Afbalanceringsinstrument til samme pris som et vibrometer

Er det muligt? Med beslutsomhed - JA!

Afbalanceringsinstrumenter indtager med rette en særlig plads blandt det brede udvalg af udstyr, der bruges til vibroakustiske målinger. Det skyldes i høj grad, at denne klasse af instrumenter ud over at udføre metrologiske funktioner også udfylder en teknologisk rolle. I bund og grund er det teknologisk udstyr, der bruges til at reducere ubalancen i roterende mekanismer.

Som følge heraf giver det høj økonomisk effektivitet, hvilket giver mulighed for betydelig kvalitetsforbedring af produkter med relativt små kapitalinvesteringer ved implementering af afbalanceringsudstyr. Dette gælder især for industrier, hvor der anvendes eller fremstilles en betydelig mængde roterende udstyr (f.eks. fræsevirksomheder, fabrikker, der producerer ventilatorer osv.)

I sådanne virksomheder er tilbagebetalingstiden for moderat prissat afbalanceringsudstyr, som ligger mellem 2500 og 10000 euro, typisk ikke længere end 6-7 måneder.

Der er dog mange små og mellemstore virksomheder, der er interesserede i at afbalancere deres egne produkter, og for dem er selv disse relativt små udgifter en byrde. Disse virksomheder kan omfatte autoværksteder, reparations- og servicefaciliteter for elmotorer, pumpe- og ventilatorværksteder osv. For dem er det ofte vanskeligt, hvis ikke umuligt, at købe afbalanceringsudstyr til aktuelle markedspriser.

Som reference giver tabel 1 oplysninger om nogle af de mest kendte afbalanceringsinstrumenter til roterende udstyr, der findes på markedet i øjeblikket. Som det fremgår af tabellen, kan priserne på disse instrumenter variere fra 2500 til 25000 euro afhængigt af producenten og deres funktionalitet.

tabel 1. Priserne er hentet fra offentlige kilder: producenternes hjemmesider, ebay, alibaba.com osv.

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

€1,751.00

Dele

Vibrationssensor

€90.00

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

€124.00

Enheder

Balanset-4

€6,803.00

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

€46.00

Dele

Reflekterende tape

€10.00

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

€1,561.00

Ved første øjekast kan disse priser virke overdrevent høje i en tid med hurtig udvikling af moderne elektronik. Men flere objektive faktorer begrænser muligheden for at minimere omkostningerne til afbalanceringsinstrumenter og vibrometre.

For det første efterspørges afbalanceringsudstyr ikke i mængder, der kan sammenlignes med produktionen af computere, mobiltelefoner eller fjernsyn. Det produceres normalt i små og mellemstore serier, hvilket naturligvis påvirker omkostningerne.

For det andet er prisen på dette udstyr væsentligt påvirket af prisen på mindst to vibrationssensorer, der indgår i dets sammensætning, og som er ret dyre. For eksempel koster velkendte sensorer i gennemsnit mellem 300 og 900 euro pr. stk.

For det tredje er der betydelige udgifter til udvikling af specialiseret software til afbalanceringsinstrumenter, hvilket i betragtning af de relativt små produktionsmængder også bidrager til stigningen i omkostningerne.

Der er dog reserver til at reducere omkostningerne til afbalanceringsudstyr, og vi har forsøgt at bruge dem i udviklingen af vores nye instrument, kaldet "Balanset-1A".

Vi fulgte disse retningslinjer:

• Forsøg på at implementere et strukturelt skema for instrumentet, der maksimalt bruger masseproducerede komponenter fra andre producenter.
• Undersøg muligheden for at bruge billigere vibrationssensorer for at reducere omkostningerne til vores udstyr.
• Udnyt maksimalt de algoritmer til styring af afbalanceringsinstrumenter, som vores specialister har udviklet i løbet af de sidste 20 år og implementeret med succes i tidligere designs.

Som et resultat af implementeringen af de principper, der er skitseret ovenfor, blev afbalanceringssættet "Balanset-1A" udviklet, som består af følgende hovedenheder:

• En mikroprocessor-måleenhed med en USB-udgang til tilslutning til en computer.
• En bærbar computer udstyret med specialiseret software til at løse afbalanceringsopgaver.
• To relativt billige vibrationssensorer.
• En laserfasevinkelsensor.

Instrumentets måleenhed er udviklet på basis af den serieproducerede Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 CPU. Måleenheden er forbundet med en computer (normalt en netbook eller bærbar computer) via en USB-kanal, hvorigennem afbalanceringsprocessen styres, og måle- og beregningsresultaterne vises.

Ved at implementere denne struktur i afbalanceringsinstrumentet, der er baseret på brugen af serieproducerede komponenter, kunne vi reducere udviklings- og produktionsomkostningerne for hardwaredelen betydeligt.

Et lige så vigtigt element i at reducere omkostningerne ved vores produkt var brugen af kapacitive accelerometre som vibrationssensorer, som i øjeblikket masseproduceres af forskellige producenter og har en lav pris.

Som tidligere nævnt blev der i softwareudviklingen til det nye afbalanceringsinstrument i vid udstrækning anvendt algoritmer, som vores specialister har udviklet i løbet af de sidste 20 år. Dette reducerede arbejdsintensiteten ved softwareudvikling og fejlfinding betydeligt, hvilket påvirkede udstyrets omkostninger positivt.

Det samlede resultat af vores arbejde er, at prisen på vores foreslåede afbalanceringssæt (uden computer) med alt nødvendigt tilbehør (inklusive magneter til montering af vibrationssensorer, et magnetisk stativ til fasevinkelsensoren, et flashdrev med software og en transportkuffert) ikke overstiger 2000 euro (1500 for Balanset-oem-sættet) på nuværende tidspunkt.

Som konklusion kan vi sige, at vores foreslåede "Balanset"-afbalanceringssæt ofte er betydeligt billigere end det tilgængelige udstyr med samme formål (se tabel 1). I praksis er prisen ofte sammenlignelig med prisen på almindelige vibrometre, der i øjeblikket findes på markedet.