Δύο παρατηρήσεις σχετικά με το εύλογο των απαιτήσεων των πελατών για τους κατασκευαστές μηχανών εξισορρόπησης

Εισαγωγή

Τα τελευταία ενάμιση χρόνο, η εταιρεία μας έχει λάβει περισσότερες από 30 έρευνες σχετικά με την αγορά διαφόρων τύπων μηχανών εξισορρόπησης. Η ανάλυση των τεχνικών προδιαγραφών που επισυνάπτονται σε αυτές τις έρευνες αποκαλύπτει ότι οι περισσότερες περιλαμβάνουν ορισμένα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν σημαντικά τα χρονοδιαγράμματα παραγωγής και το κόστος των μηχανών και επίσης ελαχιστοποιούν τον κατάλογο των πιθανών προμηθευτών. Μεταξύ αυτών, ξεχωρίζουν δύο απαιτήσεις:

• Η απαίτηση να εξασφαλίζεται μια συγκεκριμένη υπολειπόμενη ανισορροπία, η οποία δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,1 g*mm/kg (μm).
• Η απαίτηση να συμπεριληφθεί η μηχανή ζυγοστάθμισης στο μητρώο οργάνων μέτρησης.

Ας αναλύσουμε το εύλογο και το εφικτό της εφαρμογής αυτών των απαιτήσεων από την οπτική γωνία ενός πραγματικού καταναλωτή.

1. Ανάλυση των απαιτήσεων ακρίβειας για το μηχάνημα

Θα επαληθεύσουμε την εγκυρότητα των απαιτήσεων ακρίβειας του πελάτη χρησιμοποιώντας μια τεχνική προδιαγραφή για μια μηχανή εξισορρόπησης που έχει σχεδιαστεί για την εξισορρόπηση ρότορων ηλεκτροκινητήρων, μονάδων turbo και συμπιεστών βάρους μεταξύ 10 και 1500 kg. Η προδιαγραφή ορίζει μια ανοχή για την ειδική υπολειπόμενη ανισορροπία που, σύμφωνα με τον πελάτη, δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,1 g*mm/kg.

Για την επαλήθευση αυτής της απαίτησης, παραπέμπουμε στον Πίνακα 1 του ISO 1940-1-2007 "Μηχανικές δονήσεις - Απαιτήσεις ποιότητας ζυγοστάθμισης για ρότορες". Με βάση τις συστάσεις αυτού του πίνακα, υποθέτουμε ότι η ακρίβεια ζυγοστάθμισης των ρότορων των ηλεκτροκινητήρων, των μονάδων turbo και των συμπιεστών, την οποία πρέπει να εξασφαλίζει το μηχάνημα που παραγγέλθηκε, πρέπει να πληροί την ποιοτική βαθμίδα G2.5. Υποθέτοντας ότι η αναμενόμενη συχνότητα περιστροφής λειτουργίας του ζυγοσταθμισμένου ρότορα είναι, για παράδειγμα, 200 Hz (η οποία με μεγάλο περιθώριο καλύπτει τις συχνότητες περιστροφής των περισσότερων γνωστών μηχανών), μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την επιτρεπόμενη υπολειπόμενη ειδική ανισορροπία για στατική (σε ένα επίπεδο) ζυγοστάθμιση χρησιμοποιώντας τον τύπο 5 από το πρότυπο: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Λαμβάνοντας υπόψη τις συστάσεις του ίδιου προτύπου ISO 1940-1-2007, οι οποίες παρατίθενται στο τμήμα 7, η επιτρεπόμενη τιμή που ορίζεται για έναν ασύμμετρο δρομέα δύο στηριγμάτων κατά τη δυναμική εξισορρόπηση θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,3 * eper, που στην περίπτωσή μας θα ήταν 0,6 g*mm/kg, και όχι 0,1 g*mm/kg, όπως απαιτείται στην αρχική τεχνική προδιαγραφή.

Με άλλα λόγια, όπως δείχνει η ανάλυσή μας, οι απαιτήσεις για την ακρίβεια της μηχανής ζυγοστάθμισης στην παρούσα τεχνική προδιαγραφή (και σε πολλά άλλα παρόμοια έγγραφα) είναι σαφώς υπερβολικές. Η πρακτική εφαρμογή αυτών των υπερβολικών απαιτήσεων εμπλέκει τον κατασκευαστή στην επίλυση σοβαρών σχεδιαστικών και τεχνολογικών καθηκόντων, που προκύπτουν συνήθως κατά την παραγωγή μηχανών εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας, γεγονός που αναμφίβολα επηρεάζει το κόστος και το χρόνο παραγωγής των μηχανών. Επιπλέον, οι απαιτήσεις αυτές δεν είναι πάντοτε τεχνικά εφικτές.

Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι η αποτελεσματική λειτουργία τέτοιων μηχανών υψηλής ακρίβειας μπορεί να απαιτεί από τον δυνητικό πελάτη να πληροί διάφορες πρόσθετες προϋποθέσεις, όπως η ανάγκη για θερμοσταθερούς και καθαρούς χώρους, θεμέλια απομόνωσης κραδασμών κ.λπ., το κόστος δημιουργίας των οποίων μπορεί να υπερβαίνει ακόμη και το κόστος που συνδέεται με την απόκτηση της μηχανής. Σε απάντηση της ενδεχόμενης ένστασης του εκπροσώπου του πελάτη (του συντάκτη της προαναφερθείσας τεχνικής προδιαγραφής) ότι η ικανοποίηση αυτής της απαίτησης επιτρέπει την επίτευξη μιας σημαντικά χαμηλότερης υπολειπόμενης ανισορροπίας στη μηχανή, η οποία στην πραγματικότητα αντιστοιχεί στον βαθμό G0,4, μπορεί να τους συστηθεί να εξοικειωθούν με τις συστάσεις του ISO 22061-76 "Μηχανές και τεχνολογικός εξοπλισμός. Σύστημα ποιοτικών βαθμών ζυγοστάθμισης. Βασικές διατάξεις", το οποίο ίσχυε πριν από την εισαγωγή του ISO 1940-1-2007.

Το τμήμα 3 του προτύπου αυτού, το οποίο εκπονήθηκε από τους καλύτερους ειδικούς στον τομέα της εξισορρόπησης από τη Σοβιετική Ένωση, αναφέρει εύλογα τα εξής:

1. Οι ρότορες των προϊόντων που κατατάσσονται στην 1η ποιοτική κατηγορία ζυγοστάθμισης (βαθμός G0,4 σύμφωνα με το ISO 1940-1-2007) πρέπει να ζυγοσταθμίζονται στα δικά τους έδρανα εντός του δικού τους περιβλήματος υπό όλες τις συνθήκες λειτουργίας με τη χρήση του δικού τους κινητήρα.
2. Οι ρότορες των προϊόντων που ταξινομούνται στη 2η ποιοτική κατηγορία ζυγοστάθμισης (κατηγορία G1.0) πρέπει να ζυγοσταθμίζονται στα δικά τους έδρανα ή στο δικό τους περίβλημα, με ειδική κίνηση, εάν δεν υπάρχει δική τους κίνηση.
3. Οι ρότορες των προϊόντων που κατατάσσονται στην 3η έως 11η ποιοτική κατηγορία ζυγοστάθμισης (κατηγορίες G2.5 έως G4000) επιτρέπεται να ζυγοσταθμίζονται ως μέρη ή μονάδες συναρμολόγησης.

Η ουσία αυτών των συστάσεων είναι ότι η προσπάθεια επίτευξης των ποιοτικών βαθμών ζυγοστάθμισης G0,4 και G1,0 στη μηχανή ζυγοστάθμισης είναι συχνά τεχνικά και οικονομικά ανούσια. Μετά την τοποθέτηση των ρότορων στη μηχανή, η επιτευχθείσα ακρίβεια χάνεται και για την αποκατάστασή της απαιτείται πρόσθετη επανεξισορρόπηση του συγκροτήματος ρότορα (στα δικά του έδρανα και με τη δική του κίνηση), η οποία πραγματοποιείται με τη χρήση φορητού εξοπλισμού εξισορρόπησης δονήσεων.

Ως ενδεικτικό παράδειγμα αυτής της θέσης, μπορούμε να θεωρήσουμε την εξισορρόπηση ενός τροχού λείανσης που προορίζεται για χρήση σε μια μηχανή κυλινδρικής λείανσης υψηλής ακρίβειας (κατηγορία ακρίβειας "C"). Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προαναφερθέντος πίνακα 1 του ISO 1940-1-2007, η ποιότητα ζυγοστάθμισης του τροχού λείανσης θα πρέπει να πληροί τουλάχιστον τον βαθμό G0,4. Δεδομένου ότι η αναμενόμενη συχνότητα περιστροφής του τροχού λείανσης κατά τη λειτουργία θα είναι 6000 rpm (100 Hz), χρησιμοποιώντας τον γνωστό τύπο 7 του ISO 1940-1-2007, προσδιορίζουμε την επιτρεπόμενη υπολειπόμενη ειδική ανισορροπία eper, η οποία θα είναι 0,64 g*mm/kg.

Με άλλα λόγια, μετά την εξισορρόπηση στη μηχανή εξισορρόπησης, εξασφαλίζοντας αυτή την ανοχή, η μετατόπιση του κέντρου μάζας του τροχού λείανσης σε σχέση με τον τεχνολογικό άξονα (άξονας ατράκτου μηχανής εξισορρόπησης) δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,64 μm. Δεδομένου ότι η επιτρεπόμενη ακτινική μετατόπιση της ατράκτου μιας μηχανής λείανσης κατηγορίας "C" σύμφωνα με το ISO 11654-90 είναι 2 µm, μετά την τοποθέτηση του τροχού λείανσης μας σε αυτήν (εκ νέου ζυγοστάθμιση του τροχού από τον τεχνολογικό άξονα στον άξονα εργασίας), η εναπομένουσα ειδική ανισορροπία μπορεί να αυξηθεί σημαντικά και να υπερβεί την ανοχή που συνιστάται από το ISO 1940-1-2007 τουλάχιστον τρεις φορές. Σε τέτοιες και άλλες παρόμοιες περιπτώσεις, όπως προαναφέρθηκε, απαιτείται πρόσθετη ζυγοστάθμιση για την αντιστάθμιση των σφαλμάτων που προκύπτουν κατά το στάδιο της συναρμολόγησης.

Τα παραπάνω μας επιτρέπουν να ισχυριστούμε ότι στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, η απαίτηση ακρίβειας για τις μεσαίες και βαριές μηχανές ζυγοστάθμισης μπορεί να περιοριστεί σε ένα επίπεδο υπολειπόμενης ειδικής ανισορροπίας 0,5 g*mm/kg ή ακόμη και 1,0 g*mm/kg. Η εφαρμογή αυτής της σύστασης στην πράξη επιτρέπει στον κατασκευαστή να μειώσει σημαντικά την πολυπλοκότητα και το κόστος κατασκευής της μηχανής, ενώ ο πελάτης (εφόσον εφαρμοστεί μια ορθολογική τεχνολογική διαδικασία) μπορεί να επιτύχει την απαιτούμενη ακρίβεια ζυγοστάθμισης. Η κύρια εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα μπορεί να είναι οι μικρές εξειδικευμένες μηχανές ζυγοστάθμισης που χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, για την εξισορρόπηση ρότορων γυροσκοπίων, στροβιλοσυμπιεστών αυτοκινήτων κ.λπ. Τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά αυτών των μηχανών επιτρέπουν την επίτευξη ενός επιπέδου υπολειπόμενης ειδικής ανισορροπίας 0,1 g*mm/kg ή χαμηλότερου, το οποίο είναι τεχνικά δικαιολογημένο και οικονομικά εφικτό.

2. Σχετικά με την ανάγκη συμπερίληψης των μηχανών ζυγοστάθμισης στο μητρώο οργάνων μέτρησης

Τα τελευταία χρόνια, στη χώρα μας έγινε μια εκπληκτική ανακάλυψη που θα μπορούσε να μπερδέψει τους "εν ειρήνη αποθανόντες" ειδικούς της ENIMS**, οι οποίοι ανέπτυξαν τον ταξινομητή των μηχανών κοπής μετάλλων. Με το "ελαφρύ χέρι" κάποιου, ένας εντελώς νέος τύπος εξοπλισμού εμφανίστηκε στην αγορά των μηχανημάτων - "Μηχανές εξισορρόπησης μέτρησης κραδασμών", οι οποίες πρέπει να διαθέτουν πιστοποιητικό από το ρωσικό κρατικό πρότυπο και την αντίστοιχη σήμανση*).

Και όλα θα πήγαιναν καλά, αλλά ξαφνικά αποδείχθηκε ότι οι "προηγμένοι" πελάτες άρχισαν να περιλαμβάνουν στις τεχνικές προδιαγραφές τους μια υποχρεωτική απαίτηση για τη συμπερίληψη των μηχανημάτων ζυγοστάθμισης στο Μητρώο οργάνων μέτρησης. Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πόσο νομικά και τεχνικά δικαιολογημένη είναι αυτή η απαίτηση, καθώς και την οικονομική της σκοπιμότητα.

Κατ' αρχάς, είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε πώς η απαίτηση αυτή σχετίζεται με τις συστάσεις των υφιστάμενων κανονιστικών εγγράφων. Ας ξεκινήσουμε με το ISO 8-82 "Μηχανές κοπής μετάλλων. Γενικές απαιτήσεις για δοκιμές ακρίβειας". Το πρότυπο αυτό καθορίζει τις βασικές έννοιες και αρχές της ταξινόμησης των μηχανών με βάση την ακρίβεια, τις γενικές απαιτήσεις για τη δοκιμή ακρίβειας και τις γενικές απαιτήσεις για τις μεθόδους επαλήθευσης της ακρίβειας. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αναφορές σε διαδικασίες αξιολόγησης των ποιοτικών χαρακτηριστικών των μηχανών σε αυτό το πρότυπο χρησιμοποιούν μόνο τον όρο "επαλήθευση" και δεν γίνεται καμία αναφορά στην ανάγκη ένταξης των μηχανών στο Μητρώο οργάνων μέτρησης και, κατά συνέπεια, στην ανάγκη "βαθμονόμησής" τους.

Το επόμενο έγγραφο που πρέπει να προσέξετε είναι το ISO 20076-2007 (ISO 2953:1999) "Δονήσεις. Μηχανές εξισορρόπησης. Προδιαγραφές και μέθοδοι επαλήθευσής τους". Από το πρότυπο αυτό, το οποίο θέτει συγκεκριμένες απαιτήσεις για τα τεχνικά χαρακτηριστικά των μηχανών ζυγοστάθμισης και τις μεθόδους "επαλήθευσής" τους, απουσιάζουν επίσης απαιτήσεις που προβλέπουν την αναγκαιότητα βαθμονόμησης των μηχανών και τη συμπερίληψή τους στο Μητρώο οργάνων μέτρησης. Από την άποψη αυτή, πρέπει να σημειωθεί ότι οι απαιτήσεις σχετικά με τη βαθμονόμηση απουσιάζουν από τα πρότυπα για άλλους τύπους εργαλειομηχανών, όπως το ISO για τις μηχανές λείανσης και τις μηχανές CNC, οι οποίες μπορούν επίσης να περιλαμβάνουν διάφορα συστήματα μέτρησης.

Επιπλέον, παρόμοιες απαιτήσεις δεν υπάρχουν στην τεχνική τεκμηρίωση για όλα τα γνωστά μοντέλα ξένων μηχανών ζυγοστάθμισης, γεγονός που, κατά τη γνώμη μας, αποτελεί επίσης σημαντικό προηγούμενο. Με βάση τα επιχειρήματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα:

1. Τα υφιστάμενα κανονιστικά και τεχνικά έγγραφα που έχουν αναπτυχθεί για τις εργαλειομηχανές και, ιδίως, για τις μηχανές ζυγοστάθμισης, δεν περιλαμβάνουν απαιτήσεις για την καταχώρισή τους στο μητρώο οργάνων μέτρησης και, κατά συνέπεια, την ανάγκη βαθμονόμησής τους. Κατά συνέπεια, η συμπερίληψη τέτοιων απαιτήσεων στις Τεχνικές Προδιαγραφές κατά τις ανταγωνιστικές διαδικασίες σύναψης συμβάσεων "de facto" αυξάνει σημαντικά το κόστος παραγωγής των μηχανών και τις δαπάνες για τη μετέπειτα λειτουργία τους και, όπως μας φαίνεται, "de jure" παραβιάζει τα δικαιώματα των καλόπιστων κατασκευαστών μηχανών που ακολουθούν το γράμμα και το πνεύμα των υφιστάμενων κανονιστικών εγγράφων.
2. Οι συνήθεις δοκιμές του συστήματος μέτρησης μπορούν και πρέπει να διεξάγονται ως μέρος της μηχανής ζυγοστάθμισης σύμφωνα με τις απαιτήσεις και τις συστάσεις του προτύπου ISO 20076-2007 (ISO 2953:1999), οι οποίες προβλέπουν τη χρήση ρότορα αναφοράς, σειράς δοκιμαστικών βαρών και βαθμονομημένων ζυγών κατά τη διάρκεια των ελέγχων. Οι έλεγχοι αυτοί πρέπει απαραιτήτως να περιλαμβάνουν τους ακόλουθους τύπους ελέγχων:
   • Έλεγχος της ελάχιστα επιτεύξιμης υπολειπόμενης ανισορροπίας (Umar),
   • Έλεγχος του συντελεστή μείωσης της ανισορροπίας (URR),
   • Έλεγχος της λειτουργίας του κυκλώματος εξισορρόπησης υπό όρους (με τη διαδικασία περιστροφής του ρότορα κατά 180°).

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι έλεγχοι αυτοί πραγματοποιούνται χωρίς αποσυναρμολόγηση του συστήματος μέτρησης από το μηχάνημα και δεν απαιτούν τη χρήση βάσης δονήσεων βαθμονόμησης, γεγονός που εξαλείφει την ανάγκη συμμετοχής ειδικών από εξωτερικούς οργανισμούς και μειώνει σημαντικά την ένταση της εργασίας και το κόστος των εργασιών. Εκτός από τους κύριους ελέγχους που αναφέρονται παραπάνω, εάν είναι απαραίτητο, μπορούν να ελεγχθούν και άλλες σημαντικές παράμετροι του συστήματος μέτρησης απευθείας στη μηχανή (με τη χρήση του προαναφερθέντος ρότορα αναφοράς, μιας σειράς δοκιμαστικών βαρών και βαθμονομημένων ζυγών), όπως

• Επαναληψιμότητα των ενδείξεων σήματος δόνησης πλάτους και φάσης από μέτρηση σε μέτρηση,
• Γραμμικότητα των ενδείξεων του συστήματος μέτρησης με βάση το πλάτος του σήματος δόνησης,
• ικανότητα ανάλυσης του συστήματος μέτρησης (ελάχιστο επίπεδο ανισορροπίας που καταγράφεται σταθερά από το σύστημα μέτρησης), κ.λπ.

Συμπέρασμα

Ο συγγραφέας ελπίζει ότι τόσο οι πελάτες όσο και οι κατασκευαστές μηχανών εξισορρόπησης θα κατανοήσουν τα επιχειρήματα και τις συστάσεις που διατυπώνονται στην παρούσα εργασία, ο κύριος στόχος της οποίας είναι η ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής και για τα δύο μέρη, εξασφαλίζοντας παράλληλα την κατάλληλη ποιότητα των εργασιών εξισορρόπησης.

*Σημείωση: Εάν η τάση αυτή συνεχίσει να εξελίσσεται, δεν αποκλείεται σύντομα να μάθουμε για τη δημιουργία μηχανών λείανσης μέτρησης κραδασμών, πρεσών μέτρησης κραδασμών, ακόμη και κυλινδρόμυλων μέτρησης κραδασμών. Εξάλλου, μοιράζονται με τις μηχανές ζυγοστάθμισης τη δυνατότητα χρήσης εξειδικευμένου εξοπλισμού μέτρησης κραδασμών.

Το ENIMS σημαίνει "Πειραματικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Εργαλειομηχανών Κοπής Μετάλλων" (Experimental Research Institute of Metal-Cutting Machine Tools). Επρόκειτο για ένα ερευνητικό ινστιτούτο της Σοβιετικής Ένωσης αφιερωμένο στην ανάπτυξη και βελτίωση διαφόρων τύπων μηχανών και εξοπλισμού κοπής μετάλλων. Το ινστιτούτο διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην πρόοδο της βιομηχανίας κατασκευής μηχανών και στην τυποποίηση του εξοπλισμού κατεργασίας μετάλλων, αναπτύσσοντας κανονιστικά έγγραφα και πρότυπα, όπως ταξινομητές για εργαλειομηχανές και μεθόδους για τον έλεγχο της ακρίβειάς τους.

V.D. Feldman, επικεφαλής ειδικός της LLC "Kinematics", 2024