Dua Komentar tentang Kewajaran Persyaratan Pelanggan untuk Produsen Mesin Balancing

Pendahuluan

Selama satu setengah tahun terakhir, perusahaan kami telah menerima lebih dari 30 permintaan informasi mengenai pembelian berbagai jenis mesin penyeimbang. Analisis terhadap Spesifikasi Teknis yang dilampirkan pada permintaan penawaran ini menunjukkan bahwa sebagian besar di antaranya memuat sejumlah persyaratan yang secara signifikan memengaruhi jadwal produksi dan biaya mesin, serta mempersempit daftar calon pemasok. Di antara persyaratan tersebut, ada dua yang menonjol:

• Kewajiban untuk memastikan suatu hal tertentu ketidakseimbangan sisa, yang tidak boleh melebihi 0,1 g*mm/kg (µm).
• Persyaratan untuk memasukkan mesin timbangan ke dalam Daftar Alat Ukur.

Mari kita analisis kewajaran dan kelayakan penerapan persyaratan ini dari perspektif konsumen yang sebenarnya.

1. Analisis Persyaratan Akurasi untuk Mesin

Kami akan memverifikasi validitas persyaratan akurasi pelanggan dengan menggunakan Spesifikasi Teknis untuk mesin penyeimbang yang dirancang untuk menyeimbangkan rotor motor listrik, unit turbo, dan kompresor dengan berat antara 10 hingga 1500 kg. Spesifikasi ini menetapkan toleransi untuk ketidakseimbangan residual tertentu yang, menurut pelanggan, tidak boleh melebihi 0,1 g*mm/kg.

Untuk memverifikasi persyaratan ini, kami merujuk pada Tabel 1 dari ISO 1940-1 “Getaran mekanis – Persyaratan kualitas penyeimbangan untuk rotor.” Berdasarkan rekomendasi dalam tabel ini, kami mengasumsikan bahwa akurasi penyeimbangan rotor untuk motor listrik, unit turbo, dan kompresor, yang harus dijamin oleh mesin yang dipesan, harus memenuhi standar kualitas G2.5 kelas. Dengan mengasumsikan frekuensi putaran operasional yang diharapkan dari rotor yang telah diseimbangkan, misalnya, 200 Hz (yang dengan margin yang besar mencakup frekuensi rotasi sebagian besar mesin yang dikenal), kita dapat dengan mudah menghitung ketidakseimbangan spesifik sisa yang diperbolehkan untuk penyeimbangan statis (satu bidang) menggunakan rumus 5 dari standar: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Mempertimbangkan rekomendasi dari standar ISO 1940-1 yang sama (kini digantikan oleh ISO 21940-11), sebagaimana diatur dalam pasal 7, nilai batas yang ditetapkan untuk rotor asimetris dua penyangga selama proses penyeimbangan dinamis harus setidaknya 0,3 * eper, yang dalam kasus kami akan menjadi 0,6 g*mm/kg, bukan 0,1 g*mm/kg sebagaimana disyaratkan dalam Spesifikasi Teknis awal. Pembagian nilai batas ini menyeimbangkan toleransi Jarak antara kedua bidang koreksi tersebut dapat diperiksa dengan menggunakan Kalkulator Ketidakseimbangan Sisa (ISO 21940-11).

Dengan kata lain, seperti yang ditunjukkan oleh analisis kami, persyaratan untuk keakuratan mesin penyeimbang dalam Spesifikasi Teknis ini (dan banyak dokumen serupa lainnya) jelas berlebihan. Implementasi praktis dari persyaratan yang berlebihan ini melibatkan produsen dalam menyelesaikan tugas desain dan teknologi yang serius, biasanya muncul dalam produksi mesin dengan akurasi yang sangat tinggi, yang tidak diragukan lagi memengaruhi biaya dan waktu produksi mesin. Selain itu, persyaratan ini tidak selalu layak secara teknis.

Penting juga untuk dicatat bahwa pengoperasian efektif mesin berpresisi tinggi semacam itu mungkin mengharuskan calon pelanggan memenuhi beberapa syarat tambahan, seperti kebutuhan akan ruangan termokonstan dan bersih, fondasi isolasi getaran, dan sebagainya, yang biaya pembuatannya bahkan dapat melebihi biaya pembelian mesin itu sendiri. Menanggapi kemungkinan keberatan dari perwakilan pelanggan (penulis Spesifikasi Teknis yang disebutkan di atas) bahwa pemenuhan persyaratan ini memungkinkan tercapainya ketidakseimbangan sisa yang jauh lebih rendah pada mesin, yang sebenarnya sesuai dengan grade G0.4, mereka dapat disarankan untuk mempelajari rekomendasi GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” (standar nasional yang padanan internasional modernnya adalah ISO 21940-11, sebelumnya ISO 1940-1), yang berlaku sebelum diperkenalkannya ISO 1940-1.

Bagian 3 dari standar ini, yang dipersiapkan oleh para spesialis terbaik di bidang keseimbangan dari Uni Soviet, secara wajar menyatakan hal berikut ini:

1. Rotor produk yang diklasifikasikan dalam grade kualitas keseimbangan ke-1 (grade G0.4 menurut ISO 1940-1) harus diseimbangkan pada bantalan mereka sendiri di dalam housing mereka sendiri dalam semua kondisi operasi dengan menggunakan penggeraknya sendiri.
2. Rotor produk yang diklasifikasikan di bawah tingkat kualitas penyeimbangan ke-2 (tingkat G1.0) harus diseimbangkan dalam bantalannya sendiri atau di dalam rumahnya sendiri, dengan penggerak khusus jika tidak ada penggeraknya sendiri.
3. Rotor produk yang diklasifikasikan di bawah tingkat kualitas penyeimbangan ke-3 hingga ke-11 (tingkat G2.5 hingga G4000) diizinkan untuk diseimbangkan sebagai suku cadang atau unit perakitan.

Inti dari rekomendasi ini adalah bahwa upaya untuk mencapai tingkat kualitas penyeimbangan G0.4 dan G1.0 pada mesin penyeimbang sering kali tidak ada artinya secara teknis dan ekonomis. Setelah memasang rotor ke dalam mesin, akurasi yang dicapai akan hilang, dan untuk memulihkannya, diperlukan penyeimbangan ulang tambahan pada rakitan rotor (pada bantalannya sendiri dan dengan penggeraknya sendiri), yang dilakukan dengan menggunakan peralatan penyeimbang getaran portabel.

Sebagai contoh ilustratif untuk tesis ini, kita dapat mempertimbangkan penyeimbangan roda gerinda yang dimaksudkan untuk digunakan pada mesin gerinda silindris presisi tinggi (kelas akurasi “C”). Menurut persyaratan Tabel 1 ISO 1940-1 yang telah disebutkan sebelumnya, kualitas keseimbangan roda gerinda setidaknya harus memenuhi grade G0.4. Mengingat frekuensi putar yang diharapkan dari roda gerinda selama operasi adalah 6000 rpm (100 Hz), dengan menggunakan rumus 7 ISO 1940-1 yang dikenal luas, kita menentukan ketidakseimbangan spesifik sisa yang diizinkan eper, yaitu 0.64 g*mm/kg.

Dengan kata lain, setelah dilakukan penyeimbangan pada mesin balancing yang memastikan toleransi ini, pergeseran titik pusat massa batu gerinda relatif terhadap sumbu teknologis (sumbu mandrel mesin balancing) tidak boleh melebihi 0,64 µm. Karena keliaran radial (runout) yang diizinkan pada spindel mesin gerinda kelas “C” menurut standar nasional GOST 11654-90 adalah 2 µm, setelah pemasangan batu gerinda kami pada spindel tersebut (pemindahan basis batu gerinda dari sumbu teknologis ke sumbu kerja), unbalance spesifik sisa dapat meningkat secara signifikan dan melampaui toleransi yang direkomendasikan oleh ISO 1940-1 setidaknya tiga kali lipat. Dalam kasus seperti ini dan kasus serupa lainnya, seperti telah disebutkan sebelumnya, diperlukan penyeimbangan tambahan untuk mengompensasi kesalahan yang timbul pada tahap perakitan.

Hal di atas memungkinkan kami untuk menyatakan bahwa dalam sebagian besar kasus, persyaratan akurasi untuk mesin penyeimbang sedang dan berat dapat dibatasi pada tingkat ketidakseimbangan spesifik sisa sebesar 0,5 g*mm/kg atau bahkan 1,0 g*mm/kg. Menerapkan rekomendasi ini dalam praktiknya memungkinkan produsen untuk secara signifikan mengurangi kerumitan dan biaya pembuatan mesin, sementara pelanggan (asalkan proses teknologi yang rasional diterapkan) dapat mencapai akurasi penyeimbangan yang diperlukan. Pengecualian utama untuk aturan ini mungkin adalah mesin penyeimbang khusus kecil yang digunakan, misalnya, untuk menyeimbangkan rotor giroskop, turbocharger otomotif, dll. Fitur desain mesin ini memungkinkan pencapaian tingkat ketidakseimbangan spesifik residual 0,1 g*mm/kg atau lebih rendah, yang secara teknis dapat dibenarkan dan layak secara ekonomi.

2. Tentang Perlunya Memasukkan Mesin Timbangan ke dalam Daftar Alat Ukur

Dalam beberapa tahun terakhir, sebuah penemuan menakjubkan telah dibuat di negara kita yang dapat membingungkan para spesialis "pergi dengan damai" dari ENIMS**, yang mengembangkan pengklasifikasian mesin pemotong logam. Dengan "tangan ringan" seseorang, jenis peralatan yang sama sekali baru telah muncul di pasar mesin - "Mesin Penyeimbang Pengukuran Getaran," yang harus memiliki Sertifikat dari Standar Negara Rusia dan penandaan yang sesuai.*)

Dan semuanya akan baik-baik saja, tetapi tiba-tiba ternyata pelanggan "tingkat lanjut" mulai memasukkan dalam Spesifikasi Teknis mereka persyaratan wajib untuk memasukkan mesin penyeimbang dalam Daftar Alat Ukur. Mari kita coba memahami bagaimana secara hukum dan teknis persyaratan ini dapat dibenarkan, serta kelayakan ekonominya.

Untuk memulainya, ada baiknya untuk memahami bagaimana persyaratan ini berhubungan dengan rekomendasi dari dokumen peraturan yang ada. Mari kita mulai dengan ISO 8-82 "Mesin Pemotong Logam. Persyaratan Umum untuk Pengujian Akurasi." Standar ini menetapkan konsep dan prinsip dasar klasifikasi mesin berdasarkan akurasi, persyaratan umum untuk pengujian akurasi, dan persyaratan umum untuk metode verifikasi akurasi. Penting untuk dicatat bahwa referensi prosedur untuk mengevaluasi karakteristik kualitatif mesin dalam standar ini hanya menggunakan istilah "verifikasi" dan tidak disebutkan perlunya memasukkan mesin ke dalam Daftar Alat Ukur dan, karenanya, perlunya "kalibrasi."

Dokumen berikutnya yang perlu diperhatikan adalah ISO 21940-21 (sebelumnya ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Standar ini, yang menetapkan persyaratan spesifik untuk karakteristik teknis mesin penyeimbang dan metode “verifikasi”-nya, juga tidak memiliki persyaratan yang mengatur perlunya mengalibrasi mesin dan memasukkannya ke dalam Register of Measuring Instruments. Dalam hal ini, perlu dicatat bahwa persyaratan terkait kalibrasi juga tidak ada dalam standar untuk jenis mesin perkakas lainnya, seperti standar ISO untuk mesin gerinda dan mesin CNC, yang juga dapat mencakup berbagai sistem pengukuran.

Selain itu, persyaratan serupa tidak ditemukan dalam dokumentasi teknis untuk semua model mesin timbangan asing yang dikenal, yang menurut kami juga merupakan preseden penting. Berdasarkan argumen yang disajikan di atas, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Dokumen peraturan dan teknis yang ada saat ini yang dikembangkan untuk peralatan mesin dan, khususnya, untuk mesin penyeimbang, tidak menyertakan persyaratan untuk dimasukkan ke dalam Daftar Alat Ukur dan, oleh karena itu, kebutuhan kalibrasi. Akibatnya, pencantuman persyaratan tersebut dalam Spesifikasi Teknis selama prosedur pengadaan kompetitif "de facto" secara signifikan meningkatkan biaya produksi mesin dan biaya untuk operasi selanjutnya dan, menurut kami, "de jure" melanggar hak-hak produsen mesin bonafid yang mengikuti isi dan semangat dokumen peraturan yang ada.
2. Pengujian rutin pada sistem pengukuran dapat dan harus dilakukan sebagai bagian dari mesin penyeimbang sesuai dengan persyaratan dan rekomendasi ISO 21940-21 (sebelumnya ISO 2953), yang mengatur penggunaan rotor referensi, satu set beban uji, dan timbangan terkalibrasi selama pemeriksaan. Pengujian ini harus mencakup jenis pemeriksaan berikut:
   • Memeriksa ketidakseimbangan residual minimal yang dapat dicapai (Umar);
   • Memeriksa koefisien pengurangan ketidakseimbangan (URR);
   • Memeriksa pengoperasian sirkuit penyeimbangan bersyarat (dengan prosedur rotasi rotor sebesar 180°).

Penting untuk diperhatikan bahwa pemeriksaan ini dilakukan tanpa membongkar sistem pengukuran dari mesin dan tidak memerlukan penggunaan dudukan getaran kalibrasi, sehingga tidak perlu melibatkan spesialis dari organisasi eksternal dan secara signifikan mengurangi intensitas tenaga kerja dan biaya pekerjaan. Selain pemeriksaan utama yang disebutkan di atas, jika perlu, parameter penting lainnya dari sistem pengukuran dapat diperiksa langsung pada mesin (menggunakan rotor referensi yang disebutkan di atas, satu set bobot uji, dan timbangan yang dikalibrasi), termasuk:

• Pengulangan pembacaan sinyal getaran amplitudo dan fase dari satu pengukuran ke pengukuran lainnya;
• Linieritas pembacaan sistem pengukuran dengan amplitudo sinyal getaran;
• Kemampuan resolusi sistem pengukuran (tingkat ketidakseimbangan minimum yang dicatat secara stabil oleh sistem pengukuran), dll.

Kesimpulan

Penulis berharap bahwa pelanggan dan produsen mesin balancing akan memahami argumen dan rekomendasi yang ditetapkan dalam karya ini, yang tujuan utamanya adalah untuk meminimalkan biaya produksi bagi kedua belah pihak sambil memastikan kualitas operasi balancing yang tepat.

*Catatan: Jika tren ini terus berkembang, tidak menutup kemungkinan bahwa kita akan segera belajar tentang pembuatan Mesin Penggiling Pengukuran Getaran, Mesin Press Pengukuran Getaran, dan bahkan Mesin Penggiling Pengukuran Getaran. Bagaimanapun, mereka berbagi dengan mesin penyeimbang kemungkinan penggunaan peralatan pengukuran getaran khusus.

ENIMS adalah singkatan dari "Institut Penelitian Eksperimental Peralatan Mesin Pemotong Logam" (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). Ini adalah lembaga penelitian di Uni Soviet yang didedikasikan untuk pengembangan dan peningkatan berbagai jenis mesin dan peralatan pemotongan logam. Lembaga ini memainkan peran penting dalam kemajuan industri pembuatan mesin dan standarisasi peralatan pengerjaan logam dengan mengembangkan dokumen peraturan dan standar, seperti pengklasifikasian peralatan mesin dan metode untuk pengujian akurasinya.

V.D. Feldman, Kepala Spesialis LLC "Kinematika," 2024