ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФИЗИЧЕСКОГО ИЗНОСА
И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УСТАРЕВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Задание: требуется определить коэффициент физического износа и функционального устаревания токарного станка.
Цель работы: изучить понятия и способы вычисления коэффициентов физического износа и функционального устаревания.
Задача: определить коэффициент эксплуатационного износа. Теоретические сведения. Износ – потеря качества (снижение долговеч-
ности) в зависимости от тех или иных условий. Виды износа:
•устранимый. Технически устранимый износ, и в том случае, когда это экономически целесообразно;
•неустранимый. Технически невозможно чаще из-за конструктивных особенностей системы или по экономическим соображениям (легче – полная замена оборудования).
Износ:
•физический. Обусловлен частично потерей работоспособности, иногда полная потеря работы (выход – ремонт);
•моральный (устаревание). Функциональное устаревание – потеря стоимости, вызванная появлением новых технологий (или из-за технологического и/или технического прогресса).
Категории функционального устаревания:
1)технологический износ – связан с избытком капитальных затрат;
2)операционный износ – связан с избытком эксплуатационных расходов;
3)экономическое устаревание (внешнее) – появляется из-за внешних по отношению к технической системе (ТС) причин и приводит к недоиспользованию. Примеры: экономические и внешне-отраслевые факторы, сокращения спроса и/или предложения.
Методы определения величины физического износа.
1. Экспертные методы основываются на суждении о фактическом состоянии объекта, исход из внешнего вида, условий эксплуатации и других факторов. При этом важны: эксперты и совместимость их мнений; шкала оценки.
16
А. Метод эффективного возраста. Эффективное время работы (возраст) определяется состоянием и полезностью объекта, может быть величина наработки за время до момента экспертизы. Эффективный возраст определяется в соответствии с выражением
Тэф =Тн −Тост, |
(4.1) |
где Тн – нормативный срок службы (назначенный или предельный), |
Тост – |
остающийся срок службы – предполагаемое количество лет до снятия с эксплуатации – предполагаемая наработка (определяется экспертом).
Коэффициент физического износа определяется как: |
|
||||
η |
|
= |
Тэф |
100%. |
(4.2) |
|
|
||||
физ |
|
Тн |
|
||
Б. Метод экспертизы состояния. Важна оценочная шкала. Суммарный |
|||||
коэффициент износа определяется по следующей формуле: |
|
||||
|
η∑ = ∑ηiai , |
(4.3) |
|||
где ai – весомость мнения эксперта. |
|
|
|
||
2. Экономико-статистические методы.
А. Метод потери прибыльности. Допущение: увеличение физического износа пропорционально снижению чистой прибыли от эксплуатации ТС, как показано в выражении:
η= |
П0 − П1 |
100%, |
(4.4) |
|
|||
|
П0 |
|
|
где П0 – прибыль от эксплуатации абсолютно нового оборудования; П1 –
прибыль от эксплуатации оборудования на момент оценки состояния. 3. Экспериментально-аналитические методы.
Методы данной группы требуют проведения испытаний и наличие различной документации.
А. Метод изменения потребительских свойств отражает зависимость потребительских свойств от физического износа. В результате физического износа потребительские свойства (например, параметры, характеристики, производительность, точность, ремонтопригодность и другие показатели качества) снижаются на некоторую величину.
Изменение i-го потребительского свойства представлено в следующем выражении:
17
∆ПС = |
ПСномi −ПСфактi |
. |
(4.5) |
|
|
||||
i |
ПСномi |
|
||
|
|
|
||
В соответствии с 4.5 коэффициент физического износа определяется |
||||
следующим выражением: |
|
|
|
|
ηфиз = |
N |
|
||
∑ ∆ПСi αi , |
(4.6) |
|||
|
|
n =1 |
|
|
где N – количество рассматриваемых свойств; αi – весомость i-го потребительского свойства (∑αi =1).
Б. Метод поэлементного расчета. Износ отдельных элементов определяется следующим выражением:
η |
|
N |
η |
s , |
(4.7) |
∑физ |
= ∑ |
||||
|
i=1 |
физi |
i |
|
где si – коэффициент, связанный со стоимостью (∑si =1), – отношение себестоимости i-го узла к себестоимости объекта в целом (см. 4.8), а ηфизi опре-
деляется, например, по методу эффективного возраста (4.1):
s = |
Ci |
, |
(4.8) |
|
|||
i |
C |
|
|
|
|
||
где Ci – себестоимость i-го узла; С – себестоимость объекта в целом.
В. Прямой метод определения износа. Применяется, когда известна стоимость нового оборудования (Цнов) и затраты, необходимые для доведения
объекта до состояния нового (Знов): |
|
|
|
|
η |
= |
Знов |
. |
(4.9) |
|
||||
физ |
|
Цнов |
|
|
Коэффициент торможения цены (коэффициент Чилтона n). Характе-
ризует недоиспользование оборудования, когда его полезность меньше, чем могла бы быть. В результате недоиспользования стоимость оборудование снижается. Данный коэффициент показывает величину недоиспользования из-за устаревания.
В зависимости от реальной P (по результатам экспериментов) и расчетной производительности оборудования p (в соответствии с документацией) определяют коэффициент функционального устаревания:
18
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
n |
|
|
||
|
ηф.устар |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
(4.10) |
||||
|
= |
|
− |
|
|
|
100%. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент экономического устаревания определяется как: |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
N |
реал |
n |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
η |
эк.устар |
= |
|
1− |
|
|
|
|
|
|
100%, |
(4.11) |
||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Nном |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Nном – номинальная производительность; |
Nреал – реальная производи- |
|||||||||||||
тельность.
Эксплуатационный износ определяется комплексным методом на основе коэффициентов физического, функционального и экономического устаревания:
|
|
ηэксп = α1 ηфиз + α2 ηфункц + α3 ηэк.устар. |
(4.12) |
|||||||
|
Выполнение работы. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Объект расчета – токарно-винтовые станки. |
|
|
|
||||||
|
Исходные данные представлены в табл. 4.1. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еi |
Xi доп , |
Xiфакт , |
αi |
|
εi |
Yi доп, |
Yiфакт , |
|
αi |
|
мкм |
|
мкм |
|
мкм |
мкм |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Е1 |
10 |
11 |
|
0,35 |
|
ε1 |
30 |
31 |
|
0,15 |
Е2 |
10 |
10 |
|
0,2 |
|
ε2 |
8 |
10 |
|
0,2 |
Е3 |
30 |
29 |
|
0,2 |
|
ε3 |
10 |
9 |
|
0,15 |
Е4 |
9 |
8 |
|
0,1 |
|
ε4 |
12 |
11 |
|
0,2 |
Е5 |
10 |
9 |
|
0,1 |
|
ε5 |
20 |
20 |
|
0,15 |
Е6 |
18 |
17 |
|
0,05 |
|
ε6 |
16 |
15 |
|
0,15 |
|
Обозначения, приведенные в табл. 4.1: |
|
|
|
|
|||||
|
• Еi – точностные характеристики: |
|
|
|
|
|
||||
|
o |
Е1 – отклонение от круглости; |
|
|
|
|||||
|
o |
E2 – постоянство диаметра; |
|
|
|
|
||||
|
o |
E3 – плоскость торцевой поверхности детали; |
|
|
||||||
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E5 |
– точность нарезания шага резьбы; |
|
|
|
|||||
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
19
•εi – показатели геометрии станка.
o ε1 – прямолинейность продольного перемещения; o ε2 – радиальное биение;
o ε3 – торцевое биение; o ε4 – осевое биение; o ε5 – параллельность;
o ε6 – перпендикулярность;
• Xi доп – максимально допустимые значения лежат в интервале
0;Xi доп , все значения, что вне интервала – говорит о наличии факта износа.
•Xi факт – фактическое значение показателя.
•Коэффициент Чилтона n = 0,7
•P = Nреал =50 шт./ смен.
•Nном = 66шт./ смен.
•α1 = 0,55;α2 = 0,35;α3 = 0,10.
Полужирным шрифтом в табл. 4.1 выделены фактические значения, характеризующие ситуации износа.
Соответственно ∆ПСi по (4.5) благоразумно рассматривать только для
них, что и представлено в табл. 4.2. Так как для других значений не наблюдается ситуации износа, их исключаем из рассмотрения (обнуляем).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
∆ПСХ |
i |
= |
Xi факт − Xi доп |
|
∆ПСХi αi |
∆ПСY |
= |
Yi факт −Yi доп |
|
∆ПСYi bi |
||||||
|
Xi доп |
Yi доп |
||||||||||||||
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
0,100 |
|
|
|
0,035 |
|
|
0,033 |
|
|
|
0,005 |
||
|
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
|
|
0,250 |
|
|
|
0,050 |
||
|
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
||
|
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
||
|
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
||
|
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
|
|
0,000 |
|
|
|
0,000 |
||
ηфиз = (∑∆ПС |
Хi |
α |
)100% |
3,5 % |
ηфиз = |
(∑ |
∆ПС |
α |
)100% |
|
5,5 % |
|||||
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
Yi |
i |
|
|
|||
Общий коэффициент физического устаревания берем как среднее коэффициентов физического устаревания по группам:
20