Износ. Виды износа

Износ оборудования как потеря стоимости

Виды износа станков и оборудования

С момента начала эксплуатации машины и любое оборудование подвергаются износу, который нарастает с увеличением срока эксплуатации объектов и приводит к потере ими части своей полезности и, как следствие, определенной части стоимости.

Иными словами, износ — потеря стоимости (обесценение) оборудования в процессе эксплуатации под действием различных факторов устаревания и природно-временного воздействия.

Причины износа могут относиться либо к самому объекту, либо к ближайшему окружению этого объекта (появлению более совершенных и конкурентоспособных аналогов, появлению новых технологий или изменениям в технологической цепочке, в которую включен объект), либо в областях, не имеющих непосредственного отношения к объекту, то есть внешних по отношению к нему.

В качестве основных факторов обесценения (устаревания) обычно рассматриваются физический износ, функциональное и экономическое устаревание.

Физический износ — ухудшение первоначальных технико-экономических свойств, обусловленное естественным изнашиванием конкретного объекта в процессе эксплуатации и под воздействием различных природных факторов. Другими словами, это износ материалов, из которых создан объект, потеря его первоначальных качеств, постепенное разрушение конструкций и т.д.

Функциональный износ — обесценение оборудования в результате несоответствия его параметров и(или) характеристик оптимальному технико-экономическому уровню. Причиной функционального устаревания может быть как недостаток в оптимальной полезности, так и ее неиспользуемый избыток.

В качестве примера функционального устаревания можно рассматривать излишек производственных мощностей, конструктивную избыточность или недостаточность, большие затраты на вспомогательное производство и т.д.

Внешний износ (экономическое устаревание) — обесценение оборудования, обусловленное влиянием внешних факторов, а именно: изменение в оптимальном использовании, законодательные нововведения, изменение соотношения спроса и предложения, ухудшение качества сырья, квалификации рабочей силы и т.д.

Экономическое устаревание почти всегда считается неустранимым, поскольку величина потенциальных затрат на ликвидацию внешних элементов, вызвавших это устаревание, всегда, за редким исключением, превышает добавленную к собственности стоимость.

Поскольку любой объект может подвергаться одновременно разным видам износа, то при оценке учитывается совокупный износ.

Совокупный износ объекта оценки определяется как сумма потерь стоимости под действием всех факторов устаревания (износа).

Функциональный и экономический износы можно учесть косвенно: через цены объектов-аналогов, а физический износ должен учитываться напрямую, так как он специфичен для каждого объекта оценки.

Необходимо очень четко различать виды износа, чтобы не учесть один и тот же износ дважды. Следует учитывать также, что один и тот же по виду износ может относиться ко всему объекту целиком или в разной степени к его отдельным элементам. Так, например, «у металлорежущих станков быстрее всего физически изнашиваются движущиеся части, а неподвижные детали, такие как станина, изнашиваются на порядок медленнее. С другой стороны, с точки зрения морального износа, который является разновидностью функционального устаревания, некоторые узлы и детали устаревают медленнее, чем, например, двигатель. Поэтому часто правомерно говорить не об износе всего объекта целиком, а об износе отдельных его элементов».

При определении износа элементов машин и оборудования требуется не только представлять, какую часть стоимости от всего объекта составляет данный элемент, но и принимать во внимание срок его полезной жизни, по которому выделяют долгоживущие и короткоживущие элементы. Короткоживущими элементами называются такие узлы или детали, срок жизни которых меньше срока жизни всего объекта в целом, и которые, следовательно, требуют периодической замены в течение времени нормальной эксплуатации объекта (подшипники, сальники, фильтры, шестерни, вкладыши, кольца, поршни и т.п.). Долгоживущими, соответственно, называются такие элементы, срок жизни которых больше срока жизни объекта целиком. Иногда некоторые из них могут продолжать эксплуатироваться по своему прямому назначению и после выхода объекта из строя в качестве запасных частей на других аналогичных объектах.

В зависимости от технической возможности и экономической целесообразности устранения различают следующие виды износа: устранимый и неустранимый.

Способом устранения физического износа является ремонт, а функционального — модернизация.

На современном уровне развития науки и техники преобладают экономические факторы отнесения износа к неустранимому, так как чаще всего расходы на устранение превышают прирост полезности и стоимости соответствующего объекта и экономически целесообразнее объединить ремонт с модернизацией, заменив вышедшие из строя элементы модернизированными.

Москва, «Русская оценка», Редактор В.П. Антонов

Износ. Виды износа

В процессе эксплуатации автомобиля наблюдаются следующие дефекты деталей: естественный износ, механические и тепловые повреждения. Механические повреждения — это трещины, пробоины, риски и борозды, выкрашивание металла, поломки и обломы, изгиб и скручивание детали. К тепловым повреждениям относятся деформация и раковины, возникающие от температуры воздействий.

Естественный износ происходит в результате трения между трущимися поверхностями и усталости поверхностного слоя материала и является основной причиной непригодности деталей для дальнейшей работы. Различают следующие виды естественного износа: механический, молекулярно-механический и коррозионно-механический.

К механическому износу относят абразивный износ и износ, возникающий вследствие пластического деформирования и разрушения вследствие хрупкости материала. К молекулярно-механи-ческому относят износ, образующийся при схватывании частиц металла между собой с последующим разрушением возникшей связи. Под кор-розионно-механическим понимают механический износ, усиленный явлениями коррозии.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Абразивный механический износ имеет место в цилиндро-поршне-вой группе за счет попадания в цилиндры пыли (абразива), продуктов износа и коррозии. Износ пластического течения наблюдается в антифрикционном слое подшипников коленчатого вала. Износ хрупкого разрушения возможен на рабочих поверхностях клапанов, на беговых дорожках шариковых подшипников и других деталях, подверженных ударным нагрузкам.

Молекулярно-механический износ может наблюдаться при приработке, а коррозионно-механический в цилиндро-поршневой группе в результате коррозии, вызываемой серной, сернистой и другими кислотами.

Величина износа, а следовательно, и долговечность детали зависят от конструкции механизма и условий работы деталей (характера нагрузки, величины удельного давления, температуры и т. д.), материала деталей, точности и чистоты обработки, зазоров и натягов в сопряжениях деталей, качества сборки и регулировки, наличия и качества смазки, своевременности и тщательности выполнения технического обслуживания, условий эксплуатации и приемов вождения автомобиля.

С увеличением пробега автомобиля величина износа и зазор между сопряженными деталями постепенно увеличиваются. Участок OA соответствует периоду обкатки нового или капитально отремонтированного автомобиля. В течение этого периода происходит повышенный износ детали в связи с приработкой сопряженных поверхностей. Участок АВ соответствует периоду нормальной эксплуатации, когда износ увеличивается значительно медленнее.

Допустимым называется износ детали, при котором она может нормально работать до очередного ремонта. Предельным называется износ (точка В), при котором нарушаются нормальные условия работы сопряженных деталей и дальнейшая эксплуатация становится невозможной или экономически неоправданной. Если детали подвержены ударным и знакопеременным нагрузкам,то значительное отклонение от установленного зазора, например, в подшипниках коленчатого вала двигателя приводит к резко возрастающим износам.

Способы восстановления деталей. Основными задачами технологии восстановления деталей являются: восстановление нарушенных при эксплуатации посадок в сопрягаемых деталях; восстановление механической прочности, износостойкости и антикоррозионной стойкости деталей с тем, чтобы они могли надежно работать в течение межремонтного срока службы автомобиля.

Читайте также  Анодирование алюминия в домашних условиях

Восстановить посадки сопрягаемых деталей можно изменением первоначальных размеров до новых, заранее установленных ремонтных размеров, или восстановлением первоначальных размеров деталей. В первом случае одну из деталей сопряжения подвергают механической обработке до устранения искаженной герметической формы поверхности и достижения установленного ремонтного размера. Другую деталь сопряжения заменяют новой или восстанавливают до того же ремонтного размера.

Таким образом, ремонтным размером называется размер Детали, отличающийся от номинального на строго определенную величину (в зависимости от износа детали и припуска на обработку). Такие размеры устанавливают для основных и наиболее ответственных деталей автомобиля, причем ремонтные размеры сопряженных Деталей должны быть взаимосвязаны. Ремонтные размеры дают возможность использовать при ремонте автомобиля готовые запасные части.

При обработке под ремонтные размеры — размеры деталей увеличивают (например, цилиндров) или уменьшают (например, шеек валов) по сравнению с номинальными размерами. Очевидно, что изменение размеров деталей при ремонте не может быть беспредельным и ограничивается прочностью детали (например, толщиной стенки цилиндра, глубиной закаленного слоя и т. д.).

Например, для гильз цилиндров двигателей ЗИЛ установлены три ремонтных размера с увеличением диаметра гильзы соответственно на 0,5; 1,0 и 1,5 мм, для коренных и шатунных шеек коленчатого вала — шесть ремонтных размеров с уменьшением диаметра шейки на 0,3 0,6, 1,0, 1,25, 1,5 и 2 мм.

Для восстановления деталей способами ремонтных размеров и дополнительных ремонтных деталей (замена изношенной поверхности или изношенной части детали предварительно изготовленной ремонтной деталью) применяют механическую обработку.

Для полного восстановления первоначальных размеров деталей применяют сварку и наплавку, электроискровую обработку, пластическое деформирование (например, правка передней оси, раздача под подшипники кожуха полуоси, обжатие конусного отверстия рулевой сошки), гальваническое (хромирование, осталивание) и химическое (никелирование) наращивание металла, перезаливку антифрикционного сплава, заделку и склеивание пластмассами.

Виды износа

Износ — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия или инструмента вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении.

Износ приводит к снижению функциональных качеств изделий и к потере их потребительской ценности. Увеличению износостойкости изделий способствуют как применение материалов с высокой износостойкостью, так и конструктивные решения, обеспечивающие компенсацию износа, резервирование износостойкости, общее улучшение условий трения (применение высококачественныхсмазочных материалов, защиты от абразивного воздействия, например, наплавка, газотермическое напыление, металлизация).

Виды износа

Износ деталей машин зависит от:

Износ можно рассматривать как механический процесс, осложнённый действием физических и химических факторов, вызывающих снижение прочности микрообъёмов поверхностного слоя.

По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой различают износ:

абразивный (закрепленным или незакрепленным абразивом, газоабразивный, гидроабразивный)

Абразивный

Абразивный износ вала

Сущность абразивного износа заключается в разрушении металла твердыми зернами абразива при пластическом деформировании и микрорезании трущихся поверхностей. Абразивный износ является ведущим для машин и оборудования горно-рудного производства, строительной, дорожной, почвообрабатывающей техники, инструмента производства кирпича, бетона и других строительных материалов.

Газоабразивный

Вызывается механическим действием твердых частиц, перемещаемых потоком газа. В этом случае разрушение металла происходит в результате срезания, выкрашивания, выбивания и многократного пластического деформирования его поверхностных микрообъемов. Этому виду износа подвержены детали трасс пневмотранспорта, лопатки пылевых вентиляторов и насосов, клапаны, корпусы и чаши загрузочных устройств доменных печей, сопла реактивных двигателей, работающих на твердом топливе и т.д.

Гидроабразивный

Гидроабразивный износ во многом сходен с газоабразивным, но носителем абразивных частиц является не газ, а жидкость. Гидроабразивному износу подвергаются рабочие колеса и улитки земснарядов и песковых насосов, лопасти и камеры гидротурбин, работающие на реках, несущих большое количество абразивных частиц, а также пульпопроводы гидротранспорта.

Кавитационный

Кавитационый износ гребного винта

Этот вид износа заключается в разрушении поверхности металла под действием ударов газовых пузырьков, образующихся в обтекающем изделие высокоскоростном потоке жидкости при перепадах давления. Кавитации подвержены гребные винты, лопасти и камеры проточного тракта гидротурбин, рабочие колеса и камеры различных гидромашин. Наличие коррозионной среды и абразивных частиц ускоряет процесс кавитационного изнашивания.

Адгезионный

Адгезионный износ при трении двух металлических поверхностей под нагрузкой происходит в условиях пластической деформации металла в точках контакта. Развитие деформации сопровождается сближением поверхностей вплоть до активизации сил сцепления между атомами контактирующих металлов и возникновением адгезии на ограниченных участках. Многократное повторение адгезионных связей с последующим их разрушением и отделением частиц металла составляет сущность адгезионного изнашивания. Этот вид износа происходит в подшипниках скольжения (коленчатые валы, оси, пальцы ковшевых цепей, ходовые части различных машин).

Тепловой

Тепловым износом называется процесс разрушения поверхностей деталей машин вследствие нагрева зоны трения до температуры размягчения металла. Разрушение при этом виде износа является следствием образования металлических связей: между контактирующими поверхностями, смятия, налипания и оплавления металла. Этот вид износа распространён в деталях тяжело нагруженных быстроходных машин, валки горячей прокатки, ножи для горячей резки проката, штампы для горячей штамповки, прессформы для литья под давлением, прошивной инструмент горячей прокатки труб.

Усталостный

Износ при поверхностной усталости возникает в результате периодического действия напряжений сдвига в приконтактных объемах металла. При длительном циклическом действии напряжений в поверхностном слое металла образуются усталостные трещины. Близкорасположенные трещины объединяются, что приводит к отделению тонких чешуек металла. Износ характерен для пар трения качения и скольжения (рельсовые пути железнодорожного транспорта, подкрановые пути грузоподъемных механизмов, детали и узлы горнодобывающего оборудования).

Фреттинговый

Фреттинговый износ — механический износ тел, пребывающих в контакте, в условиях малых колебательных перемещений. Достаточны относительные перемещения поверхностей с амплитудой от 0,025 мкм. Микросмещения соединённых поверхностей происходят вследствие деформаций деталей в условиях нагружения и вибраций, сопровождающих работу машин и оборудования. Фреттинговый износ возникает, например, в заклёпочных, резьбовых, шлицевых, шпоночных и штифтовых соединениях.

Виды износа деталей станков

Определено, что у деталей станков в зонах контакта их поверхностей можно выделить два основных вида взаимодействий: механическое и молекулярное. Эти взаимодействия вызывают физико-химические изменения поверхностных слоев, что в свою очередь определяет различные виды поверхностных разрушений деталей станков и механизмов. Эти разрушения определяют износ деталей, в конечном счете приводящий к полному выходу их из строя.

Исходя из видов взаимодействий сопряженных поверхностей взаимосвязанных деталей и соответствующих им видов износов и разрушений, в практике различают несколько видов изнашивания.

Износ схватыванием

Изнашивание схватыванием возникает при трении скольжения с относительно малыми скоростями перемещения трущихся поверхностей (меньше 1,0 м/с для стали) и удельными давлениями, превышающими предел текучести материала на участках фактического контакта, при отсутствии смазки и защитной пленки окислов. Коэффициент трения при схватывании достигает 1,0-4,0. Данному виду изнашивания соответствует определенный вид поверхности детали (рис. 5,а). Вид деталей с признаками так называемого окислительного изнашивания показан на рис. 5, б.

Тепловое изнашивание

Тепловое изнашивание возникает от тепла, полученного в процессе трения. При трении скольжения со скоростями 3-4 м/с и большими удельными давлениями в активных микроскопических объемах поверхностей трущейся пары возникают высокие температуры, что вызывает изменеиие микроструктуры в поверхностных слоях. Такое явление уменьшает поверхностную прочность, способствует развитию контактного схватывания трущейся пары и разрушению поверхностного слоя (рис. 5, в).

Читайте также  Что такое бура

Рис 5 — Виды износа деталей

С увеличением скорости относительного перемещения трущейся пары увеличивается и концентрация тепла на поверхности трения. Это приводит к качественному изменению металла в поверхностном слое и к активизации процесса теплового изнашивания. Если к тому же изменить удельное давление на трущиеся поверхности, то изменится и глубина активных слоев этого процесса. С возрастанием скорости скольжения коэффициент трения сначала увеличивается, затем, достигнув максимума, плавно снижается. При сухом трении стали по стали коэффициент трения при наличии процесса теплового изнашивания находится в пределах от 0,1 до 0,5.

Осповидное изнашивание

Осповидное изнашивание происходит у деталей, взаимному перемещению сопрягаемых поверхностей которых характерно трение качения. При осповидном изнашивании происходит микропластическая деформация поверхностей деталей с упрочнением поверхностных слоев. Механизм процесса изнашивания объясняется возникновением сложного напряженного состояния активных объемов металла у поверхности трения с появлением усталости при повторно-переменных нагрузках, которые вызывают течение металла в поверхностных слоях.

Абразивное изнашивание

Абразивное изнашивание происходит в результате царапающего действия твердых частиц, попадающих между трущимися поверхностями. Эти частицы, хаотически ориентированные острыми ребрами относительно изнашиваемой поверхности, режут металл, деформируют его, оставляя следы в виде царапин.

Процессу абразивного изнашивания характерны три вида воздействия твердых частиц на сопряженные поверхности:

  • воздействие па сопряженные поверхности твердыми частицами, принадлежащими одной из работающих деталей;
  • воздействие посторонних частиц на одну из работающих деталей;
  • воздействие посторонних частиц на обе работающие детали в зоне их контакта.

В практике износ деталей станков и механизмов происходит, как правило, при протекании различных процессов изнашивания. Изменение условий работы тон или иной детали или постоянство этих условий приводит лишь к тому, что какой-то из процессов изнашивания становится преобладающим и определяющим потерю работоспособности детали.

Причины износа деталей. Основные виды износа деталей

Все детали в процессе эксплуатации теряют свои первоначальные характеристики. Причина этому – ИЗНАШИВАНИЕ – процесс изменения запчастей, в результате которого механизм теряет первоначальные свойства.

Визуальные признаки износа: изменение размера и структуры поверхностей деталей.

Виды износа деталей

Изменение характеристик используемых запчастей – процесс, который является результатом их взаимодействия и использования. Часть изменений происходит даже при нормальной эксплуатации механизмов. Такие изменения называются ЕСТЕСТВЕННЫМИ и закладываются при запуске узла.

2 вида неестественного износа деталей:

  • НОРМАЛЬНЫЙ

Является следствием неправильной эксплуатации, нарушений монтажа. Приводит к постепенным отказам техники и ухудшению технического состояния объекта.

По мере роста числовых значений нормального износа объекты и механизмы становятся полностью непригодными.

Факторы, которые влияют на темпы износа:

  • Конструкция механизма
  • Точность и чистота обработки
  • Прочность материала конкретной детали и соприкасающихся с ней
  • Качество смазки
  • Условия эксплуатации узла (регулярность, характер нагрузки, температурный режим, давление)
  • Регулярность ТО

Причины, вызывающие износ деталей

Все причины можно объединить в 3 группы:

  • Физический/механический

Является последствием высоких нагрузок и воздействия силы трения одной детали о другую. Соприкасающиеся запчасти истираются и на их поверхностях появляются трещины, цапапины, шероховатости.

  • Тепловой/ молекулярно-механический

Совместно работающие детали испытывают перегреввследствие больших скоростей и удельных давлений. Из-за резкого повышения температуры происходит схватывание и последующее разрушение молекулярных связей частиц внутри металла. Детали коробятся и оплавляются.

  • Химический/ коррозионный

Наблюдается на поверхности металлических деталей как следствие воздействия воды, воздуха, химических веществ. Происходят процессы коррозии и разъедания металла. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать антикоррозийное защитное покрытие для металлов.

Стоит понимать, что причиной изнашивания и поломок деталей служит не один отдельно взятый фактор, а несколько взаимосвязанных.

Как восстановить изношенные детали?

Основные методы восстановления деталей:

  • Реставрация механической и слесарной обработкой

Подходит для деталей с плоскими соприкасающимися поверхностями. Изношенное место обрабатывают (шлифуют, стачивают и т.п.) и переводят в следующий размер. Механическую обработку применяют отдельно и как финальный этап других методов.

  • Обновление сваркой и наплавкой

Путем наплавки прочных металлов восстанавливаются размеры поврежденных деталей.

  • Восстановление детали металлизацией

Размер изношенной детали восстанавливается нанесением расплавленного металла тонким (от 0, 03 мм) и толстым (свыше 10 мм) слоем.

  • Гальваническая наплавка (хромирование)

Нанесение хрома тонким слоем (до 1 мм) обеспечивает устойчивость к механическому истиранию. Метод схож с металлизацией, однако менее универсален. Восстановленные детали плохо переносят динамические нагрузки.

  • Упрочнение и склеивание пластиком

Пластмассы позволяют получить неподвижно соединенные узлы, а также остановить износ деталей. В отличие от предыдущих методов восстановлению пластиком подлежат металлические и неметаллические детали. Стоимость ремонта пластмассами существенно ниже. С помощью современных материалов для литья можно восстановить деталь сложной и нестандартной геометрии.