Виды износа при эксплуатации машин

При проведении оценки транспортных средств для определения их рыночной (или иной) стоимости, а также в ходе проведения автоэкспертизы автомобиля на предмет оценки материального ущерба, оценщик (автоэксперт) рассчитывает износ транспортного средства как объекта оценки. Износ – это потеря стоимости автомобиля в следствии интенсивности его эксплуатации, сроков использования (хранения), а также ввиду развития научно-технического прогресса, приведшего к выпуску более совершенных транспортных средств.

В первую очередь износ подразделяется на:

— устранимый износ, который технически возможно исправить (устранить, снизить и т.д.) и это будет экономически целесообразно;

— неустранимый износ, который нецелесообразно устранять вообще по чисто экономическим соображениям, т.к. расходы на его устранение превысят рыночную стоимость автомобиля как объекта оценки, а также невозможности его устранения ввиду конструктивных особенностей автомобиля.

Для оценки, решающей различные вопросы, износ подразделяется на:

— физический износ – это изменение состояния поверхностей автомобиля, его форм, размеров и т.д., а также химических, физико-механических и электротехнических свойств материалов в процессе эксплуатации транспортного средства, в дорожно-транпортного происшествия и длительного (неправильного) его хранения. Физический износ вызывает частичную или полную потерю потребительских свойств (работоспособности) автомобиля или привлекательности его внешнего вида, и как следствие означает потерю его стоимости. Физический износ – основной показатель для оценки рыночной стоимости транспортного средства и единственный при проведении автоэкспертизы на предмет оценки ущерба;

— естественный (нормальный) физический износ – износ, используемый «по умолчанию» при проведении оценки (автоэкспертизы), т.к. возникает при правильной эксплуатации и хранении автомобиля, рекомендованными заводом-изготовителем;

— аварийный физический износ – износ, возникающий в результате нештатной ситуации (воздействия внешних сил, ДТП и т.п.), а также при нарушении правил эксплуатации (хранении) автомобиля.

Любой физический износ является устранимым (или частично-устранимым).

Способом его устранения является восстановительный ремонт.

— моральный (функциональный износ) – потеря рыночной стоимости транспортного средства, вызванная появлением на рынке новых, более совершенных аналогичных объектов. Моральный износ автомобиля является устранимым. Способ его устранения – техническая модернизация транспортного средства. Применяется при оценке рыночной стоимости автомобиля;

— экономический (внешний износ) износ – это потеря стоимости транспортного средства, обусловленная влиянием внешних экономических факторов, таких как изменение (снижение) потребительского спроса, которое может быть вызвано общеэкономическими или внутриотраслевыми негативными изменениями, приводящими к резкому (катастрофическому) падения спроса на определенные объекты. Экономический износ является неустранимым и входе автоэкспертизы не применяется.

Тема 6.Виды износа машин, оборудования и транспортных средств и методы их оценки.

Оглавление:

1.Теоретические аспекты определения накопленного износа транспортных средств

2. Методы расчета износа транспортных средств____________________________________

Определение физического износа

Определение морального износа

Определение накопленного износа

3. Практические примеры определения износа транспортных средств

1. Оценка физического износа

2. Оценка морального износа

2. Определение накопленного износа

При определении стоимости многих объектов собственности, таких как недвижимость, машины, оборудование, а также транспортные средства, возникает необходимость оценки износа объекта, т.к. его величина оказывает непосредственное влияние на стоимость этого объекта оценки.

Целью данной темы является рассмотрение особенностей определения накопленного износа транспортных средств.

В рамках поставленной цели решаются следующие задачи:

· выявить теоретические особенности определения накопленного износа транспортных средств;

· изучить методы расчета физического, морального и накопленного износа транспортных средств;

· рассмотреть практическое применение различных методов определения износа транспортных средств.

Объектом исследования являются методы определения износа транспортных средств.

Информационной базой являются работы В. Рейтгайзера.

1. Теоретические аспекты определения накопленного износа транспортных средств

Стоимость транспортных средств в общем случае – функция многих факторов, которые условно можно разделить на две группы: внутриобъектные (внутрисистемные) и внешнеобъектные (внешнесистемные). Внутриобъектные факторы характеризуют процессы, происходящие непосредственно в самом транспортном средстве. Внешнеобъектные факторы обусловлены причинами, не связанными непосредственно с транспортным средством. Внутриобъектные факторы разделяются на два вида: конструктивно-функциональные, которые задаются на стадии производства транспортного средства, и эксплуатационные, которые определяют эксплуатационные характеристики транспортного средства.

К конструктивно-функциональным факторам, влияющим на стоимость транспортного средства, относятся: вид транспортного средства (грузовое, легковое, пассажирское, специальное, специализированное и т. д.); тип кузова; число мест в кузове или кабине; грузоподъемность; тип и мощность двигателя; характеристика базовых агрегатов; оснащение средствами активной, пассивной, послеаварийной и экологической безопасности; оснащение дополнительным нефункциональным оборудованием.

К эксплуатационным факторам относятся: пробег с начала эксплуатации (возраст); дорожные и климатические условия эксплуатации; организация работы; способ хранения.

Пробег с начала эксплуатации (возраст) – один из основных факторов, оказывающих существенное влияние на технико-экономические показатели транспортных средств. Положением о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта предусмотрено корректирование нормативов удельной трудоемкости текущего ремонта и продолжительности простоя в техническом обслуживании и текущем ремонте автомобилей в зависимости от пробега с начала эксплуатации. Корректирование предусматривает на всем диапазоне пробега с начала эксплуатации увеличение норматива удельной трудоемкости текущего ремонта в 4 – 5 раз, а продолжительности простоя в техническом обслуживании и текущем ремонте – в 2 раза. В таблице 1 приведены данные, характеризующие влияние срока эксплуатации (возраста) на основные эксплуатационные показатели грузовых автомобилей.

Таблица 1. Зависимость основных технико-экономических показателей использования грузовых автомобилей от срока эксплуатации, %

Влияние внешне- и внутриобъектных факторов приводит к износу транспортных средств.

В оценочной деятельности износ – это действительная потеря в стоимости транспортного средства в результате действия комплекса факторов, приводящего к ухудшению или утрате транспортными средствами потребительских свойств.

Износ характеризуется уменьшением полезности объекта, его потребительской привлекательности и выражается в снижении со временем стоимости (обесценении) под воздействием различных факторов. По мере эксплуатации объекта постепенно ухудшаются параметры, конструктивную надежность объектов, а также их функциональное соответствие текущему и тем более будущему использованию.

В зависимости от причин, вызывающих обесценение транспортного средства, выделяют следующие виды износа:

Физический износ — уменьшение стоимости имущества вследствие потери его элементами своих первоначальных свойств.

Функциональный износ — уменьшение стоимости имущества вследствие не соответствия его характеристик современным требованиям рынка.

Внешний износ — уменьшение стоимости имущества, вследствие изменения условий окружающей среды.

Физический и функциональный износ подразделяются на устранимый и неустранимый.

Устранимый износ— это износ, устранение которого физически возможно и экономически целесообразно, т.е. производимые затраты на устранение того или иного вида износа способствуют повышению стоимости объекта в целом.

Неустранимый – это такой износ,устранение которого либо технически не возможно, либо экономически не оправдано.

Выявление всех возможных видов износа – это накопленный износ. В стоимостном выражении совокупный износ представляет собой разницу между восстановительной стоимостью и рыночной ценой оцениваемого объекта.

В зависимости от причины, вызвавшей физический износ, его подразделяют на износ первого и второго рода. Износ первого рода – это износ, накопившийся в результате нормальной эксплуатации объекта. Износ второго рода – износ, возникающий вследствие стихийных бедствий, аварий, нарушений правил эксплуатации и т.д.

В зависимости от формы проявления износ бывает технический,выражающийся в снижении (по сравнению с нормативным уровнем) фактических значений технико-экономических параметров объекта, и конструктивный,под которым понимается ухудшение защитных свойств внешних покрытий и нарастание конструктивной усталости основных узлов и деталей, повышающее, в свою очередь, возникновения аварий.

При оценке транспортных средств применяются два вида износа – физический и моральный.

Основные причины физического износа транспортных средств –изнашивание, пластические деформации, усталостные разрушения, коррозия, физико-химические изменения деталей. Процесс изнашивания, который является причиной более 40% отказов, происходит путем разрушения и отделения материала с поверхности детали или накопления ее остаточной деформации при трении, проявляющихся в постепенном изменении размеров и формы деталей. В итоге указанные процессы приводят к предельному состоянию транспортного средства, при наступлении которого его эксплуатация становится невозможной. В результате физического износа транспортных средств происходит утрата ими первоначальной потребительской стоимости, ввиду чего они постепенно приходят в негодность и требуют замены новыми транспортными средствами.

Установление степени физического износа необходимо для определения реальной остаточной стоимости и планирования замены выбывающих из эксплуатации транспортных средств новыми. Физический износ определяется в основном величиной пробега с начала эксплуатации (возрастом) транспортного средства, а также действием других эксплуатационных факторов, обусловливает снижение потенциальных возможностей транспортного средства выполнять свои функции и характеризуется увеличением эксплуатационных издержек.

Моральный износ транспортного средства характеризуется в основном действием внешнеобъектных факторов и приводит к изменению стоимости транспортных средств вследствие сокращения затрат общественно необходимого труда в автомобилестроении на их производство, а также создания новых, более производительных и совершенных транспортных средств аналогичного типа. Моральный износ транспортных средств обусловлен изменениями функциональных характеристик, дизайна, эргономических показателей, соответствия требованиям безопасности, отношения суммы функциональных возможностей к сумме ресурсов, необходимых для их реализации. Учет морального износа при оценке транспортных средств требует от эксперта по оценке изучения комплекса внешнеобъектных факторов, которые на дату оценки могли повлиять на стоимость транспортного средства, – это государственное регулирование производства, эксплуатации и сделок с транспортными средствами; изменения на рынке; достижения научно-технического прогресса и т. д.

Виды изнашивания деталей машин

1. Основные понятия, термины и показатели изнашивания

Проектирование машин, удовлетворяющих высоким требованиям надежности, долговечности и безопасности эксплуатации, невозможно без решения задач, связанных с созданием условий и обеспечением режимов оптимального взаимодействия поверхностей пар трения, т. е. задач, стоящих перед трибологией и триботехникой.

Трибология – наука о трении и процессах, сопровождающих трение. Триботехника – наука о контактном взаимодействии тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазывания машин. Основополагающие законы триботехники нашли практическое применение в области разработки, создания, эксплуатации и ремонта разнообразных объектов и технических средств.

Технологу трибология и триботехника дают возможность выбрать наиболее эффективные методы обработки и упрочнения материалов, а специалисту, занимающемуся эксплуатацией, – обеспечить надлежащий режим эксплуатации и обслуживания машин.

Трение возникает при относительном перемещении рабочих поверхностей деталей и сопровождается их изнашиванием.

Изнашивание – это процессы разрушения, отделения частиц материала с поверхности твердого тела и накопления остаточной деформации при трении. Изнашивание проявляется в постепенном изменении размеров и формы тела, а также в изменении взаимного расположения поверхностей детали. Оно приводит к ухудшению функциональных показателей работы машины и определяет ее долговечность. В результате изнашивания нарушается кинематическая точность механизмов, изменяется характер нагружения, появляются дополнительные нагрузки, вибрации и шумы. В основе изнашивания лежат следующие процессы.

1. Многократное механическое и термическое воздействие на поверхность детали. Многократное механическое воздействие, при котором контактные напряжения превышают предел текучести, вызывает пластическую деформацию материала и приводит к накоплению остаточных деформаций. В результате этого может происходить разупрочнение и разрушение материала, а также коробление изделия. Нагрев поверхности детали при трении до высокой температуры приводит к тепловому изнашиванию, при котором происходит разрушение «сварившихся» неровностей поверхности. Возникновение высоких локальных температур на участках микроконтактов приводит к образованию «мостиков сварки», которые вызывают вырывание частиц материала при относительном перемещении деталей. Циклическое воздействие на металл детали механических и термических напряжений вызывает образование микротрещин в глубине поверхностного слоя с последующим выкрашиванием частиц металла.
2. Химико-термические воздействия среды на поверхность детали приводят к изменению физико-механических свойств материала, образованию адсорбированных и окисных пленок.
3. Наличие смазки в зоне контакта кроме положительного эффекта может оказывать расклинивающее действие в микротрещинах и способствовать разрушению поверхностного слоя. Так, при расклинивающем действии противоизносной присадки, попавшей при работе газораспределительного механизма в поверхностную трещину, может произойти излом распределительного вала (рис. 1). Вид излома распредвала носит явно однородный характер и не имеет двух зон, характерных для усталостного излома.

Рис. 1. Излом вала, возникший при расклинивающем действии присадки

4. Молекулярно-механическое взаимодействие контактирующих поверхностей сопровождается возникновением и разрушением фрикционных связей, в результате которых осуществляется перенос материала с одной поверхности на другую.

Износ – это некая величина, с помощью которой количественно оценивается изменение размеров, объема и массы деталей, произошедшее в результате изнашивания. Кроме этого, изнашивание характеризуется скоростью, т. е. отношением величины износа к интервалу времени, в течение которого он возник, или интенсивностью изнашивания – отношением величины износа к пути, на котором произошло изнашивание, или к величине выполненной работы.

Повреждаемость – это процесс резко выраженного, недопустимого изменения геометрических параметров и свойств материала деталей в процессе эксплуатации. К повреждениям относятся усталостные трещины и выкрашивание материала, пробоины, коррозия, остаточные деформации (коробление) и др.

Таким образом, все виды дефектов, возникающих в процессе эксплуатации деталей, подразделяются на допустимые (например, износ) и недопустимые (например, повреждения).

2. Характеристики основных видов изнашивания

Процессы, вызывающие изнашивание и повреждаемость деталей, работающих при различных условиях и режимах, протекают по-разному и зависят от многих факторов. Поэтому для снижения интенсивности изнашивания и повышения долговечности изделий большое значение приобретает классификация видов изнашивания, позволяющая выделить доминирующие процессы. Классификация (рис. 2) предусматривает три основных вида изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.

Механическое изнашивание – утрата первоначальной геометрии и свойств материала детали в результате абразивного, циклического, кавитационного, деформационного и других воздействий на изделие. Оно возникает при контакте и взаимном перемещении сопряженных поверхностей, а также при перемещении твердых частиц (абразива), потоков жидкости и газа относительно поверхности детали.

Рис. 2. Классификация видов изнашивания

Молекулярно-механическое изнашивание проявляется в схватывании металлов, т. е. образовании металлической связи, которая при относительном перемещении деталей приводит к вырыванию частиц металла с одной из поверхностей и переносу их на другую, как правило, более твердую. При малой скорости скольжения деталей размягчение металла частицы не происходит и она, находясь в твердом состоянии, будет оказывать царапающее действие на сопряженную поверхность. При больших скоростях металл частицы легко пластифицируется и размазывается по поверхности.

Коррозионно-механическое изнашивание – результат механического воздействия сопряженных поверхностей, которое сопровождается химическим или электрохимическим взаимодействием материала детали с агрессивной средой.

Далее приводится краткая характеристика видов изнашивания.

Абразивное изнашивание – механическое изнашивание материала, которое происходит в основном в результате режущего или царапающего действия твердых частиц (абразива), находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Этот вид изнашивания характерен для рабочих органов дорожных машин.

Изнашивание деталей машин при воздействии частиц абразива или иных твердых тел по своей природе является механическим и сводится к съему металла с рабочих поверхностей. При изнашивании поверхности под действием абразива постепенно изменяются геометрическая форма и размеры детали, но разрушение на макроуровне, например в виде изломов, не происходит. Эту категорию разрушения из-за малых объемов отделяющихся частиц выделяют в особый вид, называемый истиранием. Истирание происходит при различных условиях контактного взаимодействия сопряженных поверхностей. В этой связи различают трение без смазочного материала (трение ювенальных, т. е. обнаженных поверхностей), при котором коэффициент трения достигает 6…7, и трение со смазочным материалом, при котором коэффициент трения составляет 0,03…0,5. Трение со смазочным материалом в зависимости от вида смазки, условий трения, геометрии трущихся поверхностей бывает сухое, полусухое, жидкостное и граничное. Для сухого и полусухого трения характерны частичные зоны контакта поверхностей трения, на которые действует только смазка, адсорбируемая из окружающей среды, и окисные пленки, на остальной поверхности сосредоточена жидкая смазка; для жидкостного трения характерно полное разделение трущихся поверхностей.

Гидро и газоабразивное виды изнашивания возникают при действии твердых частиц, взвешенных в жидкости или газе, которые перемещаются относительно изнашиваемой поверхности.

Деформационное изнашивание – процесс образования остаточных деформаций, которые проявляются в отклонении оси от прямолинейности или какой-либо другой формы, а также в нарушении взаимного расположения поверхностей деталей. Деформационное изнашивание происходит в результате неравномерной релаксации напряжений в процессе эксплуатации под действием рабочих механических нагрузок и температур. Усталостное изнашивание – утрата механических свойств и разрушение металлических деталей под действием циклических нагрузок.

Оно происходит в результате зарождения, развития и распространения усталостных трещин в детали. Этот вид разрушения характерен для деталей, работающих в условиях трения качения и качения с проскальзыванием, таких как подшипники качения, опоры качения, катки, кулачки, зубчатые колеса и др. Трещины зарождаются либо на поверхности в местах концентраторов напряжений, либо в глубине поверхностного слоя в местах максимальных контактных напряжений. Развитие усталостных трещин приводит к выкрашиванию частиц металла, в результате чего поверхность покрывается осповидными впадинами. При знакопеременном нагружении развитие трещин приводит к усталостному излому, например, первичных валов коробки передач или коленчатых валов (рис. 3).

Кавитационное изнашивание – процесс механического разрушения материала детали от соприкосновения его с движущейся жидкостью, в которой нарушается сплошность ее объема из-за образования и исчезновения полостей, в зоне которых при повышенных давлениях, конденсации паров и растворении газов создаются условия для интенсивных гидравлических микроударов, разрушающих деталь. Этому виду изнашивания подвержены лопатки гидротурбинных установок, гребные винты и др.

Рис. 3. Вид усталостного излома коленчатого вала

Изнашивание при фреттинге (англ. fretting, от fret – разъедать, подтачивать) имеет место при малых многократных колебательных перемещениях одной сопряженной поверхности относительно другой (различают возвратно-поступательные и возвратно-вращательные перемещения).

Изнашивание при схватывании возникает при разрыве масляной пленки, обнажении и взаимодействии ювенальных поверхностей сопряженных деталей. Под действием молекулярных сил происходит твердофазная сварка локальных поверхностных контактов, которая при относительном перемещении деталей вызывает глубинное вырывание материала с одной поверхности, перенос его на другую поверхность и абразивное воздействие образовавшихся неровностей на сопряженные поверхности, т. е. задир (рис. 4).

Рис. 4. Шейка и вкладыш коленчатого вала со следами задира

Рис. 5. Шатун, деформированный при схватывании поршня

Схватывание также может вызывать заедание узла трения. При этом действующие движущие силы могут привести к значительным деформациям деталей механизма. Так, заклинивание поршня приводит к изгибу шатуна в направлении вращения шейки коленчатого вала (рис. 5).

Окислительное изнашивание представляет собой вид коррозионно-механического изнашивания, при котором основную роль играют химические реакции металлов пары трения с кислородом или окислительной средой. При трении в условиях смазки металлические поверхности вступают в реакцию c кислородом, растворенным в масле или кислородсодержащих элементах. В результате происходит образование окисных пленок. Тонкие окисные пленки (вторичные структуры) на поверхностях трения защищают материал от схватывания. С течением времени они утолщаются и становятся хрупкими, а под действием деформаций постепенно разрушаются и уносятся смазочным материалом. На их месте образуются новые окисные пленки. Скорость их образования зависит от режимов работы узла трения.

Изнашивание при фреттинг-коррозии представляет собой коррозионно-механическое изнашивание при вибрациях, т. е. в условиях малых относительных перемещений. При этом виде изнашивания одновременно развиваются два процесса: фреттинг-износ и усталостное разрушение. Первый связан с образованием продуктов окисления, которые при механическом срезании представляют собой абразив. Усталостное изнашивание обусловлено действием циклических нагрузок. Причем развитие усталостных трещин происходит неизменно перпендикулярно направлению фреттинга.

Эрозионное изнашивание – изменение размеров и шероховатости твердого тела в результате механического воздействия на него потока жидкости или газа в отсутствии абразивных частиц. Интенсивность эрозии во многом зависит от агрессивности и температуры среды. В автомобиле эрозии часто подвергаются клапаны газораспределительного механизма (рис. 6), жиклеры карбюратора, детали амортизаторов.

Электроэрозионное изнашивание возникает в результате воздействия на поверхность детали разрядов при прохождении электрического тока через контакт пары трения.

Рис. 6. Вид эрозионных повреждений клапана

В общем случае изнашивание деталей является следствием ряда причин: механическое разрушение зацепляющихся неровностей при взаимодействии контактирующих поверхностей; усталостное разрушение неровностей от многократно повторяющихся воздействий неровностей сопряженной поверхности или переменного давления смазки; отслаивание пленок окислов, образующихся при трении, и др. Так, кольцо торцового уплотнения коробки передач с гидроуправляемыми фрикционами подвергается эрозионно-механическому изнашиванию (рис. 7), когда в процессе разрушения детали одновременно участвуют струи масла и механическое истирание.

Рис. 7. Вид эрозионно-механического износа торцового уплотнения

В случае сложного во внешних проявлениях изнашивания целесообразно различать его ведущий и сопутствующий виды.

Интенсивность изнашивания зависит от многих факторов, основными из которых являются:

1. характер и периодичность действующих нагрузок, скорость перемещения, удельное давление и температура в зоне контакта, т. е. все то, что определяет вид изнашивания;
2. конструкция машин и узлов, определяющая условия нагружения, соответствие конструктивной прочности деталей приложенным нагрузкам, а также технологичность и ремонтопригодность конструкции в отношении технического обслуживания и ремонта;
3. физические параметры, такие как температура, твердость поверхностей деталей и др.;
4. технологические параметры, такие как точность изготовления размеров и формы детали, шероховатость и волнистость её поверхности;
5. промежуточная среда – качество и способ подвода смазки, наличие в зоне контакта вторичных структур и абразива (размеры, форма и твердость абразивных частиц);
6. условия технического обслуживания и ремонта: качество применяемых горюче-смазочных материалов, квалификация обслуживающего персонала, своевременность и качество выполнения технического обслуживания и ремонта;

рабочая (окружающая) среда – температура и скорость движения среды, химический состав, обусловливающий ее агрессивность.