Две забелешки за оправданоста на барањата на купувачите кон производителите на машини за балансирање

Вовед

Во текот на изминатата година и половина, нашата компанија доби повеќе од 30 барања за купување на разни видови машини за балансирање. Анализата на техничките спецификации приложени кон овие барања покажува дека повеќето вклучуваат низа карактеристики што значително влијаат врз производствените рокови и трошоците на машините, а исто така го стеснуваат списокот на потенцијални добавувачи. Меѓу нив, се издвојуваат две барања:

• Барањето да се обезбеди специфична заостанат дебаланс, која не треба да надминува 0.1 g*mm/kg (µm).
• Барањето машината за балансирање да се вклучи во Регистарот на мерни инструменти.

Да ја анализираме оправданоста и изводливоста на спроведувањето на овие барања од перспектива на реален потрошувач.

1. Анализа на барањата за точност на машината

Ќе ја провериме валидноста на барањата за точност на купувачот користејќи Техничка спецификација за машина за балансирање наменета за балансирање на ротори на електромотори, турбоагрегати и компресори со тежина помеѓу 10 и 1500 kg. Спецификацијата поставува толеранција за специфична преостаната неурамнотеженост која, според купувачот, не треба да надминува 0.1 g*mm/kg.

За да го провериме ова барање, се повикуваме на Табела 1 од ISO 1940-1 “Механички вибрации – Барања за квалитет на балансирање на ротори.” Врз основа на препораките од оваа табела, претпоставуваме дека точноста на балансирање на ротори на електромотори, турбоагрегати и компресори, што нарачаната машина треба да ја обезбеди, мора да ја исполнува G2.5 квалитетната класа. Претпоставувајќи дека очекуваната работна ротациона фреквенција на балансираниот ротор е, на пример, 200 Hz (што со голема резерва ги покрива ротационите фреквенции на повеќето познати машини), лесно можеме да ја пресметаме дозволената специфична преостаната неурамнотеженост за статичко (еднорамнинско) балансирање со помош на формула 5 од стандардот: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 g*mm/kg.

Земајќи ги предвид препораките на истиот стандард ISO 1940-1 (денес заменет со ISO 21940-11), дадени во дел 7, дозволената вредност поставена за двоопорен асиметричен ротор при динамичко балансирање треба да изнесува најмалку 0.3 * eper, што во нашиот случај би било 0.6 g*mm/kg, а не 0.1 g*mm/kg како што се бара во првичната Техничка спецификација. Оваа поделба на дозволената толеранција на балансирање меѓу двете рамнини за корекција може да се провери со нашиот Калкулатор за преостанат дебаланс (ISO 21940-11).

Со други зборови, како што покажува нашата анализа, барањата за точноста на машината за балансирање во оваа Техничка спецификација (и во многу други слични документи) се очигледно претерани. Практичното спроведување на овие претерани барања го вовлекува производителот во решавање на сериозни конструкциски и технолошки задачи, кои вообичаено се појавуваат при производството на машини со исклучително висока точност, што несомнено влијае врз цената и производственото време на машините. Освен тоа, овие барања не се секогаш технички изводливи.

Исто така е важно да се напомене дека ефикасната работа на ваквите високопрецизни машини може да бара од потенцијалниот купувач да исполни неколку дополнителни услови, како што се потребата од термо-константни и чисти простории, вибро-изолациски темели итн., чии трошоци за создавање може дури и да ги надминат трошоците поврзани со набавката на машината. Како одговор на можниот приговор од претставникот на купувачот (авторот на споменатата Техничка спецификација) дека исполнувањето на ова барање овозможува постигнување на значително пониска преостаната неурамнотеженост на машината, што всушност одговара на класата G0.4, може да им се препорача да се запознаат со препораките на ГОСТ 22061-76 “Машини и технолошка опрема. Систем на класи на квалитет на балансирање. Основни одредби” (национален стандард чиј современ меѓународен еквивалент е ISO 21940-11, порано ISO 1940-1), кој беше во сила пред воведувањето на ISO 1940-1.

Дел 3 од овој стандард, подготвен од најдобрите специјалисти во областа на балансирањето од Советскиот Сојуз, разумно го наведува следново:

1. Роторите на производите класифицирани во 1-вата класа на квалитет на балансирање (класа G0.4 според ISO 1940-1) треба да се балансираат во сопствените лежишта во сопственото куќиште под сите работни услови, користејќи сопствен погон.
2. Роторите на производите класифицирани во 2-рата класа на квалитет на балансирање (класа G1.0) треба да се балансираат во сопствените лежишта или во сопственото куќиште, со специјален погон ако не е достапен сопствен погон.
3. Роторите на производите класифицирани во 3-тата до 11-тата класа на квалитет на балансирање (класи G2.5 до G4000) дозволено е да се балансираат како делови или монтажни единици.

Суштината на овие препораки е дека стремежот да се постигнат класите на квалитет на балансирање G0.4 и G1.0 на машината за балансирање честопати е технички и економски бесмислен. По вградувањето на роторите во машината, постигнатата точност се губи, а за да се врати, потребно е дополнително ребалансирање на роторскиот склоп (во сопствените лежишта и со сопствениот погон), изведено со преносна опрема за вибрационо балансирање.

Како илустративен пример на оваа теза, можеме да разгледаме балансирање на брусна плоча наменета за употреба на високопрецизна цилиндрична машина за брусење (класа на точност “C”). Според барањата на претходно споменатата Табела 1 од ISO 1940-1, квалитетот на балансирање на брусната плоча треба барем да ја исполнува класата G0.4. Со оглед на тоа што очекуваната ротациона фреквенција на брусната плоча при работа ќе биде 6000 rpm (100 Hz), користејќи ја познатата формула 7 од ISO 1940-1, ја определуваме дозволената специфична преостаната неурамнотеженост eper, која ќе изнесува 0.64 g*mm/kg.

Со други зборови, по балансирањето на машината за балансирање, при обезбедување на оваа толеранција, поместувањето на центарот на масата на брусната плоча во однос на технолошката оска (оската на дорникот на машината за балансирање) не треба да надминува 0.64 µm. Бидејќи дозволеното радијално отстапување на вретеното на машина за брусење од класа “C” според националниот стандард ГОСТ 11654-90 изнесува 2 µm, по монтирањето на нашата брусна плоча на него (повторно базирање на плочата од технолошката оска на работната оска), специфичната преостаната неурамнотеженост може значително да се зголеми и да ја надмине толеранцијата препорачана од ISO 1940-1 најмалку три пати. Во вакви и други слични случаи, како што беше споменато претходно, потребно е дополнително балансирање за да се компензираат грешките што настануваат во фазата на монтажа.

Горенаведеното ни овозможува да тврдиме дека во огромното мнозинство случаи, барањето за точност на средните и тешките машини за балансирање може да се ограничи на ниво на специфична преостаната неурамнотеженост од 0.5 g*mm/kg или дури 1.0 g*mm/kg. Спроведувањето на оваа препорака во практика му овозможува на производителот значително да ја намали сложеноста и цената на изработка на машината, додека купувачот (под услов да се спроведе рационален технолошки процес) може да ја постигне бараната точност на балансирање. Главен исклучок од ова правило може да бидат малите специјализирани машини за балансирање што се користат, на пример, за балансирање на ротори на жироскопи, автомобилски турбополначи итн. Конструкциските карактеристики на овие машини овозможуваат постигнување на ниво на специфична преостаната неурамнотеженост од 0.1 g*mm/kg или пониско, што е технички оправдано и економски изводливо.

2. За потребата од вклучување на машините за балансирање во Регистарот на мерни инструменти

Во последниве години, во нашата земја е направено едно запрепастувачко откритие што би можело да ги збуни “починатите во мир” специјалисти од ENIMS**, кои го изработија класификаторот на машините за сечење метал. Со нечија “лесна рака,” на пазарот на машини се појави сосема нов вид опрема – “Вибрационо-мерни машини за балансирање,” кои мора да имаат Сертификат од Рускиот државен стандард и соодветна ознака.*)

И сè би било во ред, но одненадеж се покажа дека “напредните” купувачи почнаа во своите Технички спецификации да вклучуваат задолжително барање за вклучување на машините за балансирање во Регистарот на мерни инструменти. Да се обидеме да разбереме колку е правно и технички оправдано ова барање, како и неговата економска изводливост.

За почеток, корисно е да се разбере како ова барање се однесува кон препораките на постојните регулаторни документи. Да почнеме со ISO 8-82 “Машини за сечење метал. Општи барања за испитување на точноста.” Овој стандард ги утврдува основните поими и принципи на класификација на машините според точноста, општите барања за испитување на точноста и општите барања за методите за верификација на точноста. Важно е да се напомене дека упатувањата на постапките за оценување на квалитативните карактеристики на машините во овој стандард го користат само терминот “верификација” и нема спомнување на потребата од вклучување на машините во Регистарот на мерни инструменти и, соодветно, на потребата од нивна “калибрација.”

Следниот документ на кој треба да се обрне внимание е ISO 21940-21 (порано ISO 2953) “Механички вибрации – Балансирање на ротори – Дел 21: Опис и оценување на машините за балансирање.” Овој стандард, кој поставува конкретни барања за техничките карактеристики на машините за балансирање и методите за нивна “верификација”, исто така не содржи барања што предвидуваат неопходност од калибрација на машините и нивно вклучување во Регистарот на мерни инструменти. Во таа смисла, треба да се напомене дека барањата поврзани со калибрација отсуствуваат во стандардите за други видови алатни машини, како што се ISO стандардите за машини за брусење и CNC машини, кои исто така може да вклучуваат разни мерни системи.

Освен тоа, слични барања не се среќаваат во техничката документација за сите познати модели странски машини за балансирање, што, според нас, исто така е важен преседан. Врз основа на претходно изнесените аргументи, може да се извлечат следниве заклучоци:

1. Постојните регулаторни и технички документи изработени за алатните машини и, особено, за машините за балансирање, не содржат барања за нивно вклучување во Регистарот на мерни инструменти и, соодветно, за потребата од нивна калибрација. Како резултат на тоа, вклучувањето на ваквите барања во Техничките спецификации при постапките за конкурентни набавки “de facto” значително ги зголемува производствените трошоци на машините и трошоците за нивна последователна експлоатација и, како што ни се чини, “de jure” ги прекршува правата на совесните производители на машини кои се придржуваат до буквата и духот на постојните регулаторни документи.
2. Рутинските испитувања на мерниот систем може и треба да се спроведуваат како дел од машината за балансирање во согласност со барањата и препораките на ISO 21940-21 (порано ISO 2953), кои предвидуваат употреба на референтен ротор, комплет тест-тегови и калибрирана вага при проверките. Овие испитувања задолжително мора да ги вклучуваат следниве видови проверки:
   • Проверка на минимално достижната преостаната неурамнотеженост (Umar);
   • Проверка на коефициентот на намалување на неурамнотеженоста (URR);
   • Проверка на функционирањето на условната шема за балансирање (со постапка на вртење на роторот за 180°).

Важно е да се напомене дека овие проверки се вршат без демонтирање на мерниот систем од машината и не бараат употреба на калибрационен вибрационен стенд, што ја отстранува потребата од ангажирање специјалисти од надворешни организации и значително ги намалува трудоинтензивноста и трошоците на работата. Покрај главните проверки споменати погоре, доколку е потребно, директно на машината може да се проверат и други важни параметри на мерниот систем (користејќи го споменатиот референтен ротор, комплет тест-тегови и калибрирана вага), вклучувајќи:

• Повторливост на отчитувањата на амплитудата и фазата на вибрациониот сигнал од мерење до мерење;
• Линеарност на отчитувањата на мерниот систем според амплитудата на вибрациониот сигнал;
• Резолуциска способност на мерниот систем (минимално ниво на неурамнотеженост што стабилно се регистрира од мерниот систем) итн.

Заклучок

Авторот се надева дека и купувачите и производителите на машини за балансирање ќе ги разберат аргументите и препораките изнесени во овој труд, чија главна цел е да се минимизираат производствените трошоци за двете страни, притоа обезбедувајќи соодветен квалитет на операциите за балансирање.

*Забелешка: Доколку овој тренд продолжи да се развива, не е исклучено дека наскоро ќе слушнеме за создавање на Вибрационо-мерни машини за брусење, Вибрационо-мерни преси, па дури и Вибрационо-мерни валавни станови. На крајот на краиштата, тие со машините за балансирање ја делат можната употреба на специјализирана опрема за мерење на вибрации.

ENIMS значи “Експериментално-истражувачки институт за машини за сечење метал” (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). Тоа беше истражувачки институт во Советскиот Сојуз посветен на развојот и усовршувањето на разни видови машини за сечење метал и опрема. Институтот одигра значајна улога во напредокот на машиноградбата и стандардизацијата на металообработувачката опрема преку изработка на регулаторни документи и стандарди, како што се класификатори за алатните машини и методи за испитување на нивната точност.

V.D. Feldman, Главен специјалист на ДОО “Kinematics,” 2024