ข้อสังเกตสองประการเกี่ยวกับความสมเหตุสมผลของข้อกำหนดของลูกค้าต่อผู้ผลิตเครื่องถ่วงสมดุล

บทนำ

ในช่วงหนึ่งปีครึ่งที่ผ่านมา บริษัทของเราได้รับการสอบถามมากกว่า 30 ครั้งเกี่ยวกับการซื้อเครื่องมือประเภทต่างๆ เครื่องปรับสมดุลการวิเคราะห์ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่แนบมากับการสอบถามเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่มีลักษณะจำนวนหนึ่งที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อลำดาวการผลิตและต้นทุนของเครื่องจักร และยังลดรายการผู้จัดจำหน่ายที่มีศักยภาพ ในบรรดาลักษณะเหล่านี้ ข้อกำหนดสองข้อโดดเด่นเป็นพิเศษ

• ข้อกำหนดเพื่อให้แน่ใจว่าได้ ความไม่สมดุลที่เหลืออยู่ซึ่งไม่ควรเกิน 0.1 g*mm/kg (µm)
• ข้อกำหนดให้รวมเครื่องถ่วงสมดุลไว้ในทะเบียนเครื่องมือวัด

มาวิเคราะห์ความสมเหตุสมผลและความเป็นไปได้ในการนำข้อกำหนดเหล่านี้ไปปฏิบัติจากมุมมองของผู้บริโภคจริง

1. การวิเคราะห์ข้อกำหนดความถูกต้องสำหรับเครื่องจักร

เราจะตรวจสอบความถูกต้องของข้อกำหนดความแม่นยำของลูกค้าโดยใช้ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับเครื่องปรับสมดุลที่ออกแบบมาเพื่อปรับสมดุลโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า หน่วยเทอร์โบ และคอมเพรสเซอร์ที่มีน้ำหนักระหว่าง 10 ถึง 1500 กิโลกรัม ข้อกำหนดนี้กำหนดค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้สำหรับความไม่สมดุลคงเหลือเฉพาะ ซึ่งตามข้อมูลจากลูกค้า ไม่ควรเกิน 0.1 กรัม*มิลลิเมตร/กิโลกรัม

เพื่อตรวจสอบข้อกำหนดนี้ เราอ้างอิงถึงตารางที่ 1 ของ ISO 1940-1 "การสั่นสะเทือนของเครื่องจักล – เกณฑ์คุณภาพการสมดุลสำหรับโรเตอร์" บนพื้นฐานของคำแนะนำจากตารางนี้ เราสันนิษฐานว่าความแม่นยำในการสมดุลของ โรเตอร์ ของมอเตอร์ไฟฟ้า หน่วยเทอร์โบ และคอมเพรสเซอร์ ซึ่งเครื่องจักรที่ได้รับสั่งซื้อควรให้มา ต้องเป็นไปตามคุณภาพ G2.5 เกรด. สมมติว่าความถี่รอบการหมุนขณะทำงานที่คาดไว้ของโรเตอร์ที่ทำการปรับสมดุลอยู่ที่ เช่น 200 Hz (ซึ่งครอบคลุมความถี่การหมุนของเครื่องจักรส่วนใหญ่ที่รู้จักได้อย่างมีระยะเผื่อสูง) เราสามารถคำนวณค่าความไม่สมดุลเฉพาะคงเหลือที่ยอมรับได้สำหรับการปรับสมดุลแบบสถิต (ระนาบเดียว) โดยใช้สูตรที่ 5 จากมาตรฐาน: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 g*mm/kg

เมื่อพิจารณาคำแนะนำของมาตรฐาน ISO 1940-1 ฉบับเดียวกัน (ซึ่งปัจจุบันถูกแทนที่โดย ISO 21940-11) ให้ไว้ในส่วนที่ 7 ค่าที่อนุญาตสำหรับโรเตอร์ที่ไม่สมมาตรแบบสองจุดรองรับระหว่างการสมดุลแบบไดนามิก ควรมีค่าอย่างน้อย 0.3 * eper ซึ่งในกรณีของเรา จะเป็น 0.6 g*mm/kg ไม่ใช่ 0.1 g*mm/kg ตามที่จำเป็นในข้อกำหนดทางเทคนิคเบื้องต้น การแบ่งส่วนที่อนุญาตนี้ ค่าความคลาดเคลื่อนในการถ่วงสมดุล ระหว่างระนาบการแก้ไขทั้งสอง สามารถตรวจสอบได้ด้วย เครื่องคำนวณความไม่สมดุลตกค้าง (ISO 21940-11).

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตามที่การวิเคราะห์ของเราแสดงให้เห็น ข้อกำหนดเกี่ยวกับความแม่นยำของเครื่องปรับสมดุลในข้อกำหนดทางเทคนิคฉบับนี้ (และเอกสารอื่น ๆ ที่คล้ายกันหลายฉบับ) นั้นมีความเข้มงวดเกินความจำเป็นอย่างชัดเจน การนำไปปฏิบัติในทางปฏิบัติของข้อกำหนดที่เข้มงวดเกินความจำเป็นเหล่านี้ จะทำให้ผู้ผลิตต้องเผชิญกับปัญหาการออกแบบและเทคโนโลยีที่ซับซ้อน ซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นในการผลิตเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ ซึ่งไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะมีผลกระทบต่อต้นทุนและระยะเวลาการผลิตของเครื่องจักร นอกจากนี้ ข้อกำหนดเหล่านี้อาจไม่สามารถทำได้ในทางเทคนิคเสมอไป

สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องทราบคือการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของเครื่องจักรความแม่นยำสูงเช่นนี้ อาจต้องให้ลูกค้าที่คาดหวังปฏิบัติตามเงื่อนไขเพิ่มเติมหลายประการ เช่น ความจำเป็นของห้องควบคุมอุณหภูมิคงที่และห้องสะอาด ฐานรากแยกการสั่นสะเทือน ฯลฯ ซึ่งต้นทุนในการสร้างอาจสูงกว่าต้นทุนการซื้อเครื่องด้วยซ้ำ เพื่อตอบข้อคัดค้านที่เป็นไปได้จากตัวแทนของลูกค้า (ผู้เขียนข้อกำหนดทางเทคนิคดังกล่าว) ว่าการปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้ช่วยให้บรรลุความไม่สมดุลคงเหลือที่ต่ำกว่ามากบนเครื่อง ซึ่งจริง ๆ แล้วสอดคล้องกับเกรด G0.4 พวกเขาควรถูกแนะนำให้ศึกษาคำแนะนำของ GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” (มาตรฐานแห่งชาติที่มีคู่เทียบสากลสมัยใหม่คือ ISO 21940-11 เดิมคือ ISO 1940-1) ซึ่งมีผลใช้ก่อนการนำ ISO 1940-1 มาใช้

มาตรา 3 ของมาตรฐานฉบับนี้ ซึ่งจัดทำโดยผู้เชี่ยวชาญที่ดีที่สุดในสาขาการบาลานซ์จากสหภาพโซเวียต ได้ระบุไว้อย่างสมเหตุสมผลดังต่อไปนี้:

1. โรเตอร์ของผลิตภัณฑ์ที่จัดอยู่ในเกรดคุณภาพการถ่วงสมดุลชั้นที่ 1 (เกรด G0.4 ตาม ISO 1940-1) ควรถูกถ่วงสมดุลบนตลับลูกปืนของตัวเอง ภายในตัวเรือนของตัวเอง ภายใต้ทุกสภาวะการทำงาน โดยใช้ชุดขับของตัวเอง
2. โรเตอร์ของผลิตภัณฑ์ที่จัดอยู่ในเกรดคุณภาพการถ่วงสมดุลระดับที่ 2 (เกรด G1.0) ควรได้รับการถ่วงสมดุลในตลับลูกปืนของตนเองหรือภายในตัวเรือนของตนเอง โดยใช้ระบบขับเคลื่อนพิเศษหากไม่มีระบบขับเคลื่อนของตนเอง
3. โรเตอร์ของผลิตภัณฑ์ที่จัดอยู่ในเกรดคุณภาพการถ่วงสมดุลที่ 3 ถึง 11 (เกรด G2.5 ถึง G4000) สามารถถ่วงสมดุลได้ทั้งแบบชิ้นส่วนหรือแบบชุดประกอบ

สาระสำคัญของคำแนะนำเหล่านี้คือ การพยายามให้เกรดคุณภาพ G0.4 และ G1.0 บนเครื่องปรับสมดุลมีความสมดุลกันนั้น มักจะไม่มีนัยสำคัญทางเทคนิคและเศรษฐกิจ หลังจากติดตั้งโรเตอร์ลงในเครื่องแล้ว ความแม่นยำที่ได้จะสูญเสียไป และเพื่อฟื้นฟูความแม่นยำนั้น จำเป็นต้องทำการปรับสมดุลใหม่ของชุดโรเตอร์ (ในตลับลูกปืนของตัวเองและด้วยระบบขับเคลื่อนของตัวเอง) โดยใช้อุปกรณ์ปรับสมดุลแบบพกพา

เพื่อเป็นตัวอย่างประกอบแนวคิดนี้ เราสามารถพิจารณาการถ่วงสมดุลล้อเจียรที่ตั้งใจใช้กับเครื่องเจียรทรงกระบอกความแม่นยำสูง (ระดับความแม่นยำ “C”) ตามข้อกำหนดของ Table 1 ของ ISO 1940-1 ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ คุณภาพการถ่วงสมดุลของล้อเจียรควรอย่างน้อยสอดคล้องกับเกรด G0.4 เมื่อพิจารณาว่าความถี่รอบหมุนที่คาดหวังของล้อเจียรระหว่างการทำงานจะเป็น 6000 rpm (100 Hz) โดยใช้สูตร 7 ที่เป็นที่รู้จักของ ISO 1940-1 เราจึงกำหนดค่าความไม่สมดุลจำเพาะคงเหลือที่ยอมรับได้ eper ซึ่งจะเท่ากับ 0.64 g*mm/kg

กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลังจากปรับสมดุลบนเครื่องปรับสมดุลโดยให้เป็นไปตามค่าความเผื่อนี้แล้ว การเคลื่อนตัวของจุดศูนย์กลางมวลของหินเจียรเทียบกับแกนเทคโนโลยี (แกนแมนเดรลของเครื่องปรับสมดุล) ไม่ควรเกิน 0.64 ไมโครเมตร เนื่องจากค่าการเต้นตามแนวรัศมี (radial runout) ที่ยอมรับได้ของสปินเดิลเครื่องเจียรระดับ “C” ตามมาตรฐานแห่งชาติ GOST 11654-90 อยู่ที่ 2 ไมโครเมตร ดังนั้นหลังจากติดตั้งหินเจียรของเราเข้ากับสปินเดิลดังกล่าว (การอ้างอิงตำแหน่งหินเจียรใหม่จากแกนเทคโนโลยีไปยังแกนใช้งาน) ค่าความไม่สมดุลเฉพาะคงเหลืออาจเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและเกินค่าความเผื่อที่แนะนำโดย ISO 1940-1 อย่างน้อยสามเท่า ในกรณีนี้และกรณีอื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกัน ตามที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ จำเป็นต้องมีการปรับสมดุลเพิ่มเติมเพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการประกอบ

ข้างต้นนี้ทำให้เราสามารถยืนยันได้ว่า ในกรณีส่วนใหญ่ ความต้องการความถูกต้องสำหรับเครื่องบาลานซ์กลางและหนักสามารถจำกัดไว้ที่ระดับความไม่สมดุลเฉพาะที่เหลืออยู่ 0.5 กรัม*มิลลิเมตร/กิโลกรัม หรือแม้กระทั่ง 1.0 กรัม*มิลลิเมตร/กิโลกรัม การนำไปใช้ในทางปฏิบัติของคำแนะนำนี้ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถลดความซับซ้อนและต้นทุนการผลิตเครื่องจักรได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ลูกค้า (หากมีการดำเนินกระบวนการทางเทคโนโลยีอย่างมีเหตุผล) สามารถบรรลุความถูกต้องในการบาลานซ์ตามที่กำหนดไว้ได้ ข้อยกเว้นหลักของกฎนี้อาจเป็นเครื่องปรับสมดุลขนาดเล็กที่มีความเฉพาะทาง ซึ่งใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น การปรับสมดุลโรเตอร์ไจโรสโคป เทอร์โบชาร์จเจอร์ในยานยนต์ เป็นต้น ลักษณะการออกแบบของเครื่องจักรเหล่านี้ช่วยให้สามารถบรรลุระดับความไม่สมดุลคงเหลือเฉพาะที่ 0.1 กรัม*มิลลิเมตร/กิโลกรัม หรือต่ำกว่า ซึ่งมีความสมเหตุสมผลทางเทคนิคและสามารถดำเนินการได้ในเชิงเศรษฐกิจ

2. เกี่ยวกับความจำเป็นในการรวมเครื่องปรับสมดุลไว้ในทะเบียนเครื่องมือวัด

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการค้นพบที่น่าทึ่งในประเทศของเราที่อาจทำให้ผู้เชี่ยวชาญด้าน "ผู้จากไปอย่างสงบ" จาก ENIMS** ผู้พัฒนาเครื่องจำแนกเครื่องตัดโลหะต้องงุนงง ด้วย "มือเบา" ของใครบางคน อุปกรณ์ประเภทใหม่ทั้งหมดได้ปรากฏขึ้นในตลาดเครื่องจักร - "เครื่องปรับสมดุลการวัดการสั่นสะเทือน" ซึ่งต้องมีใบรับรองจากมาตรฐานรัฐรัสเซียและเครื่องหมายที่สอดคล้องกัน)

และทุกอย่างคงจะดี แต่จู่ๆ ก็ปรากฏว่าลูกค้าที่ "ก้าวหน้า" เริ่มรวมข้อกำหนดบังคับในการระบุเครื่องจักรบาลานซ์ในทะเบียนเครื่องมือวัดไว้ในข้อกำหนดทางเทคนิคของพวกเขา ลองมาทำความเข้าใจกันว่าข้อกำหนดนี้มีเหตุผลทางกฎหมายและทางเทคนิคเพียงใด รวมถึงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจด้วย

เพื่อเริ่มต้น ควรทำความเข้าใจว่าข้อกำหนดนี้มีความเกี่ยวข้องกับข้อเสนอแนะในเอกสารกำกับดูแลที่มีอยู่อย่างไร เริ่มต้นด้วย ISO 8-82 "เครื่องจักรตัดโลหะ ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการทดสอบความแม่นยำ" มาตรฐานนี้กำหนดแนวคิดพื้นฐานและหลักการของการจัดประเภทเครื่องจักรตามความแม่นยำ ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการทดสอบความแม่นยำ และข้อกำหนดทั่วไปสำหรับวิธีการตรวจสอบความแม่นยำ เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องทราบว่า การอ้างอิงถึงขั้นตอนการประเมินคุณลักษณะเชิงคุณภาพของเครื่องจักรในมาตรฐานนี้ใช้เฉพาะคำว่า "การตรวจสอบความถูกต้อง" เท่านั้น และไม่มีการกล่าวถึงความจำเป็นในการรวมเครื่องจักรไว้ในทะเบียนเครื่องมือวัด และตามนั้น ความจำเป็นในการ "สอบเทียบ" เครื่องจักร

เอกสารถัดไปที่ควรให้ความสนใจคือ ISO 21940-21 (เดิมคือ ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” มาตรฐานนี้ซึ่งกำหนดข้อกำหนดเฉพาะต่อคุณลักษณะทางเทคนิคของเครื่องถ่วงสมดุลและวิธี “การทวนสอบ” ของเครื่อง ก็ยังไม่มีข้อกำหนดที่ระบุถึงความจำเป็นในการสอบเทียบเครื่องและบรรจุเครื่องไว้ในทะเบียนเครื่องมือวัด ในเรื่องนี้ ควรสังเกตว่าข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องกับการสอบเทียบก็ไม่มีอยู่ในมาตรฐานสำหรับเครื่องมือกลประเภทอื่นเช่นกัน เช่น ISO สำหรับเครื่องเจียรและเครื่อง CNC ซึ่งอาจมีระบบการวัดหลายประเภทอยู่ด้วย

นอกจากนี้ ข้อกำหนดที่คล้ายกันนี้ไม่พบในเอกสารทางเทคนิคสำหรับเครื่องบาลานซ์ต่างประเทศทุกรุ่นที่ทราบ ซึ่งในความเห็นของเรา ถือเป็นบรรทัดฐานที่สำคัญเช่นกัน จากเหตุผลที่นำเสนอข้างต้น สามารถสรุปได้ดังนี้:

1. เอกสารทางกฎหมายและทางเทคนิคที่มีอยู่ซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับเครื่องมือเครื่องจักร และโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องปรับสมดุล ไม่รวมถึงข้อกำหนดสำหรับการบรรจุไว้ในทะเบียนเครื่องมือวัด และตามนั้น ความจำเป็นในการสอบเทียบเครื่องมือเหล่านี้ ผลที่ตามมาคือการรวมข้อกำหนดดังกล่าวไว้ในข้อกำหนดทางเทคนิคในระหว่างขั้นตอนการประกวดราคาแข่งขัน "โดยพฤตินัย" ได้เพิ่มต้นทุนการผลิตของเครื่องจักรและค่าใช้จ่ายในการดำเนินการในภายหลังอย่างมีนัยสำคัญ และตามที่เห็นของเรา "โดยชอบด้วยกฎหมาย" ละเมิดสิทธิของผู้ผลิตเครื่องจักรที่ซื่อสัตย์สุจริตซึ่งปฏิบัติตามตัวอักษรและเจตนารมณ์ของเอกสารกำกับดูแลที่มีอยู่
2. การทดสอบตามปกติของระบบการวัดสามารถและควรถูกดำเนินการในฐานะส่วนหนึ่งของเครื่องถ่วงสมดุลตามข้อกำหนดและคำแนะนำของ ISO 21940-21 (เดิมคือ ISO 2953) ซึ่งกำหนดให้ใช้โรเตอร์อ้างอิง ชุดน้ำหนักทดสอบ และเครื่องชั่งที่สอบเทียบแล้วระหว่างการตรวจสอบ การทดสอบเหล่านี้ต้องรวมการตรวจสอบประเภทต่อไปนี้อย่างจำเป็น:
   • การตรวจสอบค่าความไม่สมดุลคงเหลือต่ำสุดที่ทำได้ (Umar);
   • ตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์การลดความไม่สมดุล (URR);
   • ตรวจสอบการทำงานของวงจรปรับสมดุลแบบมีเงื่อนไข (พร้อมขั้นตอนการหมุนโรเตอร์ 180°)

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือการตรวจสอบเหล่านี้ดำเนินการโดยไม่ถอดระบบวัดออกจากเครื่องและไม่จำเป็นต้องใช้แท่นสั่นสำหรับการสอบเทียบ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญจากองค์กรภายนอกและลดความเข้มข้นของแรงงานและต้นทุนของงานได้อย่างมาก นอกเหนือจากการตรวจสอบหลักที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว หากจำเป็น สามารถตรวจสอบพารามิเตอร์สำคัญอื่นๆ ของระบบวัดได้โดยตรงบนเครื่อง (โดยใช้โรเตอร์อ้างอิงที่กล่าวถึงข้างต้น ชุดน้ำหนักทดสอบ และเครื่องชั่งที่สอบเทียบแล้ว) รวมถึง:

• ความสามารถในการทำซ้ำของการอ่านสัญญาณการสั่นสะเทือนของแอมพลิจูดและเฟสจากการวัดหนึ่งไปยังการวัดถัดไป
• ความเป็นเชิงเส้นของการอ่านค่าจากระบบวัดโดยใช้แอมพลิจูดของสัญญาณการสั่นสะเทือน
• ความสามารถในการแยกแยะของระบบวัด (ระดับความไม่สมดุลขั้นต่ำที่ระบบวัดสามารถบันทึกได้อย่างต่อเนื่อง) เป็นต้น

สรุป

ผู้เขียนหวังว่าทั้งลูกค้าและผู้ผลิตเครื่องปรับสมดุลจะเข้าใจเหตุผลและคำแนะนำที่ระบุไว้ในงานนี้ ซึ่งเป้าหมายหลักคือการลดต้นทุนการผลิตให้ต่ำที่สุดสำหรับทั้งสองฝ่ายในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพที่เหมาะสมของการดำเนินงานปรับสมดุล

*หมายเหตุ: หากแนวโน้มนี้ยังคงพัฒนาต่อไป ก็ไม่ใช่เรื่องที่ไม่น่าเป็นไปได้ที่เราจะได้ทราบเกี่ยวกับการสร้างเครื่องบดวัดการสั่นสะเทือน, เครื่องอัดวัดการสั่นสะเทือน, และแม้กระทั่งเครื่องรีดวัดการสั่นสะเทือนในอนาคตอันใกล้ ทั้งนี้ก็เพราะว่าพวกมันมีสิ่งที่เหมือนกันกับเครื่องบาลานซ์ คือการใช้เครื่องมือวัดการสั่นสะเทือนที่มีความเฉพาะทาง

ENIMS ย่อมาจาก "สถาบันวิจัยการทดลองเครื่องจักรตัดโลหะ" (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков) ซึ่งเป็นสถาบันวิจัยในสหภาพโซเวียตที่มุ่งเน้นการพัฒนาและปรับปรุงเครื่องจักรและอุปกรณ์ตัดโลหะประเภทต่างๆ สถาบันมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักรและการมาตรฐานอุปกรณ์การแปรรูปโลหะ โดยการพัฒนาระเบียบข้อบังคับและมาตรฐาน เช่น การจัดประเภทเครื่องจักรเครื่องมือและวิธีการทดสอบความแม่นยำของเครื่องจักร

วี.ดี. เฟลด์แมน, ผู้เชี่ยวชาญอาวุโสของ บริษัท จำกัด "คิเนมาติกส์," 2024