Balans Makinesi İmalatçıları için Müşteri Taleplerinin Makullüğü Üzerine İki Açıklama

Giriş

Son bir buçuk yıl içinde, şirketimize çeşitli türlerdeki ürünlerin satın alınmasıyla ilgili 30'dan fazla talep gelmiştir. dengeleme makineleri. Bu taleplere ekli Teknik Şartnamelerin incelenmesi, çoğunun makinelerin üretim süreleri ve maliyetleri üzerinde önemli ölçüde etki eden ve aynı zamanda potansiyel tedarikçi listesini daraltan bir dizi özellik içerdiğini ortaya koymaktadır. Bunlar arasında iki gereklilik öne çıkmaktadır:

• Belirli bir şeyin sağlanması gerekliliği artık balanssızlıkve bu değer 0,1 g*mm/kg (µm) değerini aşmamalıdır.
• Balans makinesinin Ölçü Aletleri Siciline dahil edilmesi gerekliliği.

Bu gerekliliklerin uygulanmasının makullüğünü ve fizibilitesini gerçek bir tüketicinin bakış açısından analiz edelim.

1. Makine için Doğruluk Gereksinimlerinin Analizi

Elektrik motorları, turbo üniteler ve 10 ila 1500 kg ağırlığındaki kompresörlerin rotorlarını balanslamak için tasarlanmış bir balans makinesi için Teknik Şartname kullanarak müşterinin doğruluk gereksinimlerinin geçerliliğini doğrulayacağız. Şartname, müşteriye göre 0,1 g*mm/kg değerini aşmaması gereken belirli bir artık dengesizlik toleransı belirler.

Bu şartı doğrulamak için, aşağıdaki Tablo 1’e başvuruyoruz: ISO 1940-1 “Mekanik titreşim – Rotorlar için balans kalitesi gereklilikleri.” Bu tablodaki önerilere dayanarak, rotorlar sipariş edilen makinenin sağlaması gereken elektrik motorları, turbo üniteleri ve kompresörlerin G2.5 kalite standardına uygun olması gerekir grade. Dengelenmiş rotorun beklenen çalışma dönme frekansının, örneğin, 200 Hz olduğunu varsayarsak (bu, bilinen çoğu makinenin dönme frekanslarını geniş bir marjla kapsar), standarttaki formül 5'i kullanarak statik (tek düzlemli) dengeleme için izin verilen kalıntı özgül dengesizliği kolayca hesaplayabiliriz: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.

Aynı ISO 1940-1 standardının tavsiyeleri dikkate alındığında (bugün yerini ISO 21940-11), 7. bölümde belirtildiği üzere, dinamik dengeleme sırasında iki destekli asimetrik bir rotor için belirlenen izin verilen değer en az 0,3 * eper olmalıdır; bu durumda bizim durumumuzda bu değer 0,6 g*mm/kg olur, ilk Teknik Şartnamede istenen 0,1 g*mm/kg değil. İzin verilen değerin bu dağılımı dengeleme toleransı İki düzeltme düzlemi arasındaki mesafe, bizim Kalan Dengesizlik Hesaplayıcı (ISO 21940-11).

Başka bir deyişle, analizimizin de gösterdiği gibi, bu Teknik Şartnamede (ve diğer birçok benzer belgede) balans makinesinin doğruluğuna ilişkin gereklilikler açıkça aşırıdır. Bu aşırı gerekliliklerin pratikte uygulanması, üreticinin ciddi tasarım ve teknolojik görevleri çözmesini gerektirir, tipik olarak olağanüstü yüksek hassasiyete sahip makinelerin üretiminde ortaya çıkar ve bu da şüphesiz makinelerin maliyetini ve üretim süresini etkiler. Dahası, bu gereklilikler her zaman teknik olarak uygulanabilir değildir.

Ayrıca, bu kadar yüksek hassasiyetli makinelerin etkin çalışmasının, potansiyel müşterinin sıcaklığı sabit tutulan ve temiz odalar, titreşim yalıtımlı temeller vb. gibi birkaç ek koşulu da karşılamasını gerektirebileceğini ve bunların oluşturulma maliyetlerinin, makinenin satın alınmasıyla ilgili maliyetleri bile aşabileceğini belirtmek önemlidir. Müşteri temsilcisinin (yukarıda bahsedilen Teknik Şartname'nin yazarı) bu gerekliliğin karşılanmasının makinede önemli ölçüde daha düşük bir artık dengesizliğe, yani fiilen G0.4 sınıfına karşılık gelen bir sonuca ulaşılmasını sağladığı yönündeki olası itirazına yanıt olarak, onlara ISO 1940-1'in yürürlüğe girmesinden önce geçerli olan GOST 22061-76 “Machines and technological equipment. System of balancing quality grades. Basic provisions” tavsiyelerini incelemeleri önerilebilir (modern uluslararası karşılığı ISO 21940-11'dir, eski ISO 1940-1).

Sovyetler Birliği'nden dengeleme alanındaki en iyi uzmanlar tarafından hazırlanan bu standardın 3. Bölümü makul olarak şunları belirtmektedir:

1. 1. balans kalite sınıfı altında sınıflandırılan ürünlerin rotorları (ISO 1940-1'e göre G0.4 sınıfı), tüm çalışma koşullarında kendi tahrikleri kullanılarak kendi gövdeleri içinde, kendi yataklarında balanslanmalıdır.
2. İkinci balans kalite sınıfı (G1.0 sınıfı) altında sınıflandırılan ürünlerin rotorları, kendi yataklarında veya kendi muhafazaları içinde, kendi tahriki yoksa özel bir tahrikle balanslanmalıdır.
3. 3-11. balans kalite dereceleri (G2.5 ila G4000 dereceleri) altında sınıflandırılan ürünlerin rotorlarının parça veya montaj birimi olarak balanslanmasına izin verilir.

Bu tavsiyelerin özü, balans makinesinde G0.4 ve G1.0 balans kalite derecelerini elde etmeye çalışmanın genellikle teknik ve ekonomik olarak anlamsız olduğudur. Rotorlar makineye takıldıktan sonra, elde edilen doğruluk kaybolur ve bunu geri kazanmak için, taşınabilir titreşim dengeleme ekipmanı kullanılarak rotor grubunun (kendi yataklarında ve kendi tahrikiyle) ek olarak yeniden dengelenmesi gerekir.

Bu tezi açıklayıcı bir örnek olarak, yüksek hassasiyetli bir silindirik taşlama tezgahında (doğruluk sınıfı “C”) kullanılmak üzere tasarlanmış bir taşlama taşının balanslanmasını ele alabiliriz. Daha önce bahsedilen ISO 1940-1 Tablo 1 gerekliliklerine göre, taşlama taşının balans kalitesi en az G0.4 sınıfını karşılamalıdır. Çalışma sırasında taşlama taşının beklenen dönme frekansının 6000 rpm (100 Hz) olacağı dikkate alındığında, ISO 1940-1'in iyi bilinen 7. formülünü kullanarak izin verilen artık özgül dengesizlik eper değerini belirleriz; bu değer 0.64 g*mm/kg olacaktır.

Başka bir deyişle, balans makinesinde balans alındıktan ve bu tolerans sağlandıktan sonra, taşlama çarkının kütle merkezinin teknolojik eksene (balans makinesi mandrel ekseni) göre yer değiştirmesi 0.64 µm'yi aşmamalıdır. Ulusal GOST 11654-90 standardına göre “C” sınıfı bir taşlama makinesi milinin izin verilen radyal salgısı 2 µm olduğundan, taşlama çarkımız bu mile takıldıktan sonra (çarkın teknolojik eksenden çalışma eksenine yeniden bazlanması), artık özgül dengesizlik önemli ölçüde artabilir ve ISO 1940-1 tarafından önerilen toleransı en az üç kat aşabilir. Bu ve benzeri durumlarda, daha önce belirtildiği gibi, montaj aşamasında oluşan hataları telafi etmek için ek balans alma gerekir.

Yukarıda anlatılanlar, vakaların büyük çoğunluğunda orta ve ağır balans makineleri için hassasiyet gereksiniminin 0,5 g*mm/kg veya hatta 1,0 g*mm/kg'lık bir artık spesifik dengesizlik seviyesiyle sınırlandırılabileceğini iddia etmemize olanak sağlamaktadır. Bu tavsiyenin pratikte uygulanması, üreticinin makine üretiminin karmaşıklığını ve maliyetini önemli ölçüde azaltmasını sağlarken, müşteri de (rasyonel bir teknolojik süreç uygulandığı takdirde) gerekli balans doğruluğunu elde edebilir. Bu kuralın ana istisnası, örneğin jiroskop rotorlarını, otomotiv turboşarjlarını vb. dengelemek için kullanılan küçük özel dengeleme makineleri olabilir. Bu makinelerin tasarım özellikleri, teknik olarak haklı ve ekonomik olarak uygulanabilir olan 0,1 g*mm/kg veya daha düşük bir artık spesifik dengesizlik seviyesine ulaşılmasını sağlar.

2. Balans Makinelerinin Ölçü Aletleri Siciline Dahil Edilmesi İhtiyacı Üzerine

Son yıllarda ülkemizde, metal kesme makinelerinin sınıflandırılmasını geliştiren ENIMS'in** “huzur içinde yatan” uzmanlarını şaşırtacak şaşırtıcı bir keşif yapıldı. Birilerinin “hafif eliyle”, makine pazarında tamamen yeni bir ekipman türü ortaya çıktı – Rus Devlet Standardı Sertifikasına ve ilgili işarete sahip olması gereken “Titreşim Ölçümü Dengeleme Makineleri”.*)

Ve her şey yolunda gidecekti, ancak aniden “gelişmiş” müşterilerin Teknik Şartnamelerine, dengeleme makinelerinin Ölçüm Aletleri Siciline dahil edilmesi için zorunlu bir gereklilik eklemeye başladıkları ortaya çıktı. Bu gerekliliğin yasal ve teknik olarak ne kadar haklı olduğunu ve ekonomik fizibilitesini anlamaya çalışalım.

Öncelikle, bu gerekliliğin mevcut düzenleyici belgelerin önerileriyle nasıl ilişkili olduğunu anlamakta fayda vardır. ISO 8-82 “Metal Kesme Makineleri ile başlayalım. Doğruluk Testi için Genel Gereklilikler.” Bu standart, doğruluğa göre makine sınıflandırmasının temel kavram ve ilkelerini, doğruluk testi için genel gereklilikleri ve doğruluk doğrulama yöntemleri için genel gereklilikleri belirler. Bu standartta makinelerin niteliksel özelliklerinin değerlendirilmesine yönelik prosedürlere yapılan atıflarda yalnızca “doğrulama” teriminin kullanıldığına ve makinelerin Ölçü Aletleri Siciline dahil edilmesi ve buna bağlı olarak “kalibrasyon” ihtiyacından bahsedilmediğine dikkat etmek önemlidir.

Dikkat edilmesi gereken bir sonraki belge ISO 21940-21'dir (eski ISO 2953) “Mechanical vibration – Rotor balancing – Part 21: Description and evaluation of balancing machines.” Balans makinelerinin teknik özellikleri ve bunların “doğrulama” yöntemleri için belirli gereklilikler koyan bu standartta da makinelerin kalibre edilmesi ve Ölçüm Cihazları Siciline dahil edilmesi gerekliliğini öngören hükümler bulunmamaktadır. Bu bağlamda, taşlama makineleri ve CNC makineleri için ISO standartları gibi, çeşitli ölçüm sistemleri içerebilen diğer takım tezgahı türlerine ilişkin standartlarda da kalibrasyonla ilgili gerekliliklerin bulunmadığı belirtilmelidir.

Ayrıca, yabancı balans makinelerinin bilinen tüm modellerinin teknik dokümanlarında benzer gerekliliklere rastlanmamaktadır ki bu da bize göre önemli bir emsal teşkil etmektedir. Yukarıda sunulan argümanlara dayanarak aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

1. Takım tezgahları ve özellikle de balans makineleri için geliştirilen mevcut düzenleyici ve teknik dokümanlar, bunların Ölçü Aletleri Siciline dahil edilmesine ve buna bağlı olarak kalibrasyonlarına ilişkin gereklilikleri içermemektedir. Sonuç olarak, bu tür gerekliliklerin rekabetçi ihale prosedürleri sırasında Teknik Şartnamelere dahil edilmesi “de facto” olarak makinelerin üretim maliyetlerini ve sonraki işletim masraflarını önemli ölçüde artırmakta ve bize göre “de jure” olarak mevcut düzenleyici belgelerin lafzına ve ruhuna uyan iyi niyetli makine üreticilerinin haklarını ihlal etmektedir.
2. Ölçüm sisteminin rutin testleri, ISO 21940-21'in (eski ISO 2953) gereklilik ve tavsiyelerine uygun olarak balans makinesinin bir parçası olarak yapılabilir ve yapılmalıdır; bu gereklilikler, kontroller sırasında referans rotor, test ağırlıkları seti ve kalibre edilmiş terazilerin kullanılmasını öngörür. Bu testler mutlaka aşağıdaki kontrol türlerini içermelidir:
   • Minimum ulaşılabilir artık dengesizliğin kontrol edilmesi (Umar);
   • Dengesizlik azaltma katsayısının (URR) kontrol edilmesi;
   • Koşullu dengeleme devresinin çalışmasının kontrol edilmesi (rotoru 180° döndürme prosedürü ile).

Bu kontrollerin ölçüm sistemi makineden sökülmeden yapıldığını ve bir kalibrasyon titreşim standının kullanılmasını gerektirmediğini belirtmek önemlidir; bu da harici kuruluşlardan uzmanların dahil edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır ve işin emek yoğunluğunu ve maliyetini önemli ölçüde azaltır. Yukarıda belirtilen ana kontrollere ek olarak, gerekirse ölçüm sisteminin diğer önemli parametreleri de doğrudan makine üzerinde kontrol edilebilir (yukarıda belirtilen referans rotor, bir dizi test ağırlığı ve kalibre edilmiş terazi kullanılarak):

• Ölçümden ölçüme genlik ve faz titreşim sinyali okumalarının tekrarlanabilirliği;
• Titreşim sinyali genliğine göre ölçüm sistemi okumalarının doğrusallığı;
• Ölçüm sisteminin çözünürlük kapasitesi (ölçüm sistemi tarafından sürekli olarak kaydedilen minimum dengesizlik seviyesi), vb.

Sonuç

Yazar, hem müşterilerin hem de balans makinesi üreticilerinin bu çalışmada ortaya konan argümanları ve önerileri anlayacaklarını ummaktadır; bu önerilerin temel amacı, balanslama işlemlerinde uygun kaliteyi sağlarken her iki taraf için de üretim maliyetlerini en aza indirmektir.

*Not: Bu eğilim gelişmeye devam ederse, yakında Titreşim Ölçümü Taşlama Makinelerinin, Titreşim Ölçümü Preslerinin ve hatta Titreşim Ölçümü Haddehanelerinin yaratıldığını öğrenmemiz ihtimal dışı değildir. Sonuçta, özel titreşim ölçüm ekipmanlarının olası kullanımını dengeleme makineleri ile paylaşıyorlar.

ENIMS, “Metal Kesme Tezgahları Deneysel Araştırma Enstitüsü” (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков) anlamına gelmektedir. Bu, Sovyetler Birliği'nde çeşitli metal kesme makineleri ve ekipmanlarının geliştirilmesi ve iyileştirilmesine adanmış bir araştırma enstitüsüydü. Enstitü, makine yapım endüstrisinin ilerlemesinde ve makine takımları için sınıflandırıcılar ve doğruluk testleri için yöntemler gibi düzenleyici belgeler ve standartlar geliştirerek metal işleme ekipmanının standardizasyonunda önemli bir rol oynamıştır.

V.D. Feldman, LLC “Kinematics” Baş Uzmanı, 2024