Dve pripombi o smiselnosti zahtev strank za proizvajalce tehtnic

Uvod

V zadnjem letu in pol je naše podjetje prejelo več kot 30 povpraševanj glede nakupa različnih vrst balansirni stroji. Analiza tehničnih specifikacij, priloženih tem povpraševanjem, kaže, da večina vključuje vrsto zahtev, ki bistveno vplivajo na časovni okvir proizvodnje in stroške strojev ter hkrati omejujejo krog potencialnih dobaviteljev. Med njimi izstopata dve zahtevi:

• Zahteva po zagotovitvi določenega preostala neuravnoteženost, ki ne sme presegati 0,1 g*mm/kg (µm).
• Zahteva po vključitvi tehtnice v register merilnih instrumentov.

Analizirajmo smiselnost in izvedljivost izvajanja teh zahtev z vidika resničnega potrošnika.

1. Analiza zahtev glede natančnosti stroja

Preverili bomo veljavnost strankine zahteve po natančnosti z uporabo tehnične specifikacije za stroj za uravnoteženje, namenjen uravnoteženju rotorjev elektromotorjev, turboagregatov in kompresorjev, ki tehtajo med 10 in 1500 kg. Specifikacija določa toleranco za specifično preostalo neuravnoteženost, ki po mnenju stranke ne sme presegati 0,1 g*mm/kg.

Za preverjanje te zahteve se sklicujemo na tabelo 1 iz ISO 1940-1 »Mehanske vibracije – Zahteve glede kakovosti uravnoteženja rotorjev.« Na podlagi priporočil iz te tabele predpostavljamo, da je natančnost uravnoteženja rotorji električnih motorjev, turbinskih enot in kompresorjev, ki jih mora zagotoviti naročeni stroj, morajo ustrezati kakovosti G2.5 razred. Če predpostavimo, da je pričakovana delovna vrtilna frekvenca uravnoteženega rotorja na primer 200 Hz (kar z veliko rezervo pokriva vrtilne frekvence večine znanih strojev), lahko z enostavno uporabo formule 5 iz standarda izračunamo dovoljeno preostalo specifično neuravnoteženost za statično (enoploščno) uravnoteženje: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Ob upoštevanju priporočil istega standarda ISO 1940-1 (ki ga je danes nadomestil ISO 21940-11), kot je določeno v oddelku 7, mora biti dovoljena vrednost za dvostopenjski asimetrični rotor med dinamičnim uravnoteženjem najmanj 0,3 * eper, kar bi v našem primeru znašalo 0,6 g*mm/kg, in ne 0,1 g*mm/kg, kot je bilo zahtevano v prvotni tehnični specifikaciji. Ta razdelitev dovoljene toleranca uravnoteženja razliko med obema korekcijskima ravninama lahko preverite z našim Kalkulator preostalih neravnovesij (ISO 21940-11).

Z drugimi besedami, kot kaže naša analiza, so zahteve glede natančnosti stroja za uravnoteženje v tej tehnični specifikaciji (in številnih drugih podobnih dokumentih) očitno pretirane. Praktično izvajanje teh pretiranih zahtev vključuje proizvajalca v reševanje resnih konstrukcijskih in tehnoloških nalog, ki se običajno pojavijo pri proizvodnji strojev z izjemno visoko natančnostjo, kar nedvomno vpliva na stroške in čas proizvodnje strojev. Poleg tega te zahteve niso vedno tehnično izvedljive.

Pomembno je tudi opozoriti, da lahko učinkovito delovanje takšnih visokonatančnih strojev od potencialnega kupca zahteva izpolnitev več dodatnih pogojev, kot so temperaturno stabilni in čisti prostori, temelji z izolacijo vibracij itd., pri čemer lahko stroški njihove vzpostavitve celo presegajo stroške nakupa stroja. Kot odgovor na morebitni ugovor naročnikovega predstavnika (avtorja prej omenjene tehnične specifikacije), da izpolnitev te zahteve omogoča doseganje bistveno manjše preostale neuravnoteženosti na stroju, dejansko ustrezne razredu G0.4, jim lahko priporočimo, da se seznanijo s priporočili GOST 22061-76 »Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions« (nacionalni standard, katerega sodobna mednarodna ustreznica je ISO 21940-11, prej ISO 1940-1), ki je veljal pred uvedbo standarda ISO 1940-1.

Oddelek 3 tega standarda, ki so ga pripravili najboljši strokovnjaki na področju uravnoteženja iz Sovjetske zveze, utemeljeno navaja naslednje:

1. Rotorje izdelkov, razvrščenih v 1. razred kakovosti uravnoteženja (razred G0.4 po ISO 1940-1), je treba uravnotežiti v njihovih lastnih ležajih, znotraj lastnega ohišja, v vseh obratovalnih pogojih in z lastnim pogonom.
2. Rotorje izdelkov, razvrščenih v 2. kakovostni razred uravnoteženja (razred G1.0), je treba uravnotežiti v lastnih ležajih ali v lastnem ohišju s posebnim pogonom, če lastnega pogona ni na voljo.
3. Rotorje izdelkov, razvrščenih v 3. do 11. razred kakovosti uravnoteženja (razredi G2.5 do G4000), je dovoljeno uravnotežiti kot dele ali montažne enote.

Bistvo teh priporočil je, da je prizadevanje za doseganje razredov kakovosti uravnoteženja G0,4 in G1,0 na izravnalnem stroju pogosto tehnično in ekonomsko nesmiselno. Po namestitvi rotorjev v stroj se dosežena natančnost izgubi, za njeno ponovno vzpostavitev pa je potrebno dodatno ponovno uravnoteženje sklopa rotorjev (v lastnih ležajih in z lastnim pogonom), ki se izvede s prenosno opremo za vibracijsko uravnoteženje.

Kot ponazoritev te teze lahko obravnavamo uravnoteženje brusnega koluta, namenjenega uporabi na visokonatančnem cilindričnem brusilnem stroju (razred točnosti “C”). Po zahtevah prej omenjene tabele 1 standarda ISO 1940-1 mora kakovost uravnoteženja brusnega koluta najmanj ustrezati razredu G0.4. Glede na to, da bo pričakovana vrtilna frekvenca brusnega koluta med delovanjem 6000 rpm (100 Hz), z uporabo dobro znane formule 7 iz ISO 1940-1 določimo dovoljeno preostalo specifično neuravnoteženost eper, ki znaša 0.64 g*mm/kg.

Z drugimi besedami, po uravnoteženju na stroju za uravnoteženje ob zagotovitvi te tolerance premik težišča brusne plošče glede na tehnološko os (os trna stroja za uravnoteženje) ne sme presegati 0.64 µm. Ker je dovoljeni radialni tek vretena brusilnega stroja razreda “C” po nacionalnem standardu GOST 11654-90 enak 2 µm, se lahko po montaži naše brusne plošče nanj (ponovno baziranje plošče s tehnološke osi na delovno os) preostala specifična neuravnoteženost znatno poveča in vsaj trikrat preseže toleranco, priporočeno po ISO 1940-1. V takih in drugih podobnih primerih je, kot je bilo že omenjeno, potrebno dodatno uravnoteženje za kompenzacijo napak, nastalih v fazi montaže.

Na podlagi navedenega lahko trdimo, da je v veliki večini primerov zahteva po natančnosti za srednje težke in težke stroje za uravnoteženje lahko omejena na raven specifične preostale neuravnoteženosti 0,5 g*mm/kg ali celo 1,0 g*mm/kg. Izvajanje tega priporočila v praksi omogoča proizvajalcu, da znatno zmanjša zapletenost in stroške izdelave stroja, medtem ko lahko kupec (če se izvaja racionalen tehnološki postopek) doseže zahtevano natančnost uravnoteženja. Glavna izjema od tega pravila so lahko majhni specializirani stroji za uravnoteženje, ki se uporabljajo na primer za uravnoteženje rotorjev žiroskopov, avtomobilskih turbopolnilnikov itd. Konstrukcijske značilnosti teh strojev omogočajo doseganje ravni preostale specifične neuravnoteženosti 0,1 g*mm/kg ali manj, kar je tehnično upravičeno in ekonomsko izvedljivo.

2. O potrebi po vključitvi tehtnic v register merilnih instrumentov

V zadnjih letih je v naši državi prišlo do presenetljivega odkritja, ki bi lahko zmotilo "v miru preminule" strokovnjake iz ENIMS**, ki so razvili klasifikator strojev za rezanje kovin. Z nekogaršnjo "lahkotno roko" se je na trgu strojev pojavila povsem nova vrsta opreme - "balansirni stroji za merjenje vibracij", ki morajo imeti certifikat ruskega državnega standarda in ustrezno oznako.*)

Vse bi bilo v redu, vendar se je nenadoma izkazalo, da so "napredne" stranke v svoje tehnične specifikacije začele vključevati obvezno zahtevo po vpisu balansirnih strojev v register merilnih instrumentov. Poskusimo razumeti, kako pravno in tehnično upravičena je ta zahteva ter kakšna je njena ekonomska upravičenost.

Najprej je treba razumeti, kako je ta zahteva povezana s priporočili obstoječih regulativnih dokumentov. Začnimo s standardom ISO 8-82 "Stroji za rezanje kovin. Splošne zahteve za preskušanje natančnosti". Ta standard določa osnovne koncepte in načela razvrščanja strojev glede na natančnost, splošne zahteve za preskušanje natančnosti in splošne zahteve za metode preverjanja natančnosti. Pomembno je poudariti, da se v tem standardu pri sklicevanju na postopke ocenjevanja kakovostnih lastnosti strojev uporablja samo izraz "preverjanje", ni pa omenjena potreba po vključitvi strojev v register merilnih instrumentov in s tem potreba po njihovi "kalibraciji".

Naslednji dokument, na katerega je treba biti pozoren, je ISO 21940-21 (prej ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Ta standard, ki določa posebne zahteve za tehnične lastnosti uravnoteževalnih strojev in njihove metode “preverjanja”, prav tako ne vsebuje zahtev glede nujnosti kalibracije strojev in njihove vključitve v register merilnih instrumentov. V zvezi s tem je treba opozoriti, da zahteve, povezane s kalibracijo, manjkajo tudi v standardih za druge vrste obdelovalnih strojev, kot so standardi ISO za brusilne stroje in CNC-stroje, ki lahko prav tako vključujejo različne merilne sisteme.

Poleg tega podobnih zahtev ni v tehnični dokumentaciji za vse znane modele tujih balansirnih strojev, kar je po našem mnenju prav tako pomemben precedens. Na podlagi zgoraj predstavljenih argumentov je mogoče sprejeti naslednje sklepe:

1. Obstoječi regulativni in tehnični dokumenti, razviti za obdelovalne stroje in zlasti za stroje za uravnoteženje, ne vključujejo zahtev za njihovo vključitev v register merilnih instrumentov in s tem potrebe po njihovem umerjanju. Zato vključitev takšnih zahtev v tehnične specifikacije med konkurenčnimi postopki javnih naročil "de facto" znatno poveča proizvodne stroške strojev in izdatke za njihovo nadaljnje delovanje ter, kot se nam zdi, "de iure" krši pravice dobrovernih proizvajalcev strojev, ki upoštevajo črko in duha obstoječih regulativnih dokumentov.
2. Rutinske preskuse merilnega sistema je mogoče in jih je treba izvajati kot del uravnoteževalnega stroja v skladu z zahtevami in priporočili ISO 21940-21 (prej ISO 2953), ki med preverjanji predvidevajo uporabo referenčnega rotorja, kompleta testnih uteži in kalibriranih tehtnic. Ti preskusi morajo nujno vključevati naslednje vrste preverjanj:
   • Preverjanje najmanjše dosegljive preostale neuravnoteženosti (Umar);
   • Preverjanje koeficienta zmanjšanja neravnovesja (URR);
   • Preverjanje delovanja vezja za pogojno uravnoteženje (s postopkom vrtenja rotorja za 180°).

Pomembno je poudariti, da se ti pregledi izvajajo brez demontaže merilnega sistema s stroja in ne zahtevajo uporabe kalibracijskega vibracijskega stojala, kar odpravlja potrebo po sodelovanju strokovnjakov iz zunanjih organizacij ter znatno zmanjšuje delovno intenzivnost in stroške dela. Poleg zgoraj navedenih glavnih pregledov lahko po potrebi neposredno na stroju (z uporabo prej omenjenega referenčnega rotorja, kompleta preskusnih uteži in umerjenih tehtnic) preverite tudi druge pomembne parametre merilnega sistema, vključno z

• Ponovljivost odčitkov amplitude in faze vibracijskega signala od meritve do meritve;
• Linearnost odčitkov merilnega sistema glede na amplitudo vibracijskega signala;
• zmožnost ločljivosti merilnega sistema (najmanjša raven neravnovesja, ki jo merilni sistem stabilno zabeleži) itd.

Zaključek

Avtor upa, da bodo stranke in proizvajalci strojev za uravnoteženje razumeli argumente in priporočila iz tega dela, katerega glavni cilj je zmanjšati proizvodne stroške za obe strani in hkrati zagotoviti ustrezno kakovost uravnoteženja.

*Pomnilnik: Če se bo ta trend nadaljeval, ni izključeno, da bomo kmalu izvedeli za izdelavo brusilnih strojev za merjenje vibracij, stiskalnic za merjenje vibracij in celo valjarn za merjenje vibracij. Navsezadnje imajo s stroji za uravnoteženje skupno možnost uporabe specializirane opreme za merjenje vibracij.

ENIMS je kratica za "Experimental Research Institute of Metal-Cutting Machine Tools" (Eksperimentalni raziskovalni inštitut za obdelovalne stroje). To je bil raziskovalni inštitut v Sovjetski zvezi, namenjen razvoju in izboljšanju različnih vrst strojev in opreme za rezanje kovin. Inštitut je imel pomembno vlogo pri napredku strojegradnje in standardizaciji kovinskoobdelovalne opreme, saj je razvijal normativne dokumente in standarde, kot so klasifikatorji za obdelovalne stroje in metode za preizkušanje njihove natančnosti.

V.D. Feldman, glavni strokovnjak družbe LLC "Kinematics", 2024