Mathematical modeling of unsteady processes in electromechanical system of ring-ball mill

• Autorzy: Kharchenko Y. , Dragun Ł.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie matematyczne procesów niestacjonarnych w układzie elektromechanicznym młyna pierścieniowo-kulowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We examine the mathematical model of start processes of the electromechanical system of the ring-ball mill, which was built taking into account the interaction of electromagnetic phenomena in asynchronous motor and mechanical vibrational phenomena. The specifics of transfer of the torque from the motor to the reducer by means of the centrifugal clutch with shot are taken into account in the motion equations of the mechanical system, as well as instability of reduced moment of inertia of the actuating mechanism and parameters of the technological load during filling or emptying of crushing cell. Electromagnetic state of asynchronous motor is described based on magnetic saturation. The mathematical model can be used to predict the fatigue strength of heavy loaded elements of ring-ball mill’s constructions. Substantiated practical recommendations aimed at reducing the dynamic loads of the main shaft of the mill.

PL

Rozpatruje się model matematyczny procesu rozruchu układu elektromechanicznego młyna pierścieniowo-kulowego, który został zbudowany z uwzględnieniem oddziaływania wzajemnego zjawisk elektromagnetycznych w silniku asynchronicznym oraz mechanicznych zjawisk drgających. W równaniach ruchu układu mechanicznego uwzględnia się specyfikę przekazywania momentu obrotowego od silnika do reduktora za pomocą sprzęgła odśrodkowego ze śrutem, a także niestałość zredukowanego momentu bezwładności mechanizmu wykonawczego oraz parametrów obciążenia technologicznego podczas załadowania lub opróżnienia komory rozdrabniania. Stan elektromagnetyczny silnika został opisany z uwzględnieniem nasycenia magnetowodu. Model matematyczny może zostać wykorzystany do prognozowania trwałości zmęczeniowej istotnie obciążonych elementów konstrukcyjnych młynów pierścieniowo-kulowych. Uzasadnia się możliwości pomniejszenia obciążeń dynamicznych głównego wału młyna.

Słowa kluczowe

EN

ring-ball mill; electromechanical system; non-stationary process; dynamic loads

PL

młyn pierścieniowo-kulowy; układ elektromechaniczny; proces niestacjonarny; obciążenie dynamiczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, No. 1
• Strony: 25--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kharchenko Y.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Wydział Nauk Technicznych, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Oczapowskiego str., 11D, 10-736 Olsztyn

autor

Dragun Ł.

• Bialystok University of Technology, Faculty of Management Department of Production Management, Ojca Tarasiuka str., 2, 16-001 Kleosin

Bibliografia

• 1. Agrawala V.; Panigrahia B.K.; Subbaraob P.M.V. 2015. Review of control and fault diagnosis methods applied to coal mills, Journal of Process Control, 32, 138-153. http://dx.doi.org/10.1016/j.jprocont.2015.04.006
• 2. Bhambare K.S.; Ma Z.;, Lu P. 2010. CFD modeling of MPS coal mill with moisture evaporation, Fuel Processing Technology, 91, 566-571. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2010.01.002 doi:10.3103/S1068371209090090
• 3. Chattopadhyay P. P.; Mannaa I.; Talapatra S.; Pabi S.K. 2001. A mathematical analysis of milling mechanics in a planetary ball mill, Materials Chemistry and Physics, 68, 85-94. http://dx.doi.org/10.1016/S0254-0584(00)00289-3
• 4. Crowthe A. R.; Zhang N. 2005. Torsional finite elements and nonlinear numerical modelling in vehicle powertrain dynamics, Journal of Sound and Vibration, 284, 825-849. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2004.07.022
• 5. Dietrich M. 2015. Podstawy konstrukcji maszyn, t.3, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa, Wydanie 3, 2015 (in Poland).
• 6. Ding Y.; He W.; Chen B.; Zi Y.; Selesnick I. V. 2016. Detection of faults in rotating machinery using periodic time-frequency sparsity, Journal of Sound and Vibration, 382, 357-378. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2016.07.004
• 7. Duan C.; Singh R. 2006. Dynamics of a 3dof torsional system with a dry friction controlled path, Journal of Sound and Vibration, 289, 657-688. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2005.02.029
• 8. Fan G.Q.; Rees N.W.; 1997. Intelligent expert system (KBOSS) for powerplant coal mill supervision and control, Control Eng. Pract., 5, 101-108. doi:10.1016/S0967-0661(96)00213-4
• 9. Huang J. L.; Su R.K.L.; Lee Y.Y.; Chen S.H. 2011. Nonlinear vibration of a curved beam under uniform base harmonic excitation with quadratic and cubic nonlinearities, Journal of Sound and Vibration, 330, 5151–5164. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2011.05.023
• 10. Junga R.; Mateuszuk S.; Pospolita J. 2009. Investigations into the movement of milled medium in the bowl of a ring-roller mill, Elsevier, Powder Technology, 191, 61-71. http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2008.09.015
• 11. Kim T. C.; Rook T. E.; Singh R. 2005. Super- and sub-harmonic response calculations for a torsional system with clearance nonlinearity using the harmonic balance method, Journal of Sound and Vibration 281, 965–993. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2004.02.039
• 12. Kojovic T.; Shi F.; Brennan M. 2015. Modelling of vertical spindle mills. Part 2: Integrated models for E-mill, MPS and CKP mills, Fuel, 143, 602-611. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2014.11.015
• 13. Lee C. W.; Han D. J. 2008. Strength of modes in rotating machinery, Journal of Sound and Vibration, 313, 268-289. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2007.11.038
• 14. Niemczyk P.; Bendtsen J.D.; Ravn A.P.; Andersen P.; Søndergaard P. T. 2012. Derivation and validation of a coal mill model for control, Control Engineering Practice, 20, 519-530. http://dx.doi.org/10.1016/j.conengprac.2012.01.006
• 15. Parida N.; Tarafder S.;Das S.K.; Kumar P.; Das G.; Ranganath V. R.; Bhattacharya D. K. 2003. Failure analysis of coal pulverizer mill shaft, Pergamon, Engineering Failure Analysis, 10, 733-744. http://dx.doi.org/10.1016/S1350-6307(02)00070-5
• 16. Pennacchi P. 2009. Robust estimation of excitations in mechanical systems using M-estimators – Experimental applications, Journal of Sound and Vibration, 319, 140-162. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2008.05.017
• 17. Puchała A. 1977. Dynamika maszyn i układów elektromechanicznych, Polskie Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (in Poland).
• 18. Qinkai H.; Jingshan Z.; Fulei C. 2012. Dynamic analysis of a geared rotor system considering a slant crack on the shaft, Journal of Sound and Vibration, 331, 5803-5823. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2012.07.037
• 19. Shah K. V.; Vuthaluru R.; Vuthaluru H. B. 2009. CFD based investigations into optimization of coal pulveriser performance: Effect of classifier vane settings, Fuel Processing Technology, 90, 1135-1141. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.05.009
• 20. Shi F.; Kojovic T.; Brennan M. 2015. Modelling of vertical spindle mills. Part 1: Sub-models for comminution and classification, Fuel, 143, 595-601. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2014.10.085
• 21. Søren B. A.; Søren E.; Ilmar F. S. 2013. Dynamics and stability of rigid rotors levitated by passive cylinder-magnet bearings and driven / supported axially by pointwise contact clutch, Journal of Sound and Vibration, 332, 6637-6658. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2013.07.006
• 22. Sorge F.; Cammalleri M. 2010. Control of hysteretic instability in rotating machinery by elastic suspension systems subject to dry and viscous friction, Journal of Sound and Vibration, 329, 1686– 1701. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2009.12.007
• 23. Tchaban V.; 2010. Mathematical modeling in electrical engineering. T. Soroka Publisher House, Lviv (in Ukrainien).
• 24. Walker P. D.; Zhang N. 2012. Investigation of synchronizer engagement in dual clutch transmission equipped power trains, Journal of Sound and Vibration, 331, 1398-1412.
• 25. Xie W.; He Y.; Zhang Y.; Huang Y.; Li H.; Wei H.; Wang H. 2015. Simulation study of the energy-size reduction of MPS vertical spindle pulverizer, Fuel 139, 180-189. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2014.08.040
• 26. Yang Y.; Dong X. J.; Peng Z. K.; Zhang W. M.; Meng G. 2015. Vibration signal analysis using parameterized time - frequency method for features extraction of varying - speed rotary machinery, Journal of Sound and Vibration, 335, 350-366. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2014.09.025
• 27. Zhou Y. D.; Liu Y. L.; Tang X. W.; Cao S. Q.; Chi C. J. 2014. Numerical investigation into the fragmentation efficiency of one coal prism in a roller pulveriser: Homogeneous approach, Minerals Engineering, 63, 25-34. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2013.10.022

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).