Divas piezīmes par klientu prasību pamatotību balansēšanas iekārtu ražotājiem

Ievads

Pēdējo pusotra gada laikā mūsu uzņēmums ir saņēmis vairāk nekā 30 pieprasījumus par dažādu veidu balansēšanas mašīnas. Šiem pieprasījumiem pievienoto tehnisko specifikāciju analīze liecina, ka lielākajā daļā no tām ir iekļauti vairāki raksturlielumi, kas būtiski ietekmē iekārtu ražošanas termiņus un izmaksas, kā arī ievērojami samazina potenciālo piegādātāju skaitu. Starp tām īpaši izceļas divas prasības:

• Prasība nodrošināt konkrētu atlikušais disbalanss, kas nedrīkst pārsniegt 0,1 g*mm/kg (µm).
• Prasība iekļaut balansēšanas iekārtu Mērinstrumentu reģistrā.

Izanalizēsim šo prasību īstenošanas pamatotību un iespējamību no reāla patērētāja viedokļa.

1. Mašīnas precizitātes prasību analīze

Mēs pārbaudīsim klienta precizitātes prasību pamatotību, izmantojot tehnisko specifikāciju balansēšanas mašīnai, kas paredzēta elektromotoru, turboiekārtu un kompresoru rotoru, kuru svars ir no 10 līdz 1500 kg, balansēšanai. Specifikācijā ir noteikta īpatnējās atlikuma nelīdzsvarotības pielaide, kas saskaņā ar klienta teikto nedrīkst pārsniegt 0,1 g*mm/kg.

Lai pārbaudītu šo prasību, skatāmies 1. tabulu ISO 1940-1 „Mehāniskās svārstības – Rotoru balansēšanas kvalitātes prasības.“ Pamatojoties uz šīs tabulas ieteikumiem, mēs pieņemam, ka rotora balansēšanas precizitāte ir rotori elektromotoriem, turbokompresoriem un kompresoriem, kuru darbību pasūtītajai iekārtai jānodrošina, ir jāatbilst G2.5 kvalitātes prasībām grade. Pieņemot, ka līdzsvarotā rotora paredzamais darba rotācijas frekvence ir, piemēram, 200 Hz (kas ar lielu rezervi aptver lielākās daļas zināmo mašīnu rotācijas frekvences), mēs varam viegli aprēķināt pieļaujamo atlikušo īpatnējo nelīdzsvarotību statiskai (vienplaknes) balansēšanai, izmantojot standarta 5. formulu: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Ņemot vērā tā paša ISO 1940-1 standarta ieteikumus (šobrīd to aizstājis ISO 21940-11), kas noteikts 7. punktā, pieļaujamajai vērtībai, kas noteikta divu balstu asimetriskajam rotoram dinamiskās balansēšanas laikā, jābūt vismaz 0,3 * eper, kas mūsu gadījumā būtu 0,6 g*mm/kg, nevis 0,1 g*mm/kg, kā prasīts sākotnējās tehniskajās specifikācijās. Šis pieļaujamās vērtības sadalījums balansēšanas tolerance attālumu starp abām korekcijas plaknēm var pārbaudīt, izmantojot mūsu Atlikuma nelīdzsvarotības kalkulators (ISO 21940-11).

Citiem vārdiem sakot, kā liecina mūsu analīze, šajā tehniskajā specifikācijā (un daudzos citos līdzīgos dokumentos) noteiktās prasības balansēšanas mašīnas precizitātei ir nepārprotami pārmērīgas. Šo pārmērīgo prasību praktiskā īstenošana liek ražotājam risināt nopietnus konstruēšanas un tehnoloģiskos uzdevumus, kas parasti rodas, ražojot ārkārtīgi augstas precizitātes mašīnas, kas neapšaubāmi ietekmē mašīnu izmaksas un ražošanas laiku. Turklāt šīs prasības ne vienmēr ir tehniski izpildāmas.

Svarīgi ir arī atzīmēt, ka šādu augstas precizitātes mašīnu efektīvai darbībai potenciālajam klientam var būt jāizpilda vairāki papildu nosacījumi, piemēram, termiski stabilas un tīras telpas, vibrāciju izolējoši pamati utt., kuru izveides izmaksas var pat pārsniegt pašas mašīnas iegādes izmaksas. Atbildot uz iespējamo klienta pārstāvja (iepriekš minētās tehniskās specifikācijas autora) iebildumu, ka šīs prasības izpilde ļauj sasniegt ievērojami mazāku atlikušo nelīdzsvarotību uz mašīnas, kas faktiski atbilst G0.4 klasei, viņam var ieteikt iepazīties ar GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” ieteikumiem (valsts standarts, kura mūsdienu starptautiskais ekvivalents ir ISO 21940-11, iepriekš ISO 1940-1), kas bija spēkā pirms ISO 1940-1 ieviešanas.

Šī standarta 3. iedaļā, ko sagatavojuši labākie speciālisti balansēšanas jomā no Padomju Savienības, pamatoti teikts:

1. Produktu rotori, kas klasificēti 1. balansēšanas kvalitātes klasē (G0.4 klase saskaņā ar ISO 1940-1), jābalansē savos gultņos, savā korpusā, visos darba apstākļos, izmantojot savu piedziņu.
2. 2. balansēšanas kvalitātes klasē (G1.0 klase) klasificēto izstrādājumu rotori jābalansē savos gultņos vai savā korpusā ar speciālu piedziņu, ja nav pieejama sava piedziņa.
3. Izstrādājumu, kas klasificēti 3.-11. balansēšanas kvalitātes pakāpē (G2.5 līdz G4000 pakāpe), rotorus atļauts balansēt kā daļas vai montāžas vienības.

Šo ieteikumu būtība ir tāda, ka centieni panākt balansēšanas kvalitātes pakāpes G0,4 un G1,0 uz balansēšanas mašīnas bieži vien ir tehniski un ekonomiski bezjēdzīgi. Pēc rotoru uzstādīšanas iekārtā sasniegtā precizitāte tiek zaudēta, un, lai to atjaunotu, ir nepieciešama rotora mezgla (savos gultņos un ar savu piedziņu) papildu pārbalansēšana, ko veic, izmantojot pārnēsājamas vibrācijas balansēšanas iekārtas.

Kā ilustratīvu šīs tēzes piemēru var aplūkot slīpripas balansēšanu, kas paredzēta lietošanai augstas precizitātes cilindriskajā slīpmašīnā (precizitātes klase “C”). Saskaņā ar iepriekš minētās ISO 1940-1 1. tabulas prasībām slīpripas balansēšanas kvalitātei vismaz jāatbilst G0.4 klasei. Ņemot vērā, ka paredzamais slīpripas rotācijas ātrums darbības laikā būs 6000 rpm (100 Hz), izmantojot labi zināmo ISO 1940-1 7. formulu, mēs nosakām pieļaujamo atlikušo īpatnējo nelīdzsvarotību eper, kas būs 0.64 g*mm/kg.

Citiem vārdiem, pēc balansēšanas uz balansēšanas mašīnas, nodrošinot šo pielaidi, slīpripas masas centra nobīde attiecībā pret tehnoloģisko asi (balansēšanas mašīnas tapņa asi) nedrīkst pārsniegt 0.64 µm. Tā kā klases “C” slīpmašīnas vārpstas pieļaujamais radiālais izskrējiens saskaņā ar valsts standartu GOST 11654-90 ir 2 µm, pēc mūsu slīpripas uzstādīšanas uz tās (pārbāzējot ripu no tehnoloģiskās ass uz darba asi) atlikusī specifiskā nelīdzsvarotība var ievērojami palielināties un vismaz trīs reizes pārsniegt ISO 1940-1 ieteikto pielaidi. Šādos un citos līdzīgos gadījumos, kā minēts iepriekš, ir nepieciešama papildu balansēšana, lai kompensētu montāžas posmā radušās kļūdas.

Iepriekš minētais ļauj mums apgalvot, ka lielākajā daļā gadījumu precizitātes prasības vidēji smagām un smagām balansēšanas mašīnām var ierobežot līdz 0,5 g*mm/kg vai pat 1,0 g*mm/kg atlikušās īpašās nelīdzsvarotības līmenim. Šī ieteikuma īstenošana praksē ļauj ražotājam ievērojami samazināt mašīnas izgatavošanas sarežģītību un izmaksas, bet klientam (ar nosacījumu, ka tiek īstenots racionāls tehnoloģiskais process) - panākt nepieciešamo balansēšanas precizitāti. Galvenais izņēmums no šī noteikuma var būt nelielas specializētas balansēšanas mašīnas, ko izmanto, piemēram, žiroskopu rotoru, automobiļu turbokompresoru utt. balansēšanai. Šo mašīnu konstrukcijas īpatnības ļauj sasniegt 0,1 g*mm/kg vai zemāku atlikušo īpatnējo nelīdzsvarotības līmeni, kas ir tehniski pamatots un ekonomiski izdevīgs.

2. Par nepieciešamību iekļaut balansēšanas iekārtas mērinstrumentu reģistrā

Pēdējos gados mūsu valstī ir izdarīts pārsteidzošs atklājums, kas varētu mulsināt "aizgājušos mierā" ENIMS** speciālistus, kuri izstrādāja metāla griešanas iekārtu klasifikatoru. Ar kāda "vieglu roku" mašīnu tirgū ir parādījies pilnīgi jauns iekārtu veids - "Vibrācijas mērīšanas balansēšanas mašīnas", kurām jābūt Krievijas valsts standarta sertifikātam un attiecīgajam marķējumam*).

Un viss būtu labi, bet pēkšņi izrādījās, ka "progresīvie" klienti savās tehniskajās specifikācijās sāka iekļaut obligātu prasību par balansēšanas iekārtu iekļaušanu Mērinstrumentu reģistrā. Mēģināsim saprast, cik juridiski un tehniski pamatota ir šī prasība, kā arī tās ekonomisko pamatotību.

Vispirms ir lietderīgi saprast, kā šī prasība ir saistīta ar spēkā esošo normatīvo dokumentu ieteikumiem. Sāksim ar ISO 8-82 "Metāla griešanas mašīnas. Vispārīgās prasības precizitātes pārbaudei". Šis standarts nosaka mašīnu klasifikācijas pēc precizitātes pamatjēdzienus un principus, vispārīgās prasības precizitātes pārbaudei un vispārīgās prasības precizitātes pārbaudes metodēm. Svarīgi atzīmēt, ka šajā standartā atsaucēs uz mašīnu kvalitatīvo īpašību novērtēšanas procedūrām tiek lietots tikai termins "verifikācija", un nav minēts, ka mašīnas ir jāiekļauj Mērinstrumentu reģistrā un attiecīgi ir nepieciešama to "kalibrēšana".

Nākamais dokuments, kam jāpievērš uzmanība, ir ISO 21940-21 (iepriekš ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Šim standartam, kas nosaka konkrētas prasības balansēšanas mašīnu tehniskajiem raksturlielumiem un to “pārbaudes” metodēm, tāpat trūkst prasību, kas paredzētu mašīnu kalibrēšanas nepieciešamību un to iekļaušanu mērinstrumentu reģistrā. Šajā sakarā jāatzīmē, ka prasības, kas saistītas ar kalibrēšanu, nepastāv arī citu darbgaldu standartos, piemēram, ISO standartos slīpmašīnām un CNC mašīnām, kurās arī var būt ietvertas dažādas mērīšanas sistēmas.

Turklāt līdzīgas prasības nav atrodamas visu zināmo ārzemju balansēšanas iekārtu modeļu tehniskajā dokumentācijā, kas, mūsuprāt, arī ir svarīgs precedents. Pamatojoties uz iepriekš minētajiem argumentiem, var izdarīt šādus secinājumus:

1. Esošajos normatīvajos un tehniskajos dokumentos, kas izstrādāti attiecībā uz darbgaldiem un jo īpaši balansēšanas iekārtām, nav iekļautas prasības par to iekļaušanu Mērinstrumentu reģistrā un attiecīgi par to kalibrēšanas nepieciešamību. Rezultātā šādu prasību iekļaušana tehniskajās specifikācijās konkursa iepirkuma procedūru laikā "de facto" ievērojami palielina mašīnu ražošanas izmaksas un to turpmākās ekspluatācijas izdevumus un, kā mums šķiet, "de jure" pārkāpj labticīgu mašīnu ražotāju tiesības, kuri ievēro esošo normatīvo dokumentu burtu un garu.
2. Mērīšanas sistēmas rutīnas pārbaudes var un vajag veikt kā balansēšanas mašīnas sastāvdaļu saskaņā ar ISO 21940-21 (iepriekš ISO 2953) prasībām un ieteikumiem, kas paredz etalonrotora, testa atsvaru komplekta un kalibrētu svaru izmantošanu pārbaudes laikā. Šīm pārbaudēm obligāti jāietver šādi pārbaudes veidi:
   • Minimāli sasniedzamās atlikušās nelīdzsvarotības pārbaude (Umar);
   • Nelīdzsvarotības samazināšanas koeficienta (URR) pārbaude;
   • Nosacījumu balansēšanas ķēdes darbības pārbaude (ar rotora pagriešanas par 180° procedūru).

Svarīgi atzīmēt, ka šīs pārbaudes tiek veiktas, neizjaucot mērīšanas sistēmu no mašīnas un neizmantojot kalibrēšanas vibrācijas statīvu, kas novērš nepieciešamību piesaistīt ārējo organizāciju speciālistus un ievērojami samazina darba intensitāti un izmaksas. Papildus iepriekš minētajām galvenajām pārbaudēm, ja nepieciešams, tieši uz mašīnas var pārbaudīt arī citus svarīgus mērīšanas sistēmas parametrus (izmantojot iepriekš minēto standarta rotoru, testa atsvaru komplektu un kalibrētus svarus), tostarp:

• Amplitūdas un fāzes vibrācijas signāla rādījumu atkārtojamība no mērījuma uz mērījumu;
• Mērīšanas sistēmas rādījumu linearitāte pēc vibrācijas signāla amplitūdas;
• mērīšanas sistēmas izšķirtspējas spēja (minimālais nelīdzsvarotības līmenis, ko mērīšanas sistēma vienmērīgi reģistrē) utt.

Secinājums

Autors cer, ka gan balansēšanas iekārtu klienti, gan ražotāji sapratīs šajā darbā izklāstītos argumentus un ieteikumus, kuru galvenais mērķis ir samazināt ražošanas izmaksas abām pusēm, vienlaikus nodrošinot pienācīgu balansēšanas darbību kvalitāti.

* Piezīme: Ja šī tendence turpinās attīstīties, nav izslēgts, ka drīzumā uzzināsim par vibrāciju mērīšanas slīpmašīnu, vibrāciju mērīšanas preses un pat vibrāciju mērīšanas velmētavu izveidi. Galu galā tām ir kopīga iezīme ar balansēšanas mašīnām - iespēja izmantot specializētas vibrāciju mērīšanas iekārtas.

ENIMS ir "Metālgriešanas darbgaldu eksperimentālais pētniecības institūts" (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). Tas bija Padomju Savienības pētniecības institūts, kas nodarbojās ar dažādu metālgriešanas mašīnu un iekārtu veidu izstrādi un uzlabošanu. Institūtam bija nozīmīga loma mašīnbūves nozares attīstībā un metālapstrādes iekārtu standartizācijā, izstrādājot normatīvos dokumentus un standartus, piemēram, darbgaldu klasifikatorus un to precizitātes pārbaudes metodes.

V.D. Feldmans, SIA "Kinematics" galvenais speciālists, 2024. gads