Две примедбе о разумности захтева купаца за произвођаче машина за балансирање

Увод

U poslednjih godinu i pol godina, naša kompanija je primila više od 30 upita u vezi sa kupovinom raznih vrsta машине за балансирање. Analiza Tehničkih specifikacija priloženih ovim upitima pokazuje da većina uključuje brojne karakteristike koje značajno utiču na vremenske okvire i troškove proizvodnje mašina, kao i minimiziraju listu potencijalnih dobavljača. Među njima, dva zahteva se ističu:

• Zahtev za osiguranjem specifične преостали дисбаланс, što ne sme biti veće od 0,1 g*mm/kg (µm).
• Обавеза укључивања машине за балансирање у Регистар мерних инструмената.

Анализирајмо разумност и изводљивост спровођења ових захтева из перспективе реалног потрошача.

1. Анализа захтева за тачност машине

Проверићемо ваљаност захтева купца за прецизношћу користећи техничку спецификацију за машину за балансирање дизајнирану за балансирање ротора електричних мотора, турбо јединица и компресора масе између 10 и 1500 кг. Спецификација утврђује толеранцију за одређену преосталу неравнотежу која, према купцу, не сме прећи 0,1 g·mm/kg.

Za proveru ovog zahteva, pozivamo se na tabelu 1 ИСО 1940-1 "Mehanička vibriacija - Zahtevi kvaliteta balansiranja za rotore." Na osnovu preporuka ove tabele, pretpostavljamo da tačnost balansiranja ротори elektromotora, turbo jedinica i kompresora, što naručena mašina treba da osigura, mora da zadovolji kvalitet G2.5 grade. Ako pretpostavimo da je očekivana radna frekvencija obrtanja balansiranog rotora, na primer, 200 Hz (što sa velikom rezervom pokriva frekvencije obrtanja većine poznatih mašina), lako možemo izračunati dozvoljenu preostalu specifičnu neuravnoteženost za statičko (jednoravansko) balansiranje pomoću formule 5 iz standarda: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 g*mm/kg.

Uzimajući u obzir preporuke istog standarda ISO 1940-1 (koji je danas zamenjen sa ISO 21940-11), priložene u odeljku 7, dozvoljenom vrednost postavljena za rotor sa dva oslonca asimetrični tokom dinamičkog balansiranja treba da bude najmanje 0,3 * eper, što bi u našem slučaju bilo 0,6 g*mm/kg, ne 0,1 g*mm/kg kako je traženo u početnoj Tehničkoj specifikaciji. Ova podela dozvoljenog балансирање толеранције između dve ravni korekcije može biti proverena sa našim Калкулатор преостале неуравнотежености (ISO 21940-11).

Другим речима, као што наша анализа показује, захтеви за прецизност балансирајуће машине у овој Техничкој спецификацији (и многим другим сличним документима) су очигледно прекомерни. Практична примена ових прекомерних захтева приморава произвођача да решава озбиљне конструктeрске и технолошке задатке, који се обично јављају у производњи машина изузетно високе прецизности, што неспорно утиче на цену и време производње машина. Штавише, ови захтеви нису увек технички изводљиви.

Takođe je važno napomenuti da efikasan rad ovako visoko preciznih mašina može zahtevati da potencijalni kupac ispuni nekoliko dodatnih uslova, kao što su potreba za termostabilnim i čistim prostorijama, temeljima sa vibracionom izolacijom itd., čiji troškovi izrade mogu čak premašiti troškove nabavke same mašine. Kao odgovor na mogući prigovor predstavnika kupca’a (autora gore navedene Tehničke specifikacije) da ispunjavanje ovog zahteva omogućava postizanje znatno manje preostale neuravnoteženosti na mašini, koja zapravo odgovara stepenu G0.4, može im se preporučiti da se upoznaju sa preporukama GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” (nacionalni standard čiji je savremeni međunarodni ekvivalent ISO 21940-11, ranije ISO 1940-1), koji je bio na snazi pre uvođenja ISO 1940-1.

Одељак 3 овог стандарда, припремљен од стране најбољих стручњака за балансирање из Совјетског Савеза, разумно наводи следеће:

1. Rotore proizvoda svrstane u 1. stepen kvaliteta balansiranja (stepen G0.4 prema ISO 1940-1) treba balansirati u sopstvenim ležajevima, unutar sopstvenog kućišta, u svim radnim uslovima i uz upotrebu sopstvenog pogona.
2. Ротори производа класификованих у другу класу квалитета балансирања (класа G1.0) треба балансирати у својим лежајевима или унутар свог кућишта, уз посебан погон ако сопствени погон није доступан.
3. Ротори производа класификованих у трећој до једанаесте квалитетне класе балансирања (класе G2.5 до G4000) могу се балансирати као појединачни делови или као склопљене јединице.

Суштина ових препорука је да настојање да се на машини за балансирање постигну квалитетне оцене балансирања G0.4 и G1.0 често нема техничког ни економског смисла. Након уградње ротора у машину, постигнута прецизност се губи, а за њено обнављање потребно је додатно ребалансирање склопа ротора (у сопственим лежајевима и са сопственим погоном), које се изводи помоћу преносиве опреме за вибрационо балансирање.

Kao ilustrativan primer ove teze možemo razmotriti balansiranje brusnog točka namenjenog za upotrebu na visoko preciznoj cilindričnoj brusilici (klasa tačnosti “C”). Prema zahtevima prethodno pomenute Tabele 1 standarda ISO 1940-1, kvalitet balansiranja brusnog točka mora najmanje odgovarati stepenu G0.4. S obzirom na to da će očekivana frekvencija obrtanja brusnog točka tokom rada biti 6000 rpm (100 Hz), koristeći poznatu formulu 7 iz ISO 1940-1 određujemo dozvoljenu preostalu specifičnu neuravnoteženost eper, koja će iznositi 0.64 g*mm/kg.

Drugim rečima, posle balansiranja na mašini za balansiranje, uz obezbeđenje ove tolerancije, pomeranje centra mase brusnog točka u odnosu na tehnološku osu (osu trna mašine za balansiranje) ne treba da pređe 0.64 µm. Pošto je dozvoljeno radijalno bacanje vretena brusilice klase “C” prema nacionalnom standardu GOST 11654-90 jednako 2 µm, posle montaže našeg brusnog točka na nju (ponovno baziranje točka sa tehnološke ose na radnu osu), preostala specifična neuravnoteženost može se znatno povećati i premašiti toleranciju preporučenu u ISO 1940-1 najmanje tri puta. U takvim i drugim sličnim slučajevima, kao što je ranije navedeno, potrebno je dodatno balansiranje radi kompenzacije grešaka nastalih tokom faze montaže.

Наведено нам омогућава да тврдимо да се у огромној већини случајева захтев за прецизношћу средњих и тешких машина за балансирање може ограничити на ниво преостале специфичне неуравнотежености од 0,5 g*mm/kg или чак 1,0 g*mm/kg. Примена ове препоруке у пракси омогућава произвођачу да значајно смањи сложеност и трошкове израде машине, док купац (ако се примени рационалан технолошки процес) може постићи потребну прецизност балансирања. Главни изузетак од овог правила могу бити мале специјализоване машине за балансирање које се користе, на пример, за балансирање ротора жироскопа, аутомобилских турбопуњача итд. Конструктивне карактеристике ових машина омогућавају постизање нивоа преостале специфичне неуравнотежености од 0,1 g*mm/kg или нижег, што је технички оправдано и економски изводљиво.

2. О потреби укључивања машина за балансирање у регистар мерних инструмената

У последњих неколико година у нашој земљи је направљено задивљујуће откриће које би могло да збуни стручњаке за "одлазак у миру" из ENIMS-а, који су развили класификатор машина за сечење метала. Нечијом "лаком руком" на тржишту машина појавио се потпуно нов тип опреме – "Машине за мерење и балансирање вибрација", које морају да имају сертификат Руске државне стандардне службе и одговарајућу ознаку.*)

И све би било у реду, али се изненада испоставило да су "напредни" купци почели да укључују у своје техничке спецификације обавезни захтев за упис машина за балансирање у Регистар мерних инструмената. Покушајмо да схватимо колико је овај захтев правно и технички оправдан, као и његова економска оправданост.

За почетак, корисно је разумети како се овај захтев односи на препоруке постојећих регулаторних докумената. Почнимо са ISO 8-82 "Машине за обраду метала. Општи захтеви за испитивање тачности." Овај стандард утврђује основне концепте и принципе класификације машина по прецизности, опште захтеве за испитивање прецизности и опште захтеве за методе верификације прецизности. Важно је напоменути да се у овом стандарду, када су у питању процедуре за процену квалитативних карактеристика машина, користи искључиво термин "верификација" и да нема помена о потреби уписа машина у Регистар мерних инструмената, а самим тим ни о потреби њихове "калибрације".

Sledeći dokument na koji treba obratiti pažnju jeste ISO 21940-21 (ranije ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Ovaj standard, koji postavlja specifične zahteve za tehničke karakteristike mašina za balansiranje i njihove metode “verifikacije”, takođe ne sadrži zahteve koji predviđaju potrebu za kalibracijom mašina i njihovim uključivanjem u Registar mernih instrumenata. S tim u vezi, treba napomenuti da zahtevi koji se odnose na kalibraciju ne postoje ni u standardima za druge vrste alatnih mašina, kao što su ISO standardi za brusilice i CNC mašine, koje takođe mogu obuhvatati različite merne sisteme.

Штавише, слични захтеви нису наведени у техничкој документацији за све познате моделе страних машина за балансирање, што је, по нашем мишљењу, такође важан преседан. На основу горе изнетих аргумената, могу се извући следећи закључци:

1. Постојећи регулаторни и технички документи развијени за машинске алате, а посебно за машине за балансирање, не садрже захтеве за њихово укључивање у Регистар мерних инструмената и, сходно томе, ни за њихову калибрацију. Као резултат тога, укључивање таквих захтева у техничке спецификације током поступака конкурентне набавке "де факто" значајно повећава трошкове производње машина и трошкове њиховог накнадног рада и, по нашем мишљењу, "де јуре" крши права добронамерних произвођача машина који поштују слово и дух постојећих регулаторних докумената.
2. Rutinska ispitivanja mernog sistema mogu i treba da se sprovode u sastavu mašine za balansiranje u skladu sa zahtevima i preporukama standarda ISO 21940-21 (ranije ISO 2953), koji predviđaju upotrebu referentnog rotora, seta probnih tegova i kalibrisanih vaga tokom provera. Ova ispitivanja obavezno moraju uključivati sledeće vrste provera:
   • Провера минимално достижне преостале неуравнотежености (Umar);
   • Проверка коефицијента смањења неравнотеже (URR);
   • Проверка рада условног балансног кола (поступак ротације ротора за 180°).

Важно је напоменути да се ове провере спроводе без растављања система за мерење са машине и не захтевају употребу калибрационог вибрационог постоља, што елиминише потребу за ангажовањем стручњака из спољних организација и значајно смањује интензитет рада и трошкове посла. Поред горе поменутих главних провера, по потреби се могу проверити и други важни параметри мереног система директно на машини (користећи горе поменути референтни ротор, скуп тест тегова и калибрисане ваге), укључујући:

• Поновљивост очитавања амплитуде и фазе вибрационог сигнала од мерења до мерења;
• Линеарност очитавања мерења у систему у функцији амплитуде вибрационог сигнала;
• Резолуциона способност мерног система (најмањи ниво неравнотеже који мерни систем константно региструје), итд.

Закључак

Аутор се нада да ће и купци и произвођачи машина за балансирање разумети аргументе и препоруке изложене у овом раду, чији је главни циљ да минимизира трошкове производње за обе стране, истовремено обезбеђујући адекватан квалитет операција балансирања.

*Напомена: Ако се овај тренд настави развијати, није искључено да ћемо ускоро сазнати за стварање брусилица за мерење вибрација, преса за мерење вибрација, па чак и ваљаоница за мерење вибрација. Уосталом, оне, као и машине за балансирање, деле могућност коришћења специјализоване опреме за мерење вибрација.

ENIMS stands for “Experimental Research Institute of Metal-Cutting Machine Tools” (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). This was a research institute in the Soviet Union dedicated to the development and improvement of various types of metal-cutting machines and equipment. The institute played a significant role in the advancement of the machine-building industry and the standardization of metalworking equipment by developing regulatory documents and standards, such as classifiers for machine tools and methods for their accuracy testing.

В. Д. Фелдман, главни специјалиста ДОО "Кинематикс", 2024