Két megjegyzés a kiegyensúlyozógép-gyártókkal szemben támasztott vevői követelmények ésszerűségéről

Bevezetés

Az elmúlt másfél év során vállalatunk több mint 30 megkeresést kapott különböző típusú kiegyensúlyozó gépek beszerzésével kapcsolatban. Az ezekhez a megkeresésekhez csatolt műszaki specifikációk elemzéséből kiderül, hogy a legtöbbjük számos olyan jellemzőt tartalmaz, amelyek jelentősen befolyásolják a gépek gyártási menetrendjét és költségeit, valamint minimalizálják a lehetséges beszállítók listáját. Ezek közül két követelmény emelkedik ki:

• Az a követelmény, hogy biztosítsuk a fajlagos maradék kiegyensúlyozatlanságot, amely nem haladhatja meg a 0,1 g*mm/kg (µm) értéket.
• A mérlegelőgépnek 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 ISO 1940-1-2007 "Mechanikai rezgés - A forgórészek kiegyensúlyozási minőségi követelményei" című szabvány 1. táblázatára hivatkozunk. E táblázat ajánlásai alapján feltételezzük, hogy a villanymotorok, turbóegységek és kompresszorok rotorjainak kiegyensúlyozási pontosságának, amelyet a megrendelt gépnek biztosítania kell, meg kell felelnie a G2,5 minőségi fokozatnak. Feltételezve, hogy a kiegyensúlyozott rotor várható üzemi forgási frekvenciája pl. 200 Hz (ami nagy tűréshatárral lefedi a legtöbb ismert gép forgási frekvenciáját), könnyen kiszámíthatjuk a statikus (egysíkú) kiegyensúlyozás megengedett maradék fajlagos kiegyensúlyozatlanságát a szabvány 5. képletének segítségével: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Figyelembe véve az ugyanezen ISO 1940-1-2007 szabvány 7. szakaszában szereplő ajánlásokat, a dinamikus kiegyensúlyozás során a kéttámaszú aszimmetrikus rotorra meghatározott megengedett értéknek legalább 0,3 * eper-nek kell lennie, ami esetünkben 0,6 g*mm/kg lenne, nem pedig 0,1 g*mm/kg, ahogyan azt az eredeti műszaki előírás előírja.

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.

Azt is fontos megjegyezni, hogy az ilyen nagy pontosságú gépek hatékony működéséhez a potenciális ügyfélnek számos további feltételnek kell megfelelnie, mint például hőálló és tiszta helyiségek, rezgésszigetelő alapok stb. szükségessége, amelyek létrehozásának költségei akár a gép beszerzésével kapcsolatos költségeket is meghaladhatják. A megrendelő képviselőjének (a fent említett műszaki leírás szerzőjének) esetleges ellenvetésére, miszerint e követelmény teljesítése lehetővé teszi a gépen lényegesen kisebb, valójában a G0,4 fokozatnak megfelelő maradó kiegyensúlyozatlanság elérését, azt lehet javasolni, hogy ismerkedjenek meg az ISO 22061-76 "Gépek és technológiai berendezések. A kiegyensúlyozási minőségi osztályok rendszere. Alapvető rendelkezések", amely az ISO 1940-1-2007 bevezetése előtt volt érvényben.

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

1. Az 1. kiegyensúlyozási minőségi osztályba (G0,4 osztály az ISO 1940-1-2007 szabvány szerint) sorolt termékek rotorjait saját csapágyaikban, saját házukban kell kiegyensúlyozni, minden üzemi körülmények között, saját meghajtásukkal.
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 rezgéskiegyenlítő berendezéssel kell elvégezni.

E tézis szemléltető példájaként egy nagy pontosságú hengeres köszörűgépen ("C" pontossági osztály) való használatra szánt köszörűkorong kiegyensúlyozását tekinthetjük. Az ISO 1940-1-2007 szabvány korábban említett 1. táblázatának követelményei szerint a köszörűkorong kiegyensúlyozási minőségének legalább a G0,4 osztályba kell tartoznia. Tekintettel arra, hogy a köszörűkorong várható forgási frekvenciája a működés során 6000 fordulat/perc (100 Hz), az ISO 1940-1-2007 szabvány jól ismert 7. képletét alkalmazva meghatározzuk a megengedett maradék fajlagos kiegyensúlyozatlanságot eper, amely 0,64 g*mm/kg lesz.

Más szóval, a kiegyensúlyozó gépen történő kiegyensúlyozás után, ezt a tűrést biztosítva, a köszörűkorong tömegközéppontjának elmozdulása a technológiai tengelyhez (kiegyensúlyozó gép dorongtengelye) képest nem haladhatja meg a 0,64 µm-t. Mivel az ISO 11654-90 szabvány szerinti "C" osztályú köszörűgépek orsójának megengedett radiális kitérése 2 µm, a mi köszörűkorongunknak a gépre történő felszerelése után (a korongnak a technológiai tengelyről a munka tengelyre történő újbalanszírozása) a maradék fajlagos kiegyensúlyozatlanság jelentősen megnőhet, és legalább háromszorosan meghaladhatja az ISO 1940-1-2007 szabvány által ajánlott tűréshatárt. Ilyen és más hasonló esetekben, mint korábban említettük, további kiegyensúlyozásra van szükség az összeszerelési szakaszban keletkező hibák kompenzálására.

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 odafigyelni, az ISO 20076-2007 (ISO 2953:1999) "Rezgés. Kiegyensúlyozó gépek. Előírások és hitelesítési módszereik". Ez a szabvány, amely konkrét követelményeket határoz meg a kiegyensúlyozó gépek műszaki jellemzőire és "hitelesítési" módszereire vonatkozóan, szintén nem tartalmaz olyan követelményeket, amelyek előírják a gépek kalibrálásának szükségességét és a mérőműszerek nyilvántartásába való felvételüket. E tekintetben meg kell jegyezni, hogy a kalibrálással kapcsolatos követelmények hiányoznak a más típusú szerszámgépekre vonatkozó szabványokból, például a csiszológépekre és CNC-gépekre vonatkozó ISO-szabványokból, amelyek szintén tartalmazhatnak különböző 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 rutinvizsgálatait a kiegyensúlyozó gép részeként lehet és kell elvégezni az ISO 20076-2007 (ISO 2953:1999) követelményeinek és ajánlásainak megfelelően, amelyek az ellenőrzések során referenciarotor, vizsgálati súlyok és kalibrált mérlegek használatát írják elő. Ezeknek a vizsgálatoknak szükségszerűen tartalmazniuk kell a következő típusú ellenőrzéseket:
   • A minimálisan elérhető maradék kiegyensúlyozatlanság ellenőrzése (Umar);
   • A kiegyensúlyozatlanság-csökkentési együttható (URR) ellenőrzése;
   • A feltételes kiegyenlítő áramkör 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