DYNAMICS FEATURES OF THE BALL DRUM MILL DRIVE DURING STOPPING
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2026.3.3Keywords:
dynamic loads, drum mill, drive, failure, shaft, open gear transmission, safety clutchAbstract
The article deals with the dynamics of large-mass systems, in particular, drum mill drives, which are common in the energy, mining and processing industries. The paper develops dynamic models of the ball drum coal grinding mill drive: two-mass and three-mass, taking into account the gaps in the meshing of the open gear transmission and losses in the drive. For the developed models, differential equations of mass motion during free coasting of the mill with the electric motor switched off were compiled and solved. The modeling results make it possible to state that during free coasting of the mill with the motor switched off, the pinion gear shaft (the weakest link) is subjected to intense oscillatory loads, and the torque in it changes in a sign-changing asymmetric cycle. This nature of the loads accelerates the occurrence of fatigue cracks and explains the fact of breakage of these shafts during operation of drum mills when they operate in the free coasting mode. It was found that for the described conditions, the calculation using the two-mass model gives an underestimation of the dynamic coefficient for the pinion shaft by 17%, which confirms the feasibility of using the three-mass model to perform refined calculations. The results obtained form the conditions for further research aimed at studying the influence of the lateral clearance between the teeth of the open gear on the load on the pinion shaft during the start-up and stop of the mill. Among the measures to increase the reliability of the pinion shaft, it should be noted the feasibility of installing couplings in the drive that will ensure the separation of the motor rotor from the rest of the drive after it is turned off. Due to this, it is possible to reduce the downtime of the mills and the costs of their operation, and therefore the cost of the ground material.
References
Wu D., Chen W., Yan H. та ін. Identifying grinding mill dynamics using acoustic beamforming and numerical modelling // Powder Technology. 2020. DOI: 10.1016/j.powtec.2020.05.092.
Сокур М., Аргат Р., Білецький В., Божик Д. Дослідження параметрів надійності млинів самоподрібнення руд в умовах Криворізького басейну // Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2022. Вип. 2(133). С. 108–115. DOI: 10.32782/1995-0519.2022.2.14.
Сокур М. І., Білецький В. С. Барабанні млини самоподрібнення : монографія. Київ : ФОП Халіков Р. Х., 2022. 225 с.
Silva M., Casali A. Modelling SAG milling power and specific energy consumption including the feed percentage of intermediate size particles // Minerals Engineering. 2015. Vol. 70. P. 156–161. DOI: 10.1016/j.mineng.2014.09.013.
Naumenko Y., Deineka K. Building a model of the impact grinding mechanism in a tumbling mill based on data visualization // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. Vol. 3, № 7(123). P. 65–73. DOI: 10.15587/1729-4061.2023.283073.
Morrison A. J., Govender I., Mainza A. N., Parker D. J. The shape and behaviour of a granular bed in a rotating drum using Eulerian flow fields obtained from PEPT // Chemical Engineering Science. 2016. Vol. 152. P. 186–198. DOI: 10.1016/j.ces.2016.06.022.
de Klerk D. N., Govender I., Mainza A. N. Geometric features of tumbling mill flows: A positron emission particle tracking investigation // Chemical Engineering Science. 2019. Vol. 206. P. 41–49. DOI: 10.1016/j.ces.2019.05.020.
Naumenko Y., Deineka K., Zabchyk S. Building a model of the abrasion grinding mechanism in a tumbling mill based on data visualization // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2024. Vol. 2, № 1(128). P. 21–33. DOI: 10.15587/1729-4061.2024.301653.
Sokur M., Biletskyi V., Fyk M., Fyk O., Zaselskiy I. The study of the lining layer abrasing wear in the semi-autogenous grinding mill // The International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters (ICSF 2020). 2020. Article Number 03008. 7 p. DOI: 10.1051/e3sconf/202016603008.
Кичма А. О., Данило Я. Я., Гнаткович С. А. Визначення кінематичних характеристик відкритих зубчастих передач із зношеним профілем зубців // Вісник Нац. ун-ту «Львівська політехніка». Серія: Динаміка, міцність та проектування машин та приладів. 2008. № 614. С. 88 – 93.
Кичма А. О., Новіцький Ю. Я., Предко Р. Я. Проблеми приводних механізмів технологічних ділянок випалу і помелу при виробництві цементу // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР. 2021. № 2. С. 44–50. DOI: 10.20998/2079-0775.2021.2.07.
Виноградов Б. В. Статика і динаміка барабанних млинів. Дніпропетровськ : УДХТУ, 2016. 202 с.
Vynohradov B. V., Fedin D. O., Ved V. V. Impact of flexibility of support on gear mesh dynamics // Scientific Bulletin of the National Mining University. 2019. № 4. P. 37–41. DOI: 10.29202/nvngu/2019-4/6.
Виноградов Б. В., Федин Д. А. Жорсткість відкритих зубчастих передач барабанних млинів // Науковий вісник НГУ. 2016. № 2. С. 24–30.
Fedin D. O., Vinogradov B. V. Mechanical system dynamics of tumbling mill drives under steady state operation // Scientific Journal of Silesian University of Technology. 2018. Vol. 99. P. 43–52. DOI: 10.20858/sjsutst.2018.99.4.
Васильєва О. Е. Динамічні навантаження зубчастих передач приводів пожежного устаткування // Пожежна безпека. 2004. № 4. С. 102–108.
Гутыря С. С., Бережной В. А. Определение балансовых показателей жесткости зубчатых передач // Вісник Академії митної служби України. Серія: Технічні науки. 2012. № 1. С. 132–137.
Малащенко В. О., Куновський Г. П. Навантажувальна здатність приводів великомасових систем : монографія. Львів : Новий Світ – 2000, 2022. 150 с.
Крюков Д. К. Усовершенствование размольного оборудования горнообогатительных предприятий. Москва: Недра, 1966. 184 с.
Летин Л. А., Роддатис К. Ф. Среднеходные и тихоходные мельницы. Москва: Энергоиздат, 1981. 259 с.
Адамия Р. Ш. Оптимизация динамических нагрузок прокатных станов. Москва : Металлургия, 1978. 232 с.
Protsenko V., Malashchenko V., Klysz S., Avramenko O. Safety-overrunning clutch elastic torque operation characteristic study // Diagnostyka. 2023. Vol. 24, № 4. P. 1–7. DOI: 10.29354/diag/175721.
