding, and J. Glass, “Improving hydraulic excavator performance through in line hydraulic oil contamination monitoring,” Mech Syst Signal Process, vol. 83, pp. 176– 193, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.yms- sp.2016.06.006. [7] A. K. S. Jardine, D. Lin, and D. Banjevic, “A review on machinery diagnostics and pro- gnostics implementing condition-based ma- intenance,” Mech Syst Signal Process, vol. 20, no. 7, pp. 1483–1510, 2006, doi: https://doi. org/10.1016/j.ymssp.2005.09.012. [8] E. Zio and G. Peloni, “Particle filtering pro- gnostic estimation of the remaining useful life of nonlinear components,” Reliab Eng Syst Saf, vol. 96, no. 3, pp. 403–409, 2011, doi: https:/ /doi.org/10.1016/j.ress.2010.08.009. [9] R. H. Frith and W. Scott, “Control of so- lids contamination in hydraulic sy- stems — an overview,” Wear, vol. 165, no. 1, pp. 69–74, 1993, doi: https://doi. org/10.1016/0043-1648(93)90374-U. [10] P. J. Esteves, V. Seriacopi, M. C. S. de Macêdo, R. M. Souza, and C. Scandian, “Combined ef- fect of abrasive particle size distribution and Ventil 6 / 2023 • Letnik 29 390 HIDRAVLIČNE ZOBNIŠKE ČRPALKE ball material on the wear coefficient in micro- -scale abrasive wear tests,” Wear, vol. 476, p. 203639, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j. wear.2021.203639. [11] R. I. Trezona, D. N. Allsopp, and I. M. Hut- chings, “Transitions between two-body and three-body abrasive wear: influence of test conditions in the microscale abrasive wear test,” Wear, vol. 225–229, pp. 205–214, 1999, doi: https://doi.org/10.1016/S0043- 1648(98)00358-5. [12] S. Osterland, L. Müller, J. Weber, A. Moosa- vi, and D. Krahl, “Numerical Prediction and Experimental Investigation of Cavitation Ero- sion of Hydraulic Components Using HFC.” [Online]. Available: https://www.researchga- te.net/publication/349053183 [13] R. A. Fletcher and D. S. Bright, “Shape Fac- tors of ISO 12103-A3 (Medium Test Dust),” Filtration + Separation, vol. 37, no. 9, pp. 48– 56, 2000, doi: https://doi.org/10.1016/S0015- 1882(00)80200-1. [14] N. Novak, A. Trajkovski, M. Polajnar, M. Kalin, and F. Majdič, “Wear of hydraulic pump with real particles and medium test dust,” Wear, vol. 532–533, p. 205101, 2023, doi: https:/ /doi. org/10.1016/j.wear.2023.205101. [15] N. Novak, A. Trajkovski, M. Kalin, and F. Maj- dič, “Degradation of Hydraulic System due to Wear Particles or Medium Test Dust,” Applied Sciences, vol. 13, no. 13, 2023, doi: 10.3390/ app13137777. [16] K. Zhang, J. Yao, and T. Jiang, “Degradati- on assessment and life prediction of elec- tro-hydraulic servo valve under erosion wear,” Eng Fail Anal, vol. 36, pp. 284–300, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfaila- nal.2013.10.017. [17] C. Wang, W. Jiang, Y. Yue, and S. Zhang, “Re- search on Prediction Method of Gear Pump Remaining Useful Life Based on DCAE and Bi-LSTM,” Symmetry (Basel), vol. 14, no. 6, 2022, doi: 10.3390/sym14061111. [18] G. Ranganathan, T. Hillson Samuel Raj, and P. V Mohan Ram, “Wear characterisation of small PM rotors and oil pump bearings,” Tri- bol Int, vol. 37, no. 1, pp. 1–9, 2004, doi: https:/ / doi.org/10.1016/S0301-679X(03)00109-9. [19] R. Frith, “A model of gear pump wear due to solids contamination,” PhD, Queensland Uni- versity of Technology, Brisbane, 1994. [20] M. Rundo, “Models for Flow Rate Simulation in Gear Pumps: A Review,” Energies (Basel), vol. 10, no. 9, 2017, doi: 10.3390/en10091261. [21] P. Casoli, F. Scolari, M. Rundo, A. Lettini, and M. Rigosi, “CFD Analyses of Textured Surfa- ces for Tribological Improvements in Hydrau- lic Pumps,” Energies (Basel), vol. 13, no. 21, 2020, doi: 10.3390/en13215799. [22] A. Malvasi, R. Squarcini, G. Armenio, and A. Brömmel, “Design Process of an Electric Powered Oil Pump,” Auto Tech Review, vol. 3, no. 3, pp. 36–39, 2014, doi: 10.1365/s40112- 014-0571-4. [23] Ł. Stawiński, A. Kosucki, M. Cebulak, A. Gór- ski, and M. Grala, “Investigation of the influen- ce of hydraulic oil temperature on the varia- ble-speed pump performance,” Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, vol. 24, pp. 289–296, Nov. 2022, doi: 10.17531/ ein.2022.2.10. [24] P. Michael, H. Khalid, and T. Wanke, “An In- vestigation of External Gear Pump Efficiency and Stribeck Values,” SAE Technical Papers, vol. 8, Nov. 2012, doi: 10.4271/2012-01-2041. Long -term experiments with hydraulic gear pumps Abstract: Hydraulic systems are increasingly present in all segments of our production chains, such as agriculture, construction, transport and various industries. Pumps are mostly the key components of any hydraulic system. With the newly developed gear pump testing device, sustainability tests are performed on five gear pumps simultaneously, as shown in Figure 1. One pump is tested with medium test dust, one with actual filter-extracted wear particles, and the last three simulate a real hydraulic system with cleanliness of oil 20/19/17 according to ISO 4406. The flow rates and thus the volumetric efficiencies decrease as the pump wears, as shown in Figures 7 and 8. Monitoring the casing temperature with thermography camera (Figures 3 and 9) of the running and worn pump shows increasing internal leakage and decreasing effi- ciency. The results of this research contribute to the sustainable development of hydraulic gear pumps and improving the efficiency of entire hydraulic systems. Keywords: gear pump, oil cleanliness, wear particles, test dust, volumetric efficiency