Két megjegyzés a kiegyensúlyozógép-gyártókkal szemben támasztott vevői követelmények ésszerűségéről

Bevezetés

Az elmúlt másfél évben cégünkhöz több mint 30 megkeresés érkezett különböző típusú kiegyensúlyozó gépek. A pályázati felhívásokhoz csatolt műszaki előírások elemzése alapján kiderül, hogy a legtöbbjük olyan jellemzőket tartalmaz, amelyek jelentősen befolyásolják a gépek gyártási határidőit és költségeit, valamint szűkítik a potenciális beszállítók körét. Ezek közül két követelmény emelkedik ki:

• Az a követelmény, hogy biztosítsák egy adott maradék kiegyensúlyozatlanság, amely nem haladhatja meg a 0,1 g*mm/kg (µm) értéket.
• A kiegyensúlyozógépnek a mérőműszerek nyilvántartásába való felvételére vonatkozó követelmény.

Elemezzük e követelmények végrehajtásának ésszerűségét és megvalósíthatóságát egy valódi fogyasztó szemszögéből.

1. A gép pontossági követelményeinek elemzése

Az ügyfél pontossági követelményeinek érvényességét egy 10 és 1500 kg közötti tömegű villanymotorok, turbóegységek és kompresszorok rotorjainak kiegyensúlyozására tervezett kiegyensúlyozó gép műszaki specifikációja alapján ellenőrizzük. A specifikáció a fajlagos maradék kiegyensúlyozatlanságra vonatkozó tűréshatárt határoz meg, amely az ügyfél szerint nem haladhatja meg a 0,1 g*mm/kg értéket.

Ennek a követelménynek az ellenőrzéséhez az 1. táblázatra hivatkozunk ISO 1940-1 „Mechanikai rezgés – A rotorok kiegyensúlyozási követelményei.” E táblázat ajánlásai alapján feltételezzük, hogy a rotorok az elektromos motorok, turbóegységek és kompresszorok esetében, amelyek működését a megrendelt gépnek biztosítania kell, meg kell felelniük a G2.5 minőségi követelményeknek grade. Ha feltételezzük, hogy a kiegyensúlyozott rotor várható üzemi forgási frekvenciája például 200 Hz (ami nagy tartalékkal fedezi a legtöbb ismert gép forgási frekvenciáit), a szabvány 5. képletével könnyen kiszámíthatjuk a statikus (egysíkú) kiegyensúlyozás megengedett maradék fajlagos kiegyensúlyozatlanságát: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Ugyanezen ISO 1940-1 szabvány ajánlásait figyelembe véve (ma már felváltotta a ISO 21940-11), a 7. szakaszban meghatározottak szerint a kéttámaszú aszimmetrikus rotor dinamikus kiegyensúlyozásakor megengedett értéknek legalább 0,3 * eper-nek kell lennie, ami esetünkben 0,6 g*mm/kg lenne, nem pedig az eredeti műszaki előírásban előírt 0,1 g*mm/kg. A megengedett érték ezen felosztása kiegyensúlyozási tolerancia A két korrekciós sík közötti távolságot a mi Maradék egyensúlyhiány-kalkulátor (ISO 21940-11).

Más szóval, ahogy az elemzésünk is mutatja, a kiegyensúlyozó gép pontosságára vonatkozó követelmények ebben a műszaki előírásban (és sok más hasonló dokumentumban) egyértelműen túlzóak. E túlzott követelmények gyakorlati megvalósítása a gyártót komoly tervezési és technológiai feladatok megoldására készteti, amelyek jellemzően a kivételesen nagy pontosságú gépek gyártása során merülnek fel, ami kétségtelenül kihat a gépek költségére és gyártási idejére. Ráadásul ezek a követelmények műszakilag nem mindig megvalósíthatóak.

Fontos azt is megjegyezni, hogy az ilyen nagy pontosságú gépek hatékony működéséhez a potenciális vevőnek több további feltételt is teljesítenie kellhet, például hőmérséklet-stabil és tiszta helyiségek, rezgésszigetelő alapok stb. kialakítását, amelyek létrehozásának költségei akár a gép beszerzési költségét is meghaladhatják. Az ügyfél képviselőjének lehetséges ellenvetésére válaszul (a fent említett műszaki specifikáció szerzője), miszerint e követelmény teljesítése lehetővé teszi a gépen jelentősen kisebb, ténylegesen a G0.4 fokozatnak megfelelő maradó kiegyensúlyozatlanság elérését, azt lehet javasolni, hogy ismerkedjen meg a GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” ajánlásaival (ennek a nemzeti szabványnak a modern nemzetközi megfelelője az ISO 21940-11, korábban ISO 1940-1), amely az ISO 1940-1 bevezetése előtt volt érvényben.

A szabvány 3. szakasza, amelyet a Szovjetunió kiegyensúlyozás területén dolgozó legjobb szakemberei készítettek, ésszerűen a következőket mondja ki:

1. Az 1. kiegyensúlyozási minőségi fokozatba sorolt termékek rotorjait (ISO 1940-1 szerinti G0.4 fokozat) saját csapágyaikban, saját házukon belül, minden üzemi körülmény között, saját hajtásukkal kell kiegyensúlyozni.
2. A 2. kiegyensúlyozási minőségi osztályba (G1.0 osztály) sorolt termékek rotorjait saját csapágyaikban vagy saját házukban kell kiegyensúlyozni, speciális meghajtással, ha nincs saját meghajtás.
3. A 3-11. kiegyensúlyozási minőségi osztályba (G2,5-G4000 osztály) sorolt termékek rotorjai alkatrészként vagy összeszerelt egységként kiegyensúlyozhatók.

Ezen ajánlások lényege, hogy a G0,4 és G1,0 kiegyensúlyozási minőségi osztályok kiegyensúlyozó gépen történő elérésére való törekvés gyakran műszakilag és gazdaságilag értelmetlen. A rotorok gépbe való beszerelése után az elért pontosság elveszik, és annak visszaállításához a rotoregység (saját csapágyazásában és saját meghajtásával) további kiegyensúlyozására van szükség, amelyet hordozható rezgéskiegyensúlyozó berendezéssel kell elvégezni.

E tétel szemléltető példájaként tekintsük egy nagy pontosságú hengeres köszörűgépen (“C” pontossági osztály) használatra szánt köszörűkorong kiegyensúlyozását. Az ISO 1940-1 korábban említett 1. táblázatának követelményei szerint a köszörűkorong kiegyensúlyozási minőségének legalább a G0.4 fokozatnak kell megfelelnie. Tekintettel arra, hogy a köszörűkorong várható üzemi fordulatszáma 6000 rpm (100 Hz), az ISO 1940-1 jól ismert 7. képletét alkalmazva meghatározzuk a megengedett fajlagos maradó kiegyensúlyozatlanságot, eper, amely 0.64 g*mm/kg lesz.

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.

A fentiek alapján kijelenthetjük, hogy az esetek túlnyomó többségében a közepes és nehéz kiegyensúlyozó gépek pontossági követelménye 0,5 g*mm/kg vagy akár 1,0 g*mm/kg maradék fajlagos kiegyensúlyozatlansági szintre korlátozható. Ennek az ajánlásnak a gyakorlati megvalósítása lehetővé teszi a gyártó számára, hogy jelentősen csökkentse a gép gyártásának bonyolultságát és költségeit, míg a megrendelő (racionális technológiai eljárás alkalmazása esetén) elérheti a kívánt kiegyensúlyozási pontosságot. E szabály alól a fő kivételt a kis speciális kiegyensúlyozó gépek jelenthetik, amelyeket például giroszkóprotorok, autóipari turbófeltöltők stb. kiegyensúlyozására használnak. E gépek konstrukciós jellemzői lehetővé teszik a 0,1 g*mm/kg vagy annál alacsonyabb fajlagos kiegyensúlyozatlansági szint elérését, ami műszakilag indokolt és gazdaságilag megvalósítható.

2. A kiegyensúlyozó gépek mérőműszer-nyilvántartásba való felvételének szükségességéről

Az elmúlt években olyan meghökkentő felfedezés történt hazánkban, amely megzavarhatta a "békében eltávozott" ENIMS** szakembereit, akik a fémvágó gépek osztályozóját fejlesztették ki. Valakinek a "könnyű kezével" egy teljesen új típusú berendezés jelent meg a gépek piacán - a "rezgésmérő kiegyensúlyozó gépek", amelyeknek rendelkezniük kell az orosz állami szabvány szerinti tanúsítvánnyal és a megfelelő jelöléssel*).

És minden rendben is lenne, de hirtelen kiderült, hogy a "fejlett" ügyfelek elkezdték a műszaki előírásaikban kötelezően előírni, hogy a kiegyensúlyozó gépeket fel kell venni a mérőműszerek nyilvántartásába. Próbáljuk megérteni, hogy jogilag és műszakilag mennyire indokolt ez a követelmény, valamint annak gazdasági megvalósíthatósága.

Először is hasznos megérteni, hogy ez a követelmény hogyan kapcsolódik a meglévő szabályozási dokumentumok ajánlásaihoz. Kezdjük az ISO 8-82 "Fémvágó gépek. Általános követelmények a pontossági vizsgálatokra". Ez a szabvány meghatározza a gépek pontosság szerinti osztályozásának alapfogalmait és alapelveit, a pontossági vizsgálatokra vonatkozó általános követelményeket, valamint a pontossági ellenőrzési módszerekre vonatkozó általános követelményeket. Fontos megjegyezni, hogy a gépek minőségi jellemzőinek értékelésére szolgáló eljárásokra való hivatkozások ebben a szabványban csak az "ellenőrzés" kifejezést használják, és nem említik a gépek mérőműszer-nyilvántartásba való felvételének szükségességét, és ennek megfelelően a "kalibrálásuk" szükségességét.

A következő dokumentum, amelyre érdemes figyelni, az ISO 21940-21 (korábban ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Ez a szabvány, amely konkrét követelményeket határoz meg a kiegyensúlyozó gépek műszaki jellemzőire és azok “ellenőrzési” módszereire, szintén nem tartalmaz a gépek kalibrálásának szükségességére és a mérőműszerek nyilvántartásába vételére vonatkozó előírásokat. Ezzel kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy a kalibrálással kapcsolatos követelmények más típusú szerszámgépek, például a köszörűgépekre és CNC-gépekre vonatkozó ISO-szabványokban sem szerepelnek, jóllehet ezek is tartalmazhatnak különféle mérőrendszereket.

Ezen túlmenően a külföldi kiegyensúlyozó gépek minden ismert modelljének műszaki dokumentációjában nem találunk hasonló követelményeket, ami véleményünk szerint szintén fontos precedens. A fenti érvek alapján a következő következtetések vonhatók le:

1. A szerszámgépekre és különösen a kiegyensúlyozó gépekre kidolgozott meglévő szabályozási és műszaki dokumentumok nem tartalmaznak követelményeket a mérőműszerek nyilvántartásába való felvételükre és ennek megfelelően kalibrálásuk szükségességére vonatkozóan. Ennek eredményeképpen az ilyen követelményeknek a műszaki előírásokba való belefoglalása a versenyeztetési eljárások során "de facto" jelentősen megnöveli a gépek gyártási költségeit és a későbbi üzemeltetésük költségeit, és - úgy tűnik számunkra - "de jure" sérti a jóhiszemű gépgyártók jogait, akik a meglévő szabályozási dokumentumok betűjét és szellemét követik.
2. A mérőrendszer rutinvizsgálatai a kiegyensúlyozó gép részeként elvégezhetők és el is kell végezni az ISO 21940-21 (korábban ISO 2953) követelményeinek és ajánlásainak megfelelően, amelyek referencia-rotor, próbaterhek készlete és kalibrált mérleg használatát írják elő az ellenőrzések során. Ezeknek a vizsgálatoknak szükségszerűen a következő típusú ellenőrzéseket kell tartalmazniuk:
   • A minimálisan elérhető maradék kiegyensúlyozatlanság ellenőrzése (Umar);
   • A kiegyensúlyozatlanság-csökkentési együttható (URR) ellenőrzése;
   • A feltételes kiegyensúlyozási séma működésének ellenőrzése (a rotor 180°-os elforgatásával).

Fontos megjegyezni, hogy ezek az ellenőrzések a mérőrendszer gépből való kiszerelése nélkül végezhetők el, és nem igénylik kalibrációs rezgőállvány használatát, ami kiküszöböli a külső szervezetek szakembereinek bevonását, és jelentősen csökkenti a munka intenzitását és költségeit. A fent említett fő ellenőrzéseken kívül szükség esetén a mérőrendszer egyéb fontos paraméterei is ellenőrizhetők közvetlenül a gépen (a fent említett referencia rotor, egy tesztsúlykészlet és kalibrált mérlegek segítségével), többek között:

• Az amplitúdó és fázis rezgésjelek mérésről mérésre történő leolvasásának megismételhetősége;
• A mérőrendszer leolvasásainak linearitása a rezgésjel amplitúdójával;
• a mérőrendszer felbontóképessége (a mérőrendszer által folyamatosan regisztrált legkisebb kiegyensúlyozatlansági szint) stb.

Következtetés

A szerző reméli, hogy mind a megrendelők, mind a kiegyensúlyozó gépek gyártói megértik az ebben a munkában kifejtett érveket és ajánlásokat, amelyek fő célja a termelési költségek minimalizálása mindkét fél számára, miközben biztosítják a kiegyensúlyozási műveletek megfelelő minőségét.

*Jegyzet: Ha ez a tendencia tovább fejlődik, nem kizárt, hogy hamarosan a rezgésmérő csiszológépek, rezgésmérő prések, sőt rezgésmérő hengerművek létrehozásáról is értesülhetünk. Hiszen ezek a kiegyensúlyozó gépekkel osztoznak a speciális rezgésmérő berendezések lehetséges használatában.

Az ENIMS a "Fémvágó Szerszámgépek Kísérleti Kutatóintézetének" (Experimental Research Institute of Metal-Cutting Machine Tools) rövidítése. Ez egy szovjet kutatóintézet volt, amely a különböző típusú fémforgácsoló gépek és berendezések fejlesztésével és tökéletesítésével foglalkozott. Az intézet jelentős szerepet játszott a gépgyártó ipar fejlődésében és a fémmegmunkáló berendezések szabványosításában azáltal, hogy szabályozási dokumentumokat és szabványokat dolgozott ki, például a szerszámgépek osztályozóit és pontosságuk vizsgálatának módszereit.

V.D. Feldman, a "Kinematika" LLC vezető szakembere, 2024