Hai nhận xét về tính hợp lý của các yêu cầu từ khách hàng đối với các nhà sản xuất máy cân bằng
Giới thiệu
Trong một năm rưỡi qua, công ty chúng tôi đã nhận được hơn 30 yêu cầu về việc mua các loại máy cân bằng. Phân tích các Thông số kỹ thuật kèm theo các yêu cầu này cho thấy hầu hết đều bao gồm một số đặc điểm có ảnh hưởng đáng kể đến tiến độ sản xuất và chi phí của các máy móc, đồng thời cũng thu hẹp danh sách các nhà cung cấp tiềm năng. Trong số đó, có hai yêu cầu nổi bật:
- Yêu cầu phải bảo đảm mức mất cân bằng còn lại, không được vượt quá 0,1 g*mm/kg (µm).
- Yêu cầu phải đăng ký máy cân bằng vào Sổ đăng ký thiết bị đo lường.
Hãy cùng phân tích tính hợp lý và khả thi của việc thực hiện các yêu cầu này từ góc độ của một người tiêu dùng thực tế.
1. Phân tích các yêu cầu về độ chính xác đối với máy móc
Chúng tôi sẽ kiểm tra tính hợp lệ của các yêu cầu về độ chính xác của khách hàng dựa trên Bản mô tả kỹ thuật dành cho máy cân bằng được thiết kế để cân bằng các rôto của động cơ điện, tổ máy tua-bin và máy nén có khối lượng từ 10 đến 1500 kg. Bản mô tả kỹ thuật này quy định mức dung sai cho mất cân bằng dư riêng mà theo yêu cầu của khách hàng không được vượt quá 0.1 g*mm/kg.
Để xác minh yêu cầu này, chúng ta tham khảo Bảng 1 của Tiêu chuẩn ISO 1940-1 “Dao động cơ học – Yêu cầu về chất lượng cân bằng đối với rôto.” Dựa trên các khuyến nghị trong bảng này, chúng tôi giả định rằng độ chính xác cân bằng của cánh quạt của động cơ điện, bộ tăng áp và máy nén, mà máy được đặt hàng phải đảm bảo, phải đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng G2.5 cấp. Giả sử tần số quay dự kiến khi vận hành của rôto đã được cân bằng là, ví dụ, 200 Hz (con số này bao quát với biên độ lớn các tần số quay của hầu hết các máy móc đã biết), chúng ta có thể dễ dàng tính toán độ lệch cân bằng cụ thể dư cho phép đối với cân bằng tĩnh (một mặt phẳng) bằng cách sử dụng công thức 5 trong tiêu chuẩn: eper = 2500 / (6,28 * 200) = 1,99 g*mm/kg.
Xem xét các khuyến nghị của cùng tiêu chuẩn ISO 1940-1 (ngày nay được thay thế bởi Tiêu chuẩn ISO 21940-11), theo quy định tại mục 7, giá trị cho phép được xác định cho rô-to không đối xứng hai điểm tựa trong quá trình cân bằng động phải ít nhất là 0,3 * eper; trong trường hợp của chúng ta, giá trị này sẽ là 0,6 g*mm/kg, chứ không phải 0,1 g*mm/kg như yêu cầu trong Bản mô tả kỹ thuật ban đầu. Sự phân chia này của giá trị cho phép dung sai cân bằng giữa hai mặt phẳng hiệu chỉnh có thể được kiểm tra bằng Công cụ tính toán độ lệch dư (ISO 21940-11).
Nói cách khác, như phân tích của chúng tôi đã chỉ ra, các yêu cầu về độ chính xác của máy cân bằng trong Thông số kỹ thuật này (và nhiều tài liệu tương tự khác) rõ ràng là quá cao. Việc áp dụng trên thực tế những yêu cầu quá cao này buộc nhà sản xuất phải giải quyết những thách thức nghiêm trọng về thiết kế và công nghệ, thường chỉ xuất hiện trong quá trình sản xuất các loại máy có độ chính xác cực cao, điều này chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến chi phí và thời gian sản xuất của các máy móc. Hơn nữa, những yêu cầu này không phải lúc nào cũng khả thi về mặt kỹ thuật.
Cũng cần lưu ý rằng hoạt động hiệu quả của các máy có độ chính xác cao như vậy có thể yêu cầu khách hàng tiềm năng phải đáp ứng một số điều kiện bổ sung, chẳng hạn như nhu cầu về phòng sạch và ổn định nhiệt, nền cách ly rung, v.v., chi phí chế tạo của chúng thậm chí có thể vượt quá chi phí liên quan đến việc mua máy. Để đáp lại sự phản đối có thể xảy ra từ đại diện của khách hàng’ (tác giả của Thông số kỹ thuật nói trên) rằng việc đáp ứng yêu cầu này cho phép đạt được độ mất cân bằng dư trên máy thấp hơn đáng kể, thực tế tương ứng với cấp G0.4, họ có thể được khuyến nghị làm quen với các khuyến nghị của GOST 22061-76 “Máy móc và thiết bị công nghệ. Hệ thống cân bằng các cấp chất lượng. Các điều khoản cơ bản” (một tiêu chuẩn quốc gia có đối tác quốc tế hiện đại là ISO 21940-11, trước đây là ISO 1940-1), có hiệu lực trước khi ban hành ISO 1940-1.
Mục 3 của tiêu chuẩn này, do các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực cân bằng của Liên Xô soạn thảo, nêu rõ như sau:
- Rôto của các sản phẩm được phân loại theo cấp chất lượng cân bằng cấp 1 (cấp G0.4 theo ISO 1940-1) phải được cân bằng trong các ổ trục riêng bên trong vỏ của chúng trong mọi điều kiện vận hành bằng cách sử dụng bộ truyền động riêng.
- Các rôto của các sản phẩm thuộc cấp độ cân bằng chất lượng thứ 2 (cấp G1.0) phải được cân bằng trong chính ổ trục hoặc vỏ của chúng; nếu không có bộ truyền động riêng, phải sử dụng bộ truyền động chuyên dụng.
- Các rô-to của các sản phẩm thuộc các cấp độ cân bằng từ 3 đến 11 (cấp G2.5 đến G4000) được phép cân bằng dưới dạng các bộ phận riêng lẻ hoặc các cụm lắp ráp.
Điểm cốt lõi của những khuyến nghị này là việc cố gắng đạt được các cấp độ cân bằng G0.4 và G1.0 trên máy cân bằng thường không có ý nghĩa về mặt kỹ thuật và kinh tế. Sau khi lắp các rôto vào máy, độ chính xác đạt được sẽ bị mất đi, và để khôi phục lại, cần phải tiến hành cân bằng lại cụm rôto (trong các ổ trục riêng và với hệ thống truyền động riêng), bằng cách sử dụng thiết bị cân bằng rung động di động.
Để làm ví dụ minh họa cho luận điểm này, chúng ta có thể xem xét việc cân bằng một bánh mài được thiết kế để sử dụng trên máy mài trụ có độ chính xác cao (cấp chính xác “C”). Theo yêu cầu của Bảng 1 đã đề cập trước đây của ISO 1940-1, chất lượng cân bằng của bánh mài ít nhất phải đạt cấp G0.4. Cho rằng tần số quay dự kiến của bánh mài trong quá trình vận hành sẽ là 6000 vòng/phút (100 Hz), sử dụng công thức 7 nổi tiếng của ISO 1940-1, chúng tôi xác định độ mất cân bằng riêng dư cho phép eper, sẽ là 0.64 g*mm/kg.
Nói cách khác, sau khi cân bằng trên máy cân bằng, đảm bảo dung sai này, độ dịch chuyển của tâm khối lượng đá mài so với trục công nghệ (trục trục gá của máy cân bằng) không được vượt quá 0,64 µm. Vì độ đảo hướng kính cho phép của trục chính máy mài cấp “C” theo tiêu chuẩn quốc gia GOST 11654-90 là 2 µm, nên sau khi lắp đá mài của chúng ta lên đó (chuyển chuẩn đá mài từ trục công nghệ sang trục làm việc), độ mất cân bằng riêng còn lại có thể tăng đáng kể và vượt quá dung sai được khuyến nghị theo ISO 1940-1 ít nhất ba lần. Trong những trường hợp như vậy và các trường hợp tương tự khác, như đã nêu trước đó, cần thực hiện cân bằng bổ sung để bù trừ các sai số phát sinh trong giai đoạn lắp ráp.
Những điều trên cho phép chúng ta khẳng định rằng trong đại đa số các trường hợp, yêu cầu về độ chính xác đối với máy cân bằng cỡ trung bình và nặng có thể được giới hạn ở mức độ mất cân bằng riêng còn lại là 0,5 g*mm/kg hoặc thậm chí 1,0 g*mm/kg. Việc áp dụng khuyến nghị này vào thực tế cho phép nhà sản xuất giảm đáng kể độ phức tạp và chi phí sản xuất máy, trong khi khách hàng (với điều kiện áp dụng quy trình công nghệ hợp lý) có thể đạt được độ chính xác cân bằng theo yêu cầu. Ngoại lệ chính đối với quy tắc này có thể là các máy cân bằng chuyên dụng cỡ nhỏ được sử dụng, ví dụ, để cân bằng rôto con quay hồi chuyển, bộ tăng áp ô tô, v.v. Các đặc điểm thiết kế của các máy này cho phép đạt được mức độ mất cân bằng cụ thể còn lại là 0,1 g*mm/kg hoặc thấp hơn, điều này là hợp lý về mặt kỹ thuật và khả thi về mặt kinh tế.
2. Về việc cần đưa máy cân bằng vào Danh mục các thiết bị đo lường
Trong những năm gần đây, một phát hiện đáng kinh ngạc đã được ghi nhận tại nước ta, có thể khiến các chuyên gia “đã khuất” của ENIMS** – những người đã phát triển hệ thống phân loại máy cắt kim loại – phải bối rối. Nhờ “bàn tay tài hoa” của ai đó, một loại thiết bị hoàn toàn mới đã xuất hiện trên thị trường máy móc – “Máy cân bằng đo rung động”, loại máy này bắt buộc phải có Chứng chỉ Tiêu chuẩn Nhà nước Nga và dấu hiệu nhận diện tương ứng.*)
Và mọi chuyện lẽ ra sẽ suôn sẻ, nhưng đột nhiên các khách hàng “cao cấp” bắt đầu đưa vào Thông số kỹ thuật của họ một yêu cầu bắt buộc là máy cân bằng phải được đăng ký trong Sổ đăng ký thiết bị đo lường. Hãy cùng tìm hiểu xem yêu cầu này có cơ sở pháp lý và kỹ thuật như thế nào, cũng như tính khả thi về mặt kinh tế của nó.
Trước hết, việc hiểu rõ mối liên hệ giữa yêu cầu này với các khuyến nghị trong các văn bản quy phạm hiện hành là điều cần thiết. Hãy bắt đầu với tiêu chuẩn ISO 8-82 “Máy cắt kim loại. Yêu cầu chung về thử nghiệm độ chính xác”. Tiêu chuẩn này thiết lập các khái niệm và nguyên tắc cơ bản về phân loại máy theo độ chính xác, các yêu cầu chung đối với thử nghiệm độ chính xác và các yêu cầu chung đối với các phương pháp xác minh độ chính xác. Điều quan trọng cần lưu ý là các tham chiếu đến các quy trình đánh giá các đặc tính chất lượng của máy trong tiêu chuẩn này chỉ sử dụng thuật ngữ “xác minh” và không đề cập đến việc cần phải đưa máy vào Sổ đăng ký dụng cụ đo lường và, do đó, không đề cập đến việc cần phải “hiệu chuẩn” máy.
Tài liệu tiếp theo cần chú ý là ISO 21940-21 (trước đây là ISO 2953) “Rung động cơ học – Cân bằng rôto – Phần 21: Mô tả và đánh giá máy cân bằng.” Tiêu chuẩn này đặt ra các yêu cầu cụ thể về đặc tính kỹ thuật của máy cân bằng và các phương pháp “xác minh” của chúng, cũng thiếu các yêu cầu cung cấp cho sự cần thiết của việc hiệu chuẩn máy và đưa chúng vào Sổ đăng ký dụng cụ đo lường. Về vấn đề này, cần lưu ý rằng các yêu cầu liên quan đến hiệu chuẩn không có trong các tiêu chuẩn dành cho các loại máy công cụ khác, chẳng hạn như ISO cho máy mài và máy CNC, cũng có thể bao gồm các hệ thống đo lường khác nhau.
Hơn nữa, các yêu cầu tương tự cũng không được đề cập trong tài liệu kỹ thuật của tất cả các mẫu máy cân bằng nhập khẩu đã biết, điều này, theo quan điểm của chúng tôi, cũng là một tiền lệ quan trọng. Dựa trên các lập luận được trình bày ở trên, có thể rút ra các kết luận sau:
- Các văn bản quy phạm pháp luật và kỹ thuật hiện hành được ban hành cho máy công cụ, đặc biệt là máy cân bằng, không bao gồm các yêu cầu về việc đăng ký các thiết bị này vào Sổ đăng ký thiết bị đo lường và do đó, cũng không đề cập đến nhu cầu hiệu chuẩn chúng. Do đó, việc đưa các yêu cầu như vậy vào Thông số kỹ thuật trong các thủ tục đấu thầu “trên thực tế” làm tăng đáng kể chi phí sản xuất máy móc và chi phí vận hành sau này, và theo chúng tôi, “về mặt pháp lý” vi phạm quyền của các nhà sản xuất máy móc thiện chí, những người tuân thủ đúng tinh thần và nội dung của các văn bản quy phạm pháp luật hiện hành.
- Các thử nghiệm thường xuyên của hệ thống đo lường có thể và nên được thực hiện như một phần của máy cân bằng theo các yêu cầu và khuyến nghị của ISO 21940-21 (trước đây là ISO 2953), quy định việc sử dụng rôto tham chiếu, một bộ quả nặng thử nghiệm và các cân hiệu chuẩn trong quá trình kiểm tra. Những thử nghiệm này nhất thiết phải bao gồm các loại kiểm tra sau:
- Kiểm tra mức mất cân bằng dư tối thiểu có thể đạt được (Umar);
- Kiểm tra hệ số giảm độ lệch cân bằng (URR);
- Kiểm tra hoạt động của mạch cân bằng có điều kiện (bằng cách xoay rôto 180°).
Cần lưu ý rằng các bước kiểm tra này được thực hiện mà không cần tháo rời hệ thống đo lường khỏi máy và không yêu cầu sử dụng giá rung hiệu chuẩn, nhờ đó loại bỏ sự cần thiết phải huy động chuyên gia từ các tổ chức bên ngoài, đồng thời giảm đáng kể cường độ lao động và chi phí thực hiện công việc. Ngoài các kiểm tra chính nêu trên, nếu cần thiết, các thông số quan trọng khác của hệ thống đo lường có thể được kiểm tra trực tiếp trên máy (sử dụng rôto tham chiếu đã đề cập, bộ trọng lượng thử nghiệm và cân đã hiệu chuẩn), bao gồm:
- Độ lặp lại của các giá trị đo được về biên độ và pha của tín hiệu rung động giữa các lần đo;
- Độ tuyến tính của các giá trị đo từ hệ thống đo lường theo biên độ tín hiệu rung động;
- Độ phân giải của hệ thống đo lường (mức độ mất cân bằng nhỏ nhất mà hệ thống đo lường có thể ghi nhận một cách ổn định), v.v.
Kết luận
Tác giả hy vọng rằng cả khách hàng lẫn các nhà sản xuất máy cân bằng sẽ hiểu rõ các lập luận và khuyến nghị được trình bày trong công trình này, với mục tiêu chính là giảm thiểu chi phí sản xuất cho cả hai bên đồng thời đảm bảo chất lượng phù hợp cho các quy trình cân bằng.
*Lưu ý: Nếu xu hướng này tiếp tục phát triển, không loại trừ khả năng chúng ta sẽ sớm được biết đến sự ra đời của các loại máy mài đo rung, máy ép đo rung và thậm chí là máy cán đo rung. Xét cho cùng, những thiết bị này cũng giống như máy cân bằng ở chỗ đều có thể sử dụng các thiết bị đo rung chuyên dụng.
ENIMS là viết tắt của “Viện Nghiên cứu Thí nghiệm về Máy công cụ Cắt kim loại” (Экспериментально-исследовательский институт металлорежущих станков). Đây là một viện nghiên cứu tại Liên Xô chuyên về việc phát triển và cải tiến các loại máy và thiết bị cắt kim loại. Viện này đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo máy và tiêu chuẩn hóa thiết bị gia công kim loại thông qua việc xây dựng các văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn, chẳng hạn như các hệ thống phân loại máy công cụ và phương pháp kiểm tra độ chính xác của chúng.
V.D. Feldman, Chuyên gia trưởng của Công ty TNHH “Kinematics”, năm 2024
0 Comments