ملاحظتان حول مدى معقولية متطلبات العملاء بالنسبة لمصنعي آلات الموازنة

مقدمة

خلال العام ونصف العام الماضيين، تلقت شركتنا أكثر من 30 استفسارًا بشأن شراء أنواع مختلفة من آلات الموازنة. ويكشف تحليل المواصفات الفنية المرفقة بهذه الاستفسارات أن معظمها يتضمن عددًا من الخصائص التي تؤثر بشكل كبير على الجداول الزمنية لتصنيع الآلات وتكاليفها، كما أنها تضيق نطاق قائمة الموردين المحتملين. ومن بين هذه الخصائص، يبرز متطلبان هما:

• ضرورة ضمان شيء معين عدم التوازن المتبقي، والتي يجب ألا تتجاوز 0.1 غم*مم/كغ (ميكرومتر).
• شرط إدراج آلة الموازنة في سجل أجهزة القياس.

دعونا نحلل مدى معقولية وإمكانية تنفيذ هذه المتطلبات من منظور المستهلك الفعلي.

1. تحليل متطلبات الدقة للآلة

سنقوم بالتحقق من صحة متطلبات الدقة التي حددها العميل باستخدام المواصفات الفنية لآلة موازنة مصممة لموازنة دوارات المحركات الكهربائية ووحدات التوربو والضواغط التي يتراوح وزنها بين 10 و1500 كجم. وتحدد هذه المواصفات حدًا للتفاوت المتبقي المحدد الذي يجب ألا يتجاوز، وفقًا للعميل، 0.1 غم*مم/كجم.

للتحقق من هذا الشرط، نرجع إلى الجدول 1 في إيزو 1940-1-2007 "الاهتزازات الميكانيكية – متطلبات جودة التوازن للدوارات." استنادًا إلى توصيات هذا الجدول، نفترض أن دقة توازن الدوَّارات في المحركات الكهربائية ووحدات التوربو والضواغط، والتي يجب أن تضمنها الآلة المطلوبة، يجب أن تستوفي معيار الجودة G2.5 grade. بافتراض أن تردد الدوران التشغيلي المتوقع للدوار المتوازن يبلغ، على سبيل المثال، 200 هرتز (وهو ما يغطي بفارق كبير ترددات دوران معظم الآلات المعروفة)، يمكننا بسهولة حساب عدم التوازن النوعي المتبقي المسموح به للموازنة الثابتة (أحادي المستوى) باستخدام المعادلة 5 من المعيار: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 جم*مم/كجم.

بالنظر إلى توصيات المعيار ISO 1940-1-2007 نفسه (الذي حل محله اليوم ISO 21940-11)، وفقًا للمادة 7، يجب أن تكون القيمة المسموح بها المحددة للدوار غير المتماثل ذي الدعامتين أثناء الموازنة الديناميكية 0.3 * eper على الأقل، وهو ما يساوي في حالتنا 0.6 غ*مم/كغ، وليس 0.1 غ*مم/كغ كما هو مطلوب في المواصفات الفنية الأولية. هذا التقسيم للقيمة المسموح بها موازنة التسامح يمكن التحقق من المسافة بين مستويي التصحيح باستخدام حاسبة الرصيد غير المتوازن المتبقي (ISO 21940-11).

بعبارة أخرى، وكما يوضح تحليلنا، فإن متطلبات دقة آلة الموازنة الواردة في هذه المواصفات الفنية (وكثير من الوثائق المماثلة الأخرى) مفرطة بشكل واضح. ويستلزم التطبيق العملي لهذه المتطلبات المفرطة قيام الشركة المصنعة بمعالجة مشكلات تصميمية وتقنية جادة، وهي مشكلات تنشأ عادةً عند إنتاج آلات ذات دقة عالية للغاية، مما يؤثر بلا شك على تكلفة الآلات ووقت إنتاجها. علاوة على ذلك، فإن هذه المتطلبات ليست دائمًا قابلة للتنفيذ من الناحية التقنية.

ومن المهم أيضًا ملاحظة أن التشغيل الفعال لهذه الآلات عالية الدقة قد يتطلب من العميل المحتمل تلبية عدة شروط إضافية، مثل الحاجة إلى غرف ذات درجة حرارة ثابتة ونظيفة، وأساسات معزولة عن الاهتزازات، وما إلى ذلك، والتي قد تتجاوز تكاليف إنشائها حتى التكاليف المرتبطة بشراء الآلة نفسها. ورداً على الاعتراض المحتمل من ممثل العميل (مؤلف المواصفات الفنية المذكورة أعلاه) بأن تلبية هذا الشرط تسمح بتحقيق خلل متبقي أقل بكثير في الآلة، وهو ما يتوافق فعلياً مع الدرجة G0.4، يمكن التوصية بأن يتعرفوا على توصيات ISO 22061-76 "الآلات والمعدات التكنولوجية. نظام درجات جودة الموازنة. الأحكام الأساسية"، والتي كانت سارية المفعول قبل إدخال ISO 1940-1-2007.

يورد القسم 3 من هذه المواصفة، التي أعدها أفضل المتخصصين في مجال الموازنة من الاتحاد السوفيتي، ما يلي بشكل معقول:

1. يجب موازنة دوارات المنتجات المصنفة ضمن الدرجة الأولى من جودة الموازنة (الدرجة G0.4 وفقًا للمعيار ISO 1940-1-2007) في محاملها الخاصة داخل غلافها الخاص في جميع ظروف التشغيل باستخدام محركها الخاص.
2. يجب موازنة دوارات المنتجات المصنفة ضمن الدرجة الثانية من جودة الموازنة (الدرجة G1.0) في محاملها الخاصة أو داخل غلافها الخاص، باستخدام محرك خاص في حالة عدم توفر محرك خاص بها.
3. يُسمح بموازنة دوارات المنتجات المصنفة ضمن درجات جودة الموازنة من الثالثة إلى الحادية عشرة (الدرجات من G2.5 إلى G4000) كأجزاء أو كوحدات تجميعية.

وجوهر هذه التوصيات هو أن السعي لتحقيق درجات التوازن G0.4 و G1.0 على آلة الموازنة غالبًا ما يكون عديم الجدوى من الناحيتين التقنية والاقتصادية. فبعد تركيب الدوارات في الآلة، تضيع الدقة التي تم تحقيقها، ولإعادتها، يلزم إجراء عملية موازنة إضافية لمجموعة الدوار (في محاملها الخاصة وبمحركها الخاص)، ويتم تنفيذ ذلك باستخدام معدات موازنة الاهتزازات المحمولة.

وكمثال توضيحي لهذه الفرضية، يمكننا أن نأخذ في الاعتبار موازنة قرص طحن مخصص للاستخدام في آلة طحن أسطوانية عالية الدقة (فئة الدقة "C"). ووفقًا لمتطلبات الجدول 1 المذكور سابقًا من المعيار ISO 1940-1-2007، يجب أن تفي جودة موازنة قرص الطحن بدرجة G0.4 على الأقل. وبالنظر إلى أن التردد الدوراني المتوقع لعجلة الطحن أثناء التشغيل سيكون 6000 دورة في الدقيقة (100 هرتز)، فإننا نحدد، باستخدام الصيغة 7 المعروفة في المعيار ISO 1940-1-2007، عدم التوازن النوعي المتبقي المسموح به eper، والذي سيكون 0.64 جم*مم/كجم.

بعبارة أخرى، بعد إجراء عملية الموازنة على آلة الموازنة، وضمان هذا التفاوت، يجب ألا يتجاوز انحراف مركز كتلة قرص الطحن عن المحور التكنولوجي (محور مغزل آلة الموازنة) 0.64 ميكرومتر. نظرًا لأن الانحراف الشعاعي المسموح به لمغزل آلة الطحن من الفئة "C" وفقًا لمعيار ISO 11654-90 يبلغ 2 ميكرومتر، فإن بعد تركيب قرص الطحن الخاص بنا عليه (إعادة تحديد خط الأساس للقرص من المحور التكنولوجي إلى محور العمل)، يمكن أن يزداد عدم التوازن النوعي المتبقي بشكل كبير ويتجاوز التفاوت الموصى به في معيار ISO 1940-1-2007 بثلاث مرات على الأقل. في مثل هذه الحالات وغيرها من الحالات المماثلة، كما ذكرنا سابقًا، يلزم إجراء موازنة إضافية لتعويض الأخطاء التي تنشأ أثناء مرحلة التجميع.

ما سبق يتيح لنا التأكيد على أنه في الغالبية العظمى من الحالات، يمكن أن يقتصر متطلب الدقة لآلات الموازنة المتوسطة والثقيلة على مستوى خلل توازن نوعي متبقي يبلغ 0.5 غم*مم/كغ أو حتى 1.0 غم*مم/كغ. ويتيح تطبيق هذه التوصية عمليًا للشركة المصنعة تقليل تعقيد وتكلفة تصنيع الآلة بشكل كبير، بينما يمكن للعميل (بشرط تطبيق عملية تكنولوجية منطقية) تحقيق دقة الموازنة المطلوبة. قد يكون الاستثناء الرئيسي لهذه القاعدة هو آلات الموازنة المتخصصة الصغيرة المستخدمة، على سبيل المثال، لموازنة دوارات الجيروسكوب، وشاحنات التوربو للسيارات، وما إلى ذلك. تسمح ميزات تصميم هذه الآلات بتحقيق مستوى عدم توازن محدد متبقي يبلغ 0.1 غم*مم/كجم أو أقل، وهو أمر مبرر تقنيًا وممكن اقتصاديًا.

2. حول ضرورة إدراج آلات الموازنة في سجل أجهزة القياس

في السنوات الأخيرة، تم التوصل إلى اكتشاف مذهل في بلدنا قد يربك المتخصصين «الراحلين بسلام» من معهد ENIMS**، الذين طوروا تصنيف آلات قطع المعادن. وبفضل «لمسة خفيفة» من أحدهم، ظهر نوع جديد تمامًا من المعدات في سوق الآلات – «آلات موازنة قياس الاهتزاز»، التي يجب أن تحمل شهادة من المعهد الروسي للمعايير الحكومية والعلامة المقابلة.*)

وكان كل شيء يسير على ما يرام، لكن تبين فجأة أن العملاء «المتقدمين» بدأوا في تضمين متطلب إلزامي في مواصفاتهم الفنية يقضي بإدراج آلات الموازنة في سجل أجهزة القياس. فلنحاول أن نفهم مدى صحة هذا المتطلب من الناحيتين القانونية والتقنية، فضلاً عن جدواه الاقتصادية.

بادئ ذي بدء، من المفيد فهم كيفية ارتباط هذا الشرط بتوصيات الوثائق التنظيمية الحالية. فلنبدأ بالمعيار ISO 8-82 «آلات قطع المعادن. المتطلبات العامة لاختبار الدقة». تحدد هذه المواصفة القياسية المفاهيم والمبادئ الأساسية لتصنيف الآلات حسب الدقة، والمتطلبات العامة لاختبار الدقة، والمتطلبات العامة لطرق التحقق من الدقة. من المهم ملاحظة أن الإشارات إلى إجراءات تقييم الخصائص النوعية للآلات في هذه المواصفة القياسية تستخدم مصطلح "التحقق" فقط، ولا توجد أي إشارة إلى الحاجة إلى إدراج الآلات في سجل أجهزة القياس، وبالتالي الحاجة إلى "معايرتها".

الوثيقة التالية التي يجب الانتباه إليها هي ISO 20076-2007 (ISO 2953:1999) «الاهتزاز. آلات الموازنة. المواصفات وطرق التحقق منها». هذه المواصفة القياسية، التي تحدد متطلبات محددة للخصائص التقنية لآلات الموازنة وطرق "التحقق" منها، تفتقر أيضًا إلى المتطلبات التي تنص على ضرورة معايرة الآلات وإدراجها في سجل أجهزة القياس. وفي هذا الصدد، تجدر الإشارة إلى أن المتطلبات المتعلقة بالمعايرة غير موجودة في المواصفات القياسية لأنواع أخرى من الآلات المكنية، مثل ISO لآلات الطحن وآلات CNC، والتي قد تتضمن أيضًا أنظمة قياس متنوعة.

علاوة على ذلك، لا توجد متطلبات مماثلة في الوثائق الفنية لجميع الطرز المعروفة من آلات الموازنة الأجنبية، وهو ما يمثل، في رأينا، سابقة مهمة أيضًا. وبناءً على الحجج المذكورة أعلاه، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية:

1. لا تتضمن الوثائق التنظيمية والتقنية الحالية التي وُضعت للأدوات الآلية، ولا سيما آلات الموازنة، متطلبات لإدراجها في سجل أجهزة القياس، وبالتالي لا تتضمن الحاجة إلى معايرتها. ونتيجة لذلك، فإن إدراج مثل هذه المتطلبات في المواصفات الفنية خلال إجراءات الشراء التنافسية يزيد "فعليًا" بشكل كبير من تكاليف إنتاج الآلات ونفقات تشغيلها اللاحقة، كما يبدو لنا، ينتهك "قانونيًا" حقوق مصنعي الآلات ذوي النية الحسنة الذين يتبعون نص وروح الوثائق التنظيمية الحالية.
2. يمكن، بل وينبغي، إجراء الاختبارات الروتينية لنظام القياس كجزء من آلة الموازنة وفقًا لمتطلبات وتوصيات المعيار ISO 20076-2007 (ISO 2953:1999)، التي تنص على استخدام دوار مرجعي ومجموعة من الأوزان الاختبارية وموازين معايرة أثناء عمليات الفحص. ويجب أن تشمل هذه الاختبارات بالضرورة أنواع الفحوص التالية:
   • التحقق من الحد الأدنى القابل للتحقيق من عدم التوازن المتبقي (Umar)؛
   • التحقق من معامل تقليل عدم التوازن (URR)؛
   • التحقق من عمل دائرة الموازنة الشرطية (مع إجراء دوران الدوار بمقدار 180 درجة).

من المهم الإشارة إلى أن هذه الفحوصات تُجرى دون تفكيك نظام القياس من الماكينة، ولا تتطلب استخدام حامل اهتزاز للمعايرة، مما يلغي الحاجة إلى الاستعانة بمتخصصين من مؤسسات خارجية، ويقلل بشكل كبير من كثافة اليد العاملة وتكلفة العمل. بالإضافة إلى الفحوصات الرئيسية المذكورة أعلاه، يمكن، إذا لزم الأمر، فحص معلمات مهمة أخرى لنظام القياس مباشرة على الماكينة (باستخدام الدوار المرجعي المذكور أعلاه، ومجموعة من الأوزان الاختبارية، والموازين المعايرة)، بما في ذلك:

• تكرار قراءات السعة والطور لإشارات الاهتزاز من قياس إلى آخر؛
• خطية قراءات نظام القياس حسب سعة إشارة الاهتزاز؛
• قدرة نظام القياس على تحديد الدقة (أدنى مستوى من عدم التوازن الذي يسجله نظام القياس بشكل ثابت)، وما إلى ذلك.

الخلاصة

يأمل المؤلف أن يتفهم كل من عملاء ومصنعي آلات الموازنة الحجج والتوصيات الواردة في هذا العمل، الذي يتمثل هدفه الرئيسي في خفض تكاليف الإنتاج إلى أدنى حد ممكن لكلا الطرفين مع ضمان الجودة المطلوبة لعمليات الموازنة.

*ملاحظة: وإذا استمر هذا الاتجاه في التطور، فليس من المستبعد أن نسمع قريبًا عن تصنيع آلات طحن مزودة بأجهزة قياس الاهتزاز، ومكابس مزودة بأجهزة قياس الاهتزاز، وحتى مصانع درفلة مزودة بأجهزة قياس الاهتزاز. ففي النهاية، تشترك هذه الآلات مع آلات الموازنة في إمكانية استخدام معدات متخصصة لقياس الاهتزاز.

يُعرف ENIMS باسم «المعهد التجريبي والبحثي لآلات قطع المعادن» (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). وكان هذا المعهد البحثي في الاتحاد السوفيتي مكرسًا لتطوير وتحسين أنواع مختلفة من آلات ومعدات قطع المعادن. وقد لعب المعهد دورًا مهمًا في تطوير صناعة بناء الآلات وتوحيد معايير معدات تشغيل المعادن من خلال وضع الوثائق التنظيمية والمعايير، مثل تصنيفات أدوات الآلات وطرق اختبار دقتها.

ف. د. فيلدمان، كبير المتخصصين في شركة «كينيماتيكس» ذات المسؤولية المحدودة، 2024