Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
ATEST - OCHRONA PRACY
ATEST - OCHRONA PRACY
AURA
AURA
AUTO MOTO SERWIS
AUTO MOTO SERWIS
CHEMIK
CHEMIK
CHŁODNICTWO
CHŁODNICTWO
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA
DOZÓR TECHNICZNY
DOZÓR TECHNICZNY
ELEKTROINSTALATOR
ELEKTROINSTALATOR
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA
Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
GAZETA CUKROWNICZA
GAZETA CUKROWNICZA
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
GOSPODARKA MIĘSNA
GOSPODARKA MIĘSNA
GOSPODARKA WODNA
GOSPODARKA WODNA
HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE
HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
MASZYNY, TECHNOLOGIE, MATERIAŁY - TECHNIKA ZAGRANICZNA
MASZYNY, TECHNOLOGIE, MATERIAŁY - TECHNIKA ZAGRANICZNA
MATERIAŁY BUDOWLANE
MATERIAŁY BUDOWLANE
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
ODZIEŻ
ODZIEŻ
Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
OPAKOWANIE
OPAKOWANIE
PACKAGING REVIEW
PACKAGING REVIEW
POLISH TECHNICAL REVIEW
POLISH TECHNICAL REVIEW
PROBLEMY JAKOŚCI
PROBLEMY JAKOŚCI
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY
PRZEGLĄD GASTRONOMICZNY
PRZEGLĄD GASTRONOMICZNY
PRZEGLĄD GEODEZYJNY
PRZEGLĄD GEODEZYJNY
PRZEGLĄD MECHANICZNY
PRZEGLĄD MECHANICZNY
PRZEGLĄD PAPIERNICZY
PRZEGLĄD PAPIERNICZY
PRZEGLĄD PIEKARSKI I CUKIERNICZY
PRZEGLĄD PIEKARSKI I CUKIERNICZY
Czasopisma
Czasopisma
Czasopisma
PRZEGLĄD TECHNICZNY. GAZETA INŻYNIERSKA
PRZEGLĄD TECHNICZNY. GAZETA INŻYNIERSKA
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE
PRZEGLĄD WŁÓKIENNICZY - WŁÓKNO, ODZIEŻ, SKÓRA
PRZEGLĄD WŁÓKIENNICZY - WŁÓKNO, ODZIEŻ, SKÓRA
PRZEGLĄD ZBOŻOWO-MŁYNARSKI
PRZEGLĄD ZBOŻOWO-MŁYNARSKI
PRZEMYSŁ CHEMICZNY
PRZEMYSŁ CHEMICZNY
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY I OWOCOWO-WARZYWNY
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY I OWOCOWO-WARZYWNY
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
RUDY I METALE NIEŻELAZNE
RUDY I METALE NIEŻELAZNE
SZKŁO I CERAMIKA
SZKŁO I CERAMIKA
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE
WOKÓŁ PŁYTEK CERAMICZNYCH
WOKÓŁ PŁYTEK CERAMICZNYCH
Menu
Menu
Menu
Prenumerata
Prenumerata
Publikacje
Publikacje
Drukarnia
Drukarnia
Kolportaż
Kolportaż
Reklama
Reklama
O nas
O nas
ui-button
Twój Koszyk
Twój koszyk jest pusty.
Niezalogowany
Niezalogowany
Zaloguj się
Zarejestruj się
Reset hasła
Czasopismo
|
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
|
Rocznik 2021 - zeszyt 2
Modelowanie konstrukcji szybkobieżnych kół zamachowych w urządzeniach technologicznych
Modeling of high-speed flywheel designs for technological equipment
10.15199/160.2021.2.3
Ivan Dehtiarov
Katarzyna Antosz
Serhiy Avramenko
Kostyantyn Herasko
Vitalii Ivanov
nr katalogowy: 132406
10.15199/160.2021.2.3
Streszczenie
W artykule przeanalizowano konstrukcję napędów mechanicznych oraz obszary ich zastosowania. Na podstawie przeprowadzonej analizy opracowano projekt napędu kinetycznego opartego na sprzęgle z materiału kompozytowego, przeznaczonego do pracy z wysoką częstotliwością obrotową. Zaproponowano najbardziej optymalne koła zamachowe pod względem akumulacji energii kinetycznej i jednocześnie maksymalnej wytrzymałości konstrukcji oraz przeprowadzono ich symulację numeryczną. Na podstawie wyników analizy modalnej ustalono wartości i postaci częstotliwości własnych oscylacji wirników ze sprzęgłami o różnych konstrukcjach, co pozwala na sterowanie procesem, znając graniczne wartości maksymalnej dopuszczalnej częstotliwości obrotów. Na podstawie modelowania numerycznego ustalono, że kształt sprzęgła oraz jego masa mają istotny wpływ na ograniczenie prędkości obrotowej. Jednocześnie sprzęgło o najmniejszej masie, ale największej częstotliwości obrotów ma maksymalną jednostkową energochłonność, co świadczy o tym, że jest to najbardziej efektywny wariant pod względem kosztów materiałowych i zastosowania tej konstrukcji w urządzeniach do gromadzenia energii podczas pracy urządzeń technologicznych. Porównano koszt dla sprzęgła o zawartości materiału kompozytowego powyżej 68% z kosztem sprzęgła, które ma maksymalną wartość jednostkową energochłonności na 1 kg masy.
Abstract
The article analyzes the design of mechanical energy drives and their use areas. Based on the analysis, the kinetic energy drive designis based on the composite material's flywheel, capable of working with a high frequency of rotation. The most optimal flywheels in terms of accumulation of kinetic energy and at the same time the maximum strength of the design are proposed, and their numerical simulation is carried out. The modal analysis results established the values and forms of the eigenfrequencies of oscillations of rotors with flywheels of various structures, which allows controlling the process of overclocking, knowing the limit values of the maximum permissible frequency of rotation of the flywheels. Numerical modeling established that the flywheel's shape and its mass significantly affect the rotor speed limit with the flywheel. At the same time, the flywheel with the lowest mass but the highest frequency of rotation has the maximum specific energy intensity per unit of mass, which determines it as the most effective option in terms of the cost of material and the use of this design in devices for energy accumulation during the operation of technological equipment. The calculation results also show that the lamb flywheel has the most incredible absolute energy intensity. Simultaneously, the costs of the composite material above 68% are compared with the flywheel, which has the maximum specific value of the energy intensity per 1 kg of its mass.
Słowa kluczowe
sprawność energetyczna
moment bezwładności
częstotliwość własna
wirnik
włókno węglowe
Keywords
energy efficiency
moment inertia
eigenfrequencies
rotor
carbon fiber
Bibliografia
[1] Arabkoohsar A., Sadi M. 2021. Flywheel energy storage. In Mechanical Energy Storage Technologies, 101–124. Mechanical Energy Storage Technologies. [2] Arani A., Karami H., Gharehpetian G., Hejazi M. 2017. "Review of flywheel energy storage systems structures and applications in power systems and microgrids" Renewable and Sustainable Energy Reviews69: 9–18. [3] Asodariya H., Patel H., Babariya D., Maniya K. 2018. "Application of multi criteria decision making method to select and validate the material of a flywheel design" Advances in Materials & Processing: Challenges & Opportunities (AMPCO-2017), Metallurgical and Materials Engineering Department, IIT Roorkee, India, 30th November to 2nd December 20175(9): 17147–17155. [4] Bolund B., Bernhoff H., Leijon M. 2007. "Flywheel energy and power storage systems" Renewable and Sustainable Energy Reviews 11(2):235–258. [5] Erdemir D., Dincer I. 2020. "Assessment of renewable energy-driven and flywheel integrated fast-charging station for electric buses: a case study" Journal of Energy Storage 30(9): 101576. [6] Hamzaoui A., Bouchafaa F., Talha A. 2016." Advanced control for wind energy conversion systems with flywheel storage dedicated to improving the quality of energy"International Journal of Hydrogen Energy 41(45):20832–20846. [7] Hutchinson A., Gladwin D. 2020. "Optimisation of a wind power site through utilisation of flywheel energy storage technology" Energy Reports 6(5): 259–265. [8] Kale V., Secanell M. 2018. "A comparative study between optimal metal and composite rotors for fly-wheel energy storage systems" Energy Reports4: 576–585. [9] Mansour M., Mansouri M., Bendoukha S., Mimouni M. 2020. "A grid-connected variable-speed wind generator driving a fuzzy-controlled PMSG and associated to a flywheel energy storage system" Electric Power Systems Research 180: 106137. [10] Miyamoto K., Goedtel A., Castoldi M. 2020. "A proposal for the improvement of electrical energy quality by energy storage in flywheels applied to synchronized grid generator systems" International Journal of Electrical Power & Energy Systems 118:105797. [11] Mousavi G., Faraji F., Majazi A., Al-Haddad K. 2017. "A comprehensive review of flywheel energy storage system technology" Renewable and Sustainable Energy Re- views 67: 477–490. [12] Pullen K. 2019. "The status and future of flywheel energy storage" Joul 3(6): 1394–1399. [13] Qiang L., Kun W., Yuan R., XiaocenC.,Limei M., Yong Z. 2019. "Optimization design of launch locking protective device (LLPD) based on carbon fiber bracket for magnetically suspended flywheel (MSFW)" Acta Astronautica 154: 9–17. [14] Rastegarzadeh S., Mahzoon M., Mohammadi H. 2020. "A novel modular designing for multi-ring fly-wheel rotor to optimize energy consumption in light metro trains" Energy 206(1): 118092. [15] Roy N., Das A. 2017. Prospects of Renewable Energy Sources. In Renewable Energy and the Environment, 1–39. Springer Link. [16] SebastianR., Pena-Alzola R. 2015. "Control and simulation of a flywheel energy storage for a wind diesel power system" International Journal of Electrical Power & Energy Systems 64: 1049–1056. [17] Sonsky Y., Tesar V. 2019. "Design of a stabilised flywheel unit for efficient energy storage" Journal of Energy Storage 24:100765. [18] Spiryagin M., Wolfs P., Szanto F., Sun Y., Cole C., Nielsen D. 2015. "Application of flywheel energy storage for heavy haul locomotives" Applied Energy157(1): 607–618. [19] Yang S., Xu T., Li C., Liang M., Baddour N. 2016. "Design, modeling and testing of a two-terminal mass device with a variable inertia flywheel" Journal of Mechanical Design 138(9): 095001. [20] Yang W., Wang Y., Li Y., Wang J., Tinghai C., Wang Z. 2019. "Integrated flywheel and spiral spring triboelectric nanogenerator for improving energy harvesting of intermittent excitations/triggering" Nano Energy 66: 104–104. [21] Zhang Y., Zhang X., Qian T., Hu R. 2020. "Modeling and simulation of a passive variable inertia flywheel for diesel generator" Energy Reports 6(7):58–68. [22] Zhao J., Ni B., Jun L., Luo H., Yuan J. 2020. "Research on in-situ measurement simulation test of inertia of flywheel simulator by simmechanics" Procedia Computer Science 166:31–36. [23] Electronic resource - access mode: https://www.eia.gov/ todayinenergy/detail.php?id=41433 [24] Electronic resource - access mode: https://www.bp.com/ en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/renewable-energy.html [25] Electronic resource - access mode: https://www.irena.org/ europe [26] Electronic resource - access mode: https://www.iea.org/reports/renewables-2020 [27] Electronic resource - access mode: https://www.epa.gov/ energy/electricity-storage [28] Electronic resource - access mode: https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=593 [29] Electronic resource - access mode: https://en.wikipedia. org/wiki/Flywheel_energy_storage .
Open Access
Zeszyt
2021-2
Czasopisma
ATEST - OCHRONA PRACY
AURA
AUTO MOTO SERWIS
CHEMIK
CHŁODNICTWO
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA
DOZÓR TECHNICZNY
ELEKTROINSTALATOR
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA
GAZETA CUKROWNICZA
GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA
GOSPODARKA MIĘSNA
GOSPODARKA WODNA
HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
MASZYNY, TECHNOLOGIE, MATERIAŁY - TECHNIKA ZAGRANICZNA
MATERIAŁY BUDOWLANE
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
ODZIEŻ
OPAKOWANIE
PACKAGING REVIEW
POLISH TECHNICAL REVIEW
PROBLEMY JAKOŚCI
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY
PRZEGLĄD GASTRONOMICZNY
PRZEGLĄD GEODEZYJNY
PRZEGLĄD MECHANICZNY
PRZEGLĄD PAPIERNICZY
PRZEGLĄD PIEKARSKI I CUKIERNICZY
PRZEGLĄD TECHNICZNY. GAZETA INŻYNIERSKA
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE
PRZEGLĄD WŁÓKIENNICZY - WŁÓKNO, ODZIEŻ, SKÓRA
PRZEGLĄD ZBOŻOWO-MŁYNARSKI
PRZEMYSŁ CHEMICZNY
PRZEMYSŁ FERMENTACYJNY I OWOCOWO-WARZYWNY
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
RUDY I METALE NIEŻELAZNE
SZKŁO I CERAMIKA
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE
WOKÓŁ PŁYTEK CERAMICZNYCH