Dalawang Puna sa Katwiran ng mga Pangangailangan ng Customer para sa mga Tagagawa ng Makina ng Pagbabalanse

Introduction

Sa nakalipas na isang taon at kalahati, ang aming kumpanya ay nakatanggap ng mahigit 30 na katanungan tungkol sa pagbili ng iba't ibang uri ng mga balancing machine. Ang pagsusuri ng mga Teknikal na Detalye na nakalakip sa mga katanungang ito ay nagpapakita na karamihan ay naglalaman ng ilang katangian na makabuluhang nakakaapekto sa mga takdang panahon ng produksyon at gastos ng mga makina at nagpapaliit din sa listahan ng mga potensyal na supplier. Sa mga ito, dalawang pangangailangan ang kapansin-pansin:

• Ang pangangailangang matiyak ang isang tiyak na residual na hindi balansado, na hindi dapat lumampas sa 0.1 g*mm/kg (µm).
• Ang pangangailangang isama ang makina ng pagbabalanse sa Rehistro ng mga Instrumento ng Pagsukat.

Suriin natin ang katwiran at posibilidad ng pagpapatupad ng mga pangangailangang ito mula sa pananaw ng tunay na consumer.

1. Pagsusuri ng mga Pangangailangan sa Katumpakan para sa Makina

Ibe-verify namin ang bisa ng mga kinakailangan sa katumpakan ng customer gamit ang isang Technical Specification para sa isang makina ng balancing na idinisenyo upang i-balance ang mga rotor ng mga electric motor, turbo unit, at compressor na may timbang na 10 hanggang 1500 kg. Itinakda ng specification ang tolerance para sa tiyak na residual unbalance na, ayon sa customer, ay hindi dapat lumampas sa 0.1 g*mm/kg.

Upang ma-verify ang kinakailangang ito, tinutukoy namin ang Talahanayan 1 ng ISO 1940-1 “Mechanical vibration – Balance quality requirements for rotors.” Batay sa mga rekomendasyon ng talahanayang ito, ipinapalagay namin na ang katumpakan ng balancing ng rotors ng mga electric motor, turbo unit, at compressor, na dapat tiyakin ng iniutos na makina, ay dapat matugunan ang kalidad na G2.5 grade. Kung ipagpalagay natin na ang inaasahang operating rotational frequency ng balanced na rotor ay, halimbawa, 200 Hz (na may malaking margin na sumasaklaw sa mga rotational frequency ng karamihan sa mga kilalang makina), madali nating makalkula ang pinahihintulutang tiyak na residual unbalance para sa static (single-plane) na balancing gamit ang formula 5 mula sa pamantayan: eper = 2500 / (6.28 * 200) = 1.99 g*mm/kg.

Considering the recommendations of the same ISO 1940-1 standard (today superseded by ISO 21940-11), na ibinigay sa seksyon 7, ang pinahihintulutang halaga na itinakda para sa isang two-support asymmetrical rotor sa panahon ng dynamic balancing ay dapat na kahit man lang 0.3 * eper, na sa aming kaso ay magiging 0.6 g*mm/kg, hindi 0.1 g*mm/kg tulad ng kinakailangan sa paunang Technical Specification. Ang paghahati ng pinahihintulutang balancing tolerance sa pagitan ng dalawang correction plane ay maaaring suriin gamit ang aming Residual Unbalance Calculator (ISO 21940-11).

Sa madaling salita, tulad ng ipinapakita ng aming pagsusuri, ang mga kinakailangan sa katumpakan ng makina ng balancing sa Technical Specification na ito (at marami pang iba na katulad na mga dokumento) ay malinaw na labis. Ang praktikal na pagpapatupad ng mga labis na kinakailangang ito ay nagsasangkot sa tagagawa sa paglutas ng mga seryosong gawain sa disenyo at teknolohiya, na karaniwang lumilitaw sa produksyon ng mga makina na may pambihirang mataas na katumpakan, na walang alinlangang nakakaapekto sa gastos at oras ng produksyon ng mga makina. Bukod pa rito, ang mga kinakailangang ito ay hindi laging teknikal na posible.

It is also important to note that the effective operation of such high-precision machines may require the potential customer to meet several additional conditions, such as the need for thermo-constant and clean rooms, vibration-isolating foundations, etc., whose creation costs may even exceed the costs associated with acquiring the machine. In response to the possible objection from the customer’s representative (the author of the aforementioned Technical Specification) that meeting this requirement allows achieving a significantly lower residual imbalance on the machine, actually corresponding to the G0.4 grade, they can be recommended to familiarize themselves with the recommendations of GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” (a national standard whose modern international counterpart is ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1), which was in effect before the introduction of ISO 1940-1.

Ang Seksyon 3 ng pamantayang ito, na inihanda ng pinakamahuhusay na mga espesyalista sa larangan ng balancing mula sa Soviet Union, ay makatwirang nagsasaad ng sumusunod:

1. Rotors of products classified under the 1st balancing quality grade (grade G0.4 according to ISO 1940-1) should be balanced in their own bearings within their own housing under all operating conditions using their own drive.
2. Ang mga rotor ng mga produktong inuri sa ilalim ng ika-2 na antas ng kalidad ng balancing (grade G1.0) ay dapat na i-balance sa kanilang sariling mga bearing o sa loob ng kanilang sariling housing, na may espesyal na drive kung walang sariling drive na magagamit.
3. Ang mga rotor ng mga produktong inuri sa ilalim ng ika-3 hanggang ika-11 na antas ng kalidad ng balancing (grades G2.5 hanggang G4000) ay pinahihintulutang i-balance bilang mga bahagi o yunit ng assembly.

Ang diwa ng mga rekomendasyon na ito ay ang pagsisikap na makamit ang mga antas ng kalidad ng balancing na G0.4 at G1.0 sa balancing machine ay madalas na walang teknikal at ekonomikong katuturan. Pagkatapos i-install ang mga rotor sa makina, ang nakamit na katumpakan ay nawawala, at upang maibalik ito, kinakailangan ang karagdagang rebalancing ng rotor assembly (sa sariling mga bearing at gamit ang sariling drive), na isinasagawa gamit ang portable na kagamitan sa pag-balance ng vibration.

As an illustrative example of this thesis, we can consider balancing a grinding wheel intended for use on a high-precision cylindrical grinding machine (accuracy class “C”). According to the requirements of the previously mentioned Table 1 of ISO 1940-1, the balance quality of the grinding wheel should at least meet the G0.4 grade. Given that the expected rotational frequency of the grinding wheel during operation will be 6000 rpm (100 Hz), using the well-known formula 7 of ISO 1940-1, we determine the permissible residual specific imbalance eper, which will be 0.64 g*mm/kg.

In other words, after balancing on the balancing machine, ensuring this tolerance, the displacement of the center of mass of the grinding wheel relative to the technological axis (balancing machine mandrel axis) should not exceed 0.64 µm. Since the allowable radial runout of the spindle of a class “C” grinding machine according to the national standard GOST 11654-90 is 2 µm, after mounting our grinding wheel on it (re-baselining the wheel from the technological axis to the working axis), the residual specific imbalance can significantly increase and exceed the tolerance recommended by ISO 1940-1 by at least three times. In such and other similar cases, as noted earlier, additional balancing is required to compensate for errors arising during the assembly stage.

Ang mga nabanggit sa itaas ay nagbibigay-daan sa amin na igiit na sa malaking mayorya ng mga kaso, ang kinakailangan sa katumpakan para sa medium at mabibigat na balancing machine ay maaaring limitahan sa residual specific unbalance na antas na 0.5 g*mm/kg o kahit 1.0 g*mm/kg. Ang pagpapatupad ng rekomendasyon na ito sa pagsasanay ay nagbibigay-daan sa tagagawa na makabuluhang bawasan ang pagiging kumplikado at gastos ng paggawa ng makina, habang ang customer (kung may makatuwirang prosesong teknolohikal na isinasagawa) ay maaaring makamit ang kinakailangang katumpakan sa balancing. Ang pangunahing pagbubukod sa panuntunang ito ay maaaring ang maliliit na espesyalisadong balancing machine na ginagamit, halimbawa, para sa pag-balance ng mga rotor ng gyroscope, mga automotive turbocharger, atbp. Ang mga katangian sa disenyo ng mga makinang ito ay nagbibigay-daan sa pagkamit ng residual specific unbalance na antas na 0.1 g*mm/kg o mas mababa, na teknikal na makatwiran at ekonomikal na posible.

2. Sa Pangangailangan na Isama ang mga Balancing Machine sa Rehistro ng mga Instrumento sa Pagsukat

Sa mga nagdaang taon, may isang kamangha-manghang natuklasan sa ating bansa na maaaring magpagulo sa mga espesyalista mula sa ENIMS** na “pumanaw nang may kapayapaan,” na bumuo ng classifier ng mga metal-cutting machine. Sa pamamagitan ng “magaang na kamay” ng isang tao, isang ganap na bagong uri ng kagamitan ang lumabas sa merkado ng makina – “Mga Balancing Machine para sa Pagsukat ng Vibration,” na dapat magkaroon ng Sertipiko mula sa Russian State Standard at ang kaukulang pagmamarka.*)

At magiging maayos ang lahat, ngunit biglang lumabas na ang mga “advanced” na customer ay nagsimulang isama sa kanilang mga Teknikal na Detalye ang isang mandatory na kinakailangan para sa pagsasama ng mga balancing machine sa Rehistro ng mga Instrumento sa Pagsukat. Subukan nating maunawaan kung gaano ito naaayon sa batas at teknikal, pati na rin ang ekonomikal na pagiging posible nito.

Para magsimula, kapaki-pakinabang na maunawaan kung paano nauugnay ang kinakailangang ito sa mga rekomendasyon ng mga umiiral na regulatoryong dokumento. Magsimula tayo sa ISO 8-82 “Mga Metal-Cutting Machine. Mga Pangkalahatang Kinakailangan para sa Pagsubok ng Katumpakan.” Itinatag ng pamantayang ito ang mga pangunahing konsepto at prinsipyo ng pag-uuri ng makina ayon sa katumpakan, mga pangkalahatang kinakailangan para sa pagsubok ng katumpakan, at mga pangkalahatang kinakailangan para sa mga paraan ng pag-verify ng katumpakan. Mahalaga na tandaan na ang mga sanggunian sa mga pamamaraan para sa pagsusuri ng mga kwalitatiibong katangian ng mga makina sa pamantayang ito ay gumagamit lamang ng terminong “pag-verify” at walang nabanggit na pangangailangan na isama ang mga makina sa Rehistro ng mga Instrumento sa Pagsukat at, nang naaayon, ang pangangailangan para sa kanilang “pag-calibrate.”

The next document to pay attention to is ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” This standard, which sets specific requirements for the technical characteristics of balancing machines and their “verification” methods, also lacks requirements providing for the necessity of calibrating the machines and including them in the Register of Measuring Instruments. In this regard, it should be noted that requirements related to calibration are absent in standards for other types of machine tools, such as ISO for grinding machines and CNC machines, which may also include various measurement systems.

Bukod dito, ang mga katulad na kinakailangan ay hindi makikita sa teknikal na dokumentasyon ng lahat ng kilalang modelo ng mga dayuhang balancing machine, na, sa aming opinyon, ay isang mahalagang precedente rin. Batay sa mga argumentong ipinakita sa itaas, maaaring ilabas ang mga sumusunod na konklusyon:

1. Ang mga umiiral na regulatoryong at teknikal na dokumento na binuo para sa mga kagamitan sa makinarya at, sa partikular, para sa mga balancing machine, ay hindi nagsasama ng mga kinakailangan para sa kanilang pagsasama sa Talaan ng mga Instrumento sa Pagsukat at, nang naaayon, ang pangangailangan para sa kanilang calibration. Bilang resulta, ang pagsasama ng mga nasabing kinakailangan sa Teknikal na Mga Pagtutukoy sa panahon ng mga kompetitibong proseso sa pagbili “de facto” ay makabuluhang nagpapataas ng mga gastos sa produksyon ng mga makina at ng mga gastos para sa kanilang kasunod na operasyon at, gaya ng tila sa amin, “de jure” ay lumalabag sa mga karapatan ng mga tapat na tagagawa ng makina na sumusunod sa titik at diwa ng mga umiiral na regulatoryong dokumento.
2. Routine tests of the measurement system can and should be carried out as part of the balancing machine in accordance with the requirements and recommendations of ISO 21940-21 (formerly ISO 2953), which provide for the use of a reference rotor, a set of test weights, and calibrated scales during checks. These tests must necessarily include the following types of checks:
   • Pagsusuri ng pinakamaliit na makamit na residual unbalance (Umar);
   • Pagsusuri ng coefficient ng pagbabawas ng unbalance (URR);
   • Pagsusuri ng operasyon ng kondisyonal na balancing circuit (kasama ang pamamaraan ng pag-ikot ng rotor sa 180°).

Mahalaga na tandaan na ang mga pagsusuring ito ay isinasagawa nang hindi dina-disassemble ang sistema ng pagsukat mula sa makina at hindi nangangailangan ng paggamit ng calibration vibration stand, na nag-aalis ng pangangailangan na makisangkot ang mga espesyalista mula sa mga panlabas na organisasyon at makabuluhang nagbabawas ng intensity ng paggawa at gastos ng trabaho. Bukod sa mga pangunahing pagsusuring nabanggit sa itaas, kung kinakailangan, ang iba pang mahahalagang parameter ng sistema ng pagsukat ay maaaring suriin nang direkta sa makina (gamit ang nabanggit na reference rotor, isang hanay ng mga test weight, at mga calibrated na timbangan), kasama ang:

• Repeatability ng mga pagbasa ng amplitude at phase ng vibration signal mula sa pagsukat hanggang pagsukat;
• Linearity ng mga pagbasa ng sistema ng pagsukat ayon sa amplitude ng vibration signal;
• Kakayahan sa resolusyon ng sistema ng pagsukat (pinakamababang antas ng unbalance na patuloy na naitatala ng sistema ng pagsukat), atbp.

Conclusion

Umaasa ang may-akda na mauunawaan ng parehong mga customer at mga tagagawa ng mga makina ng pag-balanse ang mga argumento at rekomendasyon na inilahad sa gawaing ito, na ang pangunahing layunin ay ang mabawasan ang mga gastos sa produksyon para sa magkabilang panig habang tinitiyak ang wastong kalidad ng mga operasyon ng pag-balanse.

*Note: Kung magpapatuloy ang ganitong kalakaran, hindi malayo na malalaman natin sa lalong madaling panahon ang tungkol sa paglikha ng mga Grinding Machine na may Pagsukat ng Vibration, mga Press na may Pagsukat ng Vibration, at maging mga Rolling Mill na may Pagsukat ng Vibration. Pagkatapos ng lahat, mayroon silang pagkakatulad sa mga makina ng pag-balanse sa posibleng paggamit ng espesyalisadong kagamitan sa pagsukat ng vibration.

Ang ENIMS ay kumakatawan sa “Experimental Research Institute of Metal-Cutting Machine Tools” (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). Ito ay isang research institute sa Unyong Sobyet na nakatuon sa pagpapaunlad at pagpapabuti ng iba't ibang uri ng metal-cutting machine at kagamitan. Ang institute ay may malaking papel sa pagsulong ng industriya ng pagmamanupaktura ng makinarya at sa standardisasyon ng metalworking equipment sa pamamagitan ng pagbuo ng mga regulasyong dokumento at pamantayan, tulad ng mga classifier para sa machine tools at mga pamamaraan para sa pagsusuri ng kanilang katumpakan.

V.D. Feldman, Punong Espesyalista ng LLC “Kinematics,” 2024