बैलेंसिंग मशीन निर्माताओं के लिए ग्राहक आवश्यकताओं की वाजिबियत पर दो टिप्पणियाँ

परिचय

पिछले डेढ़ वर्षों में, हमारी कंपनी को विभिन्न प्रकार के खरीद संबंधी 30 से अधिक पूछताछ प्राप्त हुई है संतुलन मशीनें। इन पूछताछों से जुड़े तकनीकी विनिर्देशों का विश्लेषण दर्शाता है कि अधिकांश में कई विशेषताएं शामिल हैं जो मशीनों की उत्पादन समयसीमा और लागत को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती हैं और संभावित आपूर्तिकर्ताओं की सूची को कम करती हैं। इनमें से, दो आवश्यकताएं अलग दिखती हैं:

• एक विशिष्ट सुनिश्चित करने की आवश्यकता अवशिष्ट असंतुलन, जो 0.1 g*mm/kg (µm) से अधिक नहीं होना चाहिए।
• मापन उपकरणों के रजिस्टर में संतुलन मशीन को शामिल करने की आवश्यकता।

आइए एक वास्तविक उपभोक्ता के दृष्टिकोण से इन आवश्यकताओं को लागू करने की उचितता और व्यवहार्यता का विश्लेषण करें।

1. मशीन के लिए सटीकता आवश्यकताओं का विश्लेषण

हम ग्राहक की सटीकता आवश्यकताओं की वैधता की पुष्टि एक तकनीकी विनिर्देश का उपयोग करके करेंगे, जो 10 से 1500 किलोग्राम वजन वाले इलेक्ट्रिक मोटर्स, टर्बो इकाइयों और कम्प्रेसर्स के रोटरों को संतुलित करने के लिए डिज़ाइन की गई एक संतुलन मशीन के लिए है। यह विनिर्देश विशिष्ट अवशिष्ट असंतुलन के लिए एक सहनशीलता निर्धारित करता है, जो ग्राहक के अनुसार 0.1 g*mm/kg से अधिक नहीं होनी चाहिए।

इस आवश्यकता को सत्यापित करने के लिए, हम निम्नलिखित की तालिका 1 का संदर्भ देते हैं आईएसओ 1940-1 "यांत्रिक कंपन – रोटर्स के लिए संतुलन गुणवत्ता आवश्यकताएं।" इस तालिका की सिफारिशों के आधार पर, हम मानते हैं कि रोटार विद्युत मोटर्स, टर्बो इकाइयों और कंप्रेसर्स का संतुलन सटीकता, जिसे आदेशित मशीन को सुनिश्चित करना चाहिए, G2.5 गुणवत्ता को पूरा करना चाहिए grade। मान लीजिए कि संतुलित रोटर की अपेक्षित परिचालन घूर्णन आवृत्ति, उदाहरण के लिए, 200 Hz है (जो बड़े मार्जिन के साथ अधिकांश ज्ञात मशीनों की घूर्णन आवृत्तियों को कवर करता है), हम आसानी से मानक के सूत्र 5 का उपयोग करके स्थिर (एकल-विमान) संतुलन के लिए अनुमत अवशिष्ट विशिष्ट असंतुलन की गणना कर सकते हैं: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 g*mm/kg।

उसी ISO 1940-1 standard की recommendations को ध्यान में रखते हुए (जिसे आज आईएसओ 21940-11), खंड 7 में दिए गए अनुसार, गतिशील संतुलन के दौरान दो-सहारा असंवेदनशील रोटर के लिए अनुमेय मान सेट कम से कम 0.3 * eper होना चाहिए, जो हमारे मामले में 0.6 g*mm/kg होगा, प्रारंभिक तकनीकी विनिर्देश में आवश्यक 0.1 g*mm/kg नहीं। अनुमेय का यह विभाजन सहिष्णुता को संतुलित करना दोनों संशोधन विमानों के बीच हमारे साथ जांचा जा सकता है अवशिष्ट असंतुलन कैलकुलेटर (आईएसओ 21940-11).

दूसरे शब्दों में, जैसा कि हमारे विश्लेषण से स्पष्ट होता है, इस तकनीकी विनिर्देश (और कई अन्य समान दस्तावेजों) में संतुलन मशीन की सटीकता के लिए निर्धारित आवश्यकताएँ स्पष्ट रूप से अत्यधिक हैं। इन अत्यधिक आवश्यकताओं के व्यावहारिक कार्यान्वयन में निर्माता को गंभीर डिजाइन और तकनीकी चुनौतियों का समाधान करना पड़ता है, जो आमतौर पर असाधारण उच्च सटीकता वाली मशीनों के उत्पादन में उत्पन्न होती हैं, और जो निस्संदेह मशीनों की लागत और उत्पादन समय को प्रभावित करती हैं। इसके अलावा, ये आवश्यकताएँ हमेशा तकनीकी रूप से व्यवहार्य नहीं होतीं।

यह भी ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि ऐसी high-precision machines के प्रभावी operation के लिए संभावित customer को कई अतिरिक्त conditions पूरी करनी पड़ सकती हैं, जैसे thermo-constant और clean rooms, vibration-isolating foundations आदि की आवश्यकता, जिनके निर्माण की लागत machine खरीदने की लागत से भी अधिक हो सकती है। Customer representative (उपरोक्त Technical Specification के लेखक) की संभावित आपत्ति के उत्तर में कि इस requirement को पूरा करने से machine पर काफी कम residual imbalance प्राप्त की जा सकती है, जो वास्तव में G0.4 grade के अनुरूप है, उन्हें GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” की recommendations से परिचित होने की सलाह दी जा सकती है (एक national standard जिसका आधुनिक international counterpart ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1 है), जो ISO 1940-1 लागू होने से पहले प्रभावी था।

इस मानक की धारा 3, जिसे सोवियत संघ के संतुलन क्षेत्र के सर्वश्रेष्ठ विशेषज्ञों ने तैयार किया है, निम्नलिखित को उचित रूप से बताती है:

1. 1st balancing quality grade (ISO 1940-1 के अनुसार grade G0.4) के अंतर्गत वर्गीकृत products के rotors को उनकी अपनी bearings में, उनके अपने housing के भीतर, सभी operating conditions में, उनके अपने drive का उपयोग करके संतुलित किया जाना चाहिए।
2. दूसरे संतुलन गुणवत्ता ग्रेड (ग्रेड G1.0) के अंतर्गत वर्गीकृत उत्पादों के रोटर को उनके स्वयं के बेयरिंग्स या उनके स्वयं के हाउसिंग के भीतर संतुलित किया जाना चाहिए, और यदि अपना ड्राइव उपलब्ध नहीं है तो एक विशेष ड्राइव का उपयोग किया जाना चाहिए।
3. तीसरे से ग्यारहवें संतुलन गुणवत्ता ग्रेड (ग्रेड G2.5 से G4000) के अंतर्गत वर्गीकृत उत्पादों के रोटरों को पुर्जों या असेंबली इकाइयों के रूप में संतुलित करने की अनुमति है।

इन सिफारिशों का सार यह है कि बैलेंसिंग मशीन पर G0.4 और G1.0 जैसे गुणवत्ता ग्रेड प्राप्त करने का प्रयास अक्सर तकनीकी और आर्थिक रूप से निरर्थक होता है। मशीन में रोटर स्थापित करने के बाद प्राप्त सटीकता खो जाती है, और इसे पुनर्स्थापित करने के लिए रोटर असेंबली (अपने स्वयं के बेयरिंग्स में और अपनी ही ड्राइव के साथ) का अतिरिक्त पुनर्संतुलन आवश्यक होता है, जिसे पोर्टेबल कंपन संतुलन उपकरणों का उपयोग करके किया जाता है।

इस thesis के illustrative example के रूप में, हम high-precision cylindrical grinding machine (accuracy class “C”) पर उपयोग के लिए intended grinding wheel के balancing पर विचार कर सकते हैं। ISO 1940-1 की पहले उल्लेखित Table 1 की requirements के अनुसार, grinding wheel की balance quality कम से कम G0.4 grade को पूरा करनी चाहिए। यह देखते हुए कि operation के दौरान grinding wheel की expected rotational frequency 6000 rpm (100 Hz) होगी, ISO 1940-1 के well-known formula 7 का उपयोग करके हम permissible residual specific imbalance eper निर्धारित करते हैं, जो 0.64 g*mm/kg होगी।

In other words, after balancing on the balancing machine, ensuring this tolerance, the displacement of the center of mass of the grinding wheel relative to the technological axis (balancing machine mandrel axis) should not exceed 0.64 µm. Since the allowable radial runout of the spindle of a class “C” grinding machine according to the national standard GOST 11654-90 is 2 µm, after mounting our grinding wheel on it (re-baselining the wheel from the technological axis to the working axis), the residual specific imbalance can significantly increase and exceed the tolerance recommended by ISO 1940-1 by at least three times. In such and other similar cases, as noted earlier, additional balancing is required to compensate for errors arising during the assembly stage.

उपरोक्त से हम यह कह सकते हैं कि अधिकांश मामलों में, मध्यम और भारी बैलेंसिंग मशीनों के लिए सटीकता की आवश्यकता को 0.5 g*mm/kg या यहां तक कि 1.0 g*mm/kg के अवशिष्ट विशिष्ट असंतुलन स्तर तक सीमित किया जा सकता है। इस सिफारिश को व्यवहार में लागू करने से निर्माता को मशीन के निर्माण की जटिलता और लागत को काफी कम करने की अनुमति मिलती है, जबकि ग्राहक (बशर्ते एक तर्कसंगत तकनीकी प्रक्रिया लागू की जाए) आवश्यक संतुलन सटीकता प्राप्त कर सकता है। इस नियम का मुख्य अपवाद छोटी विशेष संतुलन मशीनें हो सकती हैं, जिनका उपयोग उदाहरण के लिए, जाइरोस्कोप रोटर, ऑटोमोटिव टर्बोचार्जर आदि के संतुलन के लिए किया जाता है। इन मशीनों की डिज़ाइन विशेषताएं 0.1 g*mm/kg या उससे कम के अवशिष्ट विशिष्ट असंतुलन स्तर को प्राप्त करने की अनुमति देती हैं, जो तकनीकी रूप से उचित और आर्थिक रूप से व्यवहार्य है।

2. माप उपकरणों के रजिस्टर में संतुलन मशीनों को शामिल करने की आवश्यकता

हाल के वर्षों में हमारे देश में एक आश्चर्यजनक खोज हुई है, जो धातु-काटने वाली मशीनों का वर्गीकरण विकसित करने वाले ENIMS** के "शांतिपूर्वक निधन" विशेषज्ञों को चकित कर सकती है। किसी के "हल्के हाथ" से मशीन बाजार में एक पूरी तरह से नया उपकरण प्रकट हुआ है – "वाइब्रेशन मेज़रमेंट बैलेंसिंग मशीनें," जिनके पास रूसी राज्य मानक का प्रमाणपत्र और संबंधित अंकन होना चाहिए।*)

और सब कुछ ठीक होता, लेकिन अचानक पता चला कि "उन्नत" ग्राहकों ने अपनी तकनीकी विनिर्देशों में मापन उपकरणों के रजिस्टर में संतुलन मशीनों को शामिल करने की अनिवार्य आवश्यकता जोड़ दी है। आइए समझने का प्रयास करें कि यह आवश्यकता कानूनी और तकनीकी रूप से कितनी उचित है, साथ ही इसकी आर्थिक व्यवहार्यता क्या है।

सबसे पहले, यह समझना उपयोगी है कि यह आवश्यकता मौजूदा नियामक दस्तावेजों की सिफारिशों से कैसे संबंधित है। आइए ISO 8-82 "धातु-कटिंग मशीनें। सटीकता परीक्षण के लिए सामान्य आवश्यकताएँ।" से शुरू करें। यह मानक सटीकता के आधार पर मशीन वर्गीकरण की मूल अवधारणाओं और सिद्धांतों, सटीकता परीक्षण के लिए सामान्य आवश्यकताओं, और सटीकता सत्यापन विधियों के लिए सामान्य आवश्यकताओं को स्थापित करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इस मानक में मशीनों की गुणात्मक विशेषताओं का मूल्यांकन करने वाली प्रक्रियाओं के संदर्भ में केवल "सत्यापन" शब्द का उपयोग किया गया है और माप उपकरणों के रजिस्टर में मशीनों को शामिल करने और तदनुसार उनके "कैलिब्रेशन" की आवश्यकता का कोई उल्लेख नहीं है।

ध्यान देने योग्य अगला document ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” है। यह standard, जो balancing machines की technical characteristics और उनकी “verification” methods के लिए specific requirements निर्धारित करता है, इसमें भी machines के calibration और उन्हें Register of Measuring Instruments में शामिल करने की आवश्यकता से संबंधित कोई requirements नहीं हैं। इस संदर्भ में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि calibration से संबंधित requirements अन्य प्रकार की machine tools के standards में भी अनुपस्थित हैं, जैसे grinding machines और CNC machines के लिए ISO, जिनमें भी various measurement systems शामिल हो सकती हैं।

इसके अलावा, विदेशी संतुलन मशीनों के सभी ज्ञात मॉडलों के तकनीकी दस्तावेज़ों में समान आवश्यकताएँ नहीं पाई जातीं, जो हमारी राय में एक महत्वपूर्ण पूर्ववर्ती उदाहरण भी है। उपरोक्त प्रस्तुत तर्कों के आधार पर, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

1. मशीन टूल्स और विशेष रूप से संतुलन मशीनों के लिए विकसित मौजूदा नियामक और तकनीकी दस्तावेज़ों में उन्हें माप उपकरणों के रजिस्टर में शामिल करने और तदनुसार उनकी कैलिब्रेशन की आवश्यकताएँ शामिल नहीं हैं। परिणामस्वरूप, प्रतिस्पर्धी खरीद प्रक्रियाओं के दौरान तकनीकी विनिर्देशों में ऐसी आवश्यकताओं को शामिल करने से "डे फैक्टो" मशीनों के उत्पादन लागत और उनके बाद के संचालन के खर्च में काफी वृद्धि होती है और, जैसा कि हमें लगता है, "डे ज्यूरे" उन सद्भावनापूर्ण मशीन निर्माताओं के अधिकारों का उल्लंघन होता है जो मौजूदा नियामक दस्तावेजों के अक्षर और भावना का पालन करते हैं।
2. Measurement system के routine tests, balancing machine के हिस्से के रूप में, ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) की requirements और recommendations के अनुसार किए जा सकते हैं और किए जाने चाहिए, जो checks के दौरान reference rotor, test weights के set, और calibrated scales के उपयोग का प्रावधान करती हैं। इन tests में आवश्यक रूप से निम्न प्रकार की checks शामिल होनी चाहिए:
   • न्यूनतम रूप से प्राप्त होने वाले अवशिष्ट असंतुलन की जाँच (उमर);
   • असंतुलन न्यूनीकरण गुणांक (URR) की जाँच;
   • सशर्त संतुलन परिपथ के संचालन की जाँच (रोटर को 180° घुमाने की प्रक्रिया के साथ)।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ये जाँचें मशीन से मापन प्रणाली को अलग किए बिना की जाती हैं और इन्हें कैलिब्रेशन वाइब्रेशन स्टैंड के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती, जिससे बाहरी संगठनों के विशेषज्ञों को शामिल करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और काम की श्रम-तीव्रता और लागत में काफी कमी आती है। उपरोक्त मुख्य जाँचों के अतिरिक्त, यदि आवश्यक हो, तो मापन प्रणाली के अन्य महत्वपूर्ण मापदंडों की जाँच सीधे मशीन पर की जा सकती है (उपरोक्त संदर्भ रोटर, परीक्षण भारों का एक सेट, और मानकीकृत तराजू का उपयोग करके), जिनमें शामिल हैं:

• मापन से मापन तक एम्प्लिट्यूड और फेज़ कंपन संकेत रीडिंग्स की पुनरावृत्ति;
• वाइब्रेशन सिग्नल एम्प्लीट्यूड के अनुसार मापन प्रणाली रीडिंग्स की रेखीयता;
• मापन प्रणाली की संकल्प क्षमता (मापन प्रणाली द्वारा लगातार दर्ज किए गए असंतुलन का न्यूनतम स्तर), आदि।

निष्कर्ष

लेखक आशा करता है कि संतुलन मशीनों के ग्राहक और निर्माता दोनों इस कार्य में प्रस्तुत तर्कों और सिफारिशों को समझेंगे, जिसका मुख्य उद्देश्य दोनों पक्षों के लिए उत्पादन लागत को न्यूनतम करना है, साथ ही संतुलन संचालन की उचित गुणवत्ता सुनिश्चित करना है।

*नोट: यदि यह प्रवृत्ति विकसित होती रही, तो यह असंभव नहीं है कि हम जल्द ही कंपन मापन ग्राइंडिंग मशीनों, कंपन मापन प्रेसों और यहां तक कि कंपन मापन रोलिंग मिल्स के निर्माण के बारे में जानें। आखिरकार, ये संतुलन मशीनों के साथ विशेष कंपन मापन उपकरणों के संभावित उपयोग को साझा करती हैं।

ENIMS का पूरा नाम "Experimental Research Institute of Metal-Cutting Machine Tools" (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков) है। यह सोवियत संघ में स्थित एक अनुसंधान संस्थान था, जो विभिन्न प्रकार की धातु-काटने वाली मशीनों और उपकरणों के विकास और सुधार के लिए समर्पित था। संस्थान ने मशीन-निर्माण उद्योग के विकास और धातु-प्रसंस्करण उपकरणों के मानकीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, जैसे कि मशीन टूल्स के वर्गीकरण और उनकी सटीकता परीक्षण के तरीकों के लिए नियामक दस्तावेज़ और मानक विकसित करके।

वी.डी. फेल्डमैन, मुख्य विशेषज्ञ, एलएलसी "काइनेटिक्स", 2024