Две примедбе о разумности захтева купаца за произвођаче машина за балансирање

Увод

У последњих годину и пол година, наша компанија је примила више од 30 упита у вези са куповином разних врста машине за балансирање. Анализа Техничких спецификација приложених овим упитима показује да већина укључује бројне карактеристике које значајно утичу на временске оквире и трошкове производње машина, као и минимизирају листу потенцијалних добављача. Међу њима, два захтева се истичу:

• Захтев за осигурањем специфичне преостали дисбаланс, што не сме бити веће од 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.

За проверу овог захтева, позивамо се на табелу 1 ИСО 1940-1 "Механичка вибриација - Захтеви квалитета балансирања за роторе." На основу препорука ове табеле, претпостављамо да тачност балансирања ротори електромотора, турбо јединица и компресора, што наручена машина треба да осигура, мора да задовољи квалитет G2.5 степен. Ако претпоставимо да је очекивана радна фреквенција обртања балансираног ротора, на пример, 200 Hz (што са великом резервом покрива фреквенције обртања већине познатих машина), лако можемо израчунати дозвољену преосталу специфичну неуравнотеженост за статичко (једнораванско) балансирање помоћу формуле 5 из стандарда: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 g*mm/kg.

Узимајући у обзир препоруке истог стандарда ISO 1940-1 (који је данас замењен са ISO 21940-11), приложене у одељку 7, дозвољеном вредност постављена за ротор са два ослонца асиметрични током динамичког балансирања треба да буде најмање 0,3 * епер, што би у нашем случају било 0,6 g*mm/kg, не 0,1 g*mm/kg како је тражено у почетној Техничкој спецификацији. Ова подела дозвољеног балансирање толеранције између две равни корекције може бити проверена са нашим 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 конструктерске 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.

Такође је важно напоменути да ефикасан рад овако високо прецизних машина може захтевати да потенцијални купац испуни неколико додатних услова, као што су потреба за термостабилним и чистим просторијама, темељима са вибрационом изолацијом итд., чији трошкови израде могу чак премашити трошкове набавке саме машине. Као одговор на могући приговор представника купца’а (аутора горе наведене Техничке спецификације) да испуњавање овог захтева омогућава постизање знатно мање преостале неуравнотежености на машини, која заправо одговара степену G0.4, може им се препоручити да се упознају са препорукама GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” (национални стандард чији је савремени међународни еквивалент ISO 21940-11, раније ISO 1940-1), који је био на снази пре увођења ISO 1940-1.

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

1. Роторе производа сврстане у 1. степен квалитета балансирања (степен G0.4 према ISO 1940-1) треба балансирати у сопственим лежајевима, унутар сопственог кућишта, у свим радним условима и уз употребу сопственог погона.
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.

Као илустративан пример ове тезе можемо размотрити балансирање брусног точка намењеног за употребу на високо прецизној цилиндричној брусилици (класа тачности “Ц”). Према захтевима претходно поменуте Табеле 1 стандарда ISO 1940-1, квалитет балансирања брусног точка мора најмање одговарати степену G0.4. С обзиром на то да ће очекивана фреквенција обртања брусног точка током рада бити 6000 rpm (100 Hz), користећи познату формулу 7 из ISO 1940-1 одређујемо дозвољену преосталу специфичну неуравнотеженост епер, која ће износити 0.64 g*mm/kg.

Другим речима, после балансирања на машини за балансирање, уз обезбеђење ове толеранције, померање центра масе брусног точка у односу на технолошку осу (осу трна машине за балансирање) не треба да пређе 0.64 µm. Пошто је дозвољено радијално бацање вретена брусилице класе “Ц” према националном стандарду GOST 11654-90 једнако 2 µm, после монтаже нашег брусног точка на њу (поновно базирање точка са технолошке осе на радну осу), преостала специфична неуравнотеженост може се знатно повећати и премашити толеранцију препоручену у ISO 1940-1 најмање три пута. У таквим и другим сличним случајевима, као што је раније наведено, потребно је додатно балансирање ради компензације грешака насталих током фазе монтаже.

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".

Следећи документ на који треба обратити пажњу јесте ISO 21940-21 (раније ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Овај стандард, који поставља специфичне захтеве за техничке карактеристике машина за балансирање и њихове методе “верификације”, такође не садржи захтеве који предвиђају потребу за калибрацијом машина и њиховим укључивањем у Регистар мерних инструмената. С тим у вези, треба напоменути да захтеви који се односе на калибрацију не постоје ни у стандардима за друге врсте алатних машина, као што су ISO стандарди за брусилице и CNC машине, које такође могу обухватати различите мерне системе.

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. Рутинска испитивања мерног система могу и треба да се спроводе у саставу машине за балансирање у складу са захтевима и препорукама стандарда ISO 21940-21 (раније ISO 2953), који предвиђају употребу референтног ротора, сета пробних тегова и калибрисаних вага током провера. Ова испитивања обавезно морају укључивати следеће врсте провера:
   • 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.

V.D. Feldman, главни специјалиста ДОО "Кинематикс", 2024