Стенд для балансування валів

Abstract

В бакалаврській кваліфікаційній роботі розроблено універсальний стенд для балансування валів, призначений для виявлення та компенсації дисбалансу обертових тіл. Такий стенд дозволяє забезпечити безпечну, надійну та ефективну експлуатацію роторного обладнання, що особливо важливо в умовах як промислових підприємств, так і навчальних або лабораторних середовищ. Компактні габарити, модульність конструкції та адаптивність до різних типів валів надають пристрою універсальності у використанні. Розробка стенду включала механічну, електричну та програмну частини. До механічної та електричної частини входять такі вузли як: система обертання вала, балансир, упорна стійка, опори з кронштейнами, каркас а також електронна частина, яка включає давачі, елементи керування та контролер. Система обертання вала передбачає застосування електроприводу з можливістю регулювання частоти обертання, що забезпечує плавний запуск, точне обертання та безпечну зупинку валу без виникнення зайвих вібрацій. Балансир оснащено давачами, які фіксують вібрації та биття й передають дані до контролера для подальшого аналізу місця і величини дисбалансу. Упорна стійка, опори та кронштейни забезпечують жорсткість та стабільність кріплення вала під час роботи, а каркас, виконаний із металевих профілів, створює надійну несучу основу стенду. Давачі, електронні компоненти керування та контролер забезпечують точну фіксацію параметрів роботи та дозволяють реалізувати інтерактивну взаємодію з користувачем за допомогою органів управління (перемикачів, кнопок, аварійної зупинки). Програмна частина реалізовує алгоритми виявлення та аналізу дисбалансу, керування приводом, обробки сигналів з сенсорів, візуалізації даних, а також можливість формування звітів та збереження результатів. Реалізовано користувацький інтерфейс, що дозволяє оператору контролювати параметри роботи стенду в режимі реального часу, здійснювати калібрування системи та отримувати повідомлення про стан обладнання. Стенд розроблено з урахуванням сучасних вимог до енергоефективності, безпеки та простоти обслуговування. Його конструкція допускає подальше вдосконалення, наприклад, впровадження автоматичної системи корекції дисбалансу або розширення функціоналу. В результаті виконаних техніко-економічних розрахунків підтверджено конкурентоспроможність запропонованого рішення. Його точність, невисока вартість виготовлення, функціональність та можливість масштабування забезпечують доцільність впровадження стенду як у промисловому виробництві, так і у науково-дослідних установах.In the bachelor's qualification work, a universal stand for balancing shafts was developed, designed to detect and compensate for the imbalance of rotating bodies. Such a stand allows you to ensure safe, reliable and efficient operation of rotary equipment, which is especially important in the conditions of both industrial enterprises and educational or laboratory environments. Compact dimensions, modular design and adaptability to different types of shafts give the device versatility in use. The development of the stand included mechanical, electrical and software parts. The mechanical and electrical parts include such components as: shaft rotation system, balancer, thrust rack, supports with brackets, frame, drive, as well as the electronic part, which includes sensors, control elements and a controller. The shaft rotation system involves the use of an electric drive with the ability to adjust the rotation frequency, which ensures smooth start-up, precise rotation and safe stopping of the shaft without unnecessary vibrations. The balancer is equipped with sensors that record vibrations and runouts and transmit data to the controller for further analysis of the location and magnitude of the imbalance. The thrust rack, supports and brackets provide rigidity and stability of the shaft fastening during operation, and the frame, made of metal profiles, creates a reliable supporting base for the stand. The drive part involves the use of an electric motor with a driver, control and protection means, as well as a function of changing the rotation speed. Sensors, electronic control components and the controller provide accurate fixation of operating parameters and allow for interactive interaction with the user using controls (switches, buttons, emergency stop). The software part implements algorithms for detecting and analyzing imbalance, controlling the drive, processing signals from sensors, visualizing data, as well as the ability to generate reports and save results. A user interface has been implemented that allows the operator to monitor the stand's operating parameters in real time, calibrate the system and receive notifications about the equipment's status. The stand has been designed taking into account modern requirements for energy efficiency, safety and ease of maintenance. Its design allows for further improvement, for example, the implementation of an automatic imbalance correction system or expansion of functionality. As a result of the performed technical and economic calculations, the competitiveness of the proposed solution has been confirmed. Its accuracy, low manufacturing cost, functionality and scalability ensure the feasibility of implementing the stand both in industrial production and in research institutions.