第六章 机器设备的寿命估算
实务篇 第6章 机器设备评估
包括技术鉴定、使用 情况鉴定、质量鉴定 及磨损程度鉴定等
01.05.2021
第二节 成本法在机器设备评估中的应用
成本法是通过估算被评估机器设备的重置 成本和各种贬值，用重置成本扣减各种贬 值作为资产评估价值的一种方法。
它是机器设备评估中最常使用的一种方法。
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2．观察法的基本思路及过程
首先确定和划分不同档次成新率的标准。 简便易行的办法是“先定两头”；
然后再根据设备评估的精细程度要求，在 全新设备与报废设备之间设若干档次，并 规定不同档次的经济技术参数标准。
下表是一张机器设备成新率评估参考表。
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机器设备成新率评估参考表
（1）机器设备属于固定资产，具有固定资产单 价高、使用时间长的特点；----评估时，主要以 单台、单件（套）为评估对象。
（2）机器设备属于有形资产，但常常兼含无形 资产的价值；
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（3）机器设备属于动产，可移动、分布广， 情况复杂；------防漏评、重评。
（4）机器设备的价值补偿和实物补偿不同时 进行；------评估时，不能单依靠设备价值转移 确定成新率，还应考虑设备的补偿和使用情况， 通过技术检测手段来确定其损耗。
一、基本公式
实体性贬值
机器设 机器设备评估值＝ 备重置 —
成本
功能性贬值 经济性贬值
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或
＝
机器设备 重置成本
×
综合成新率
成本法的适用范围
1．继续使用前提下的机器设备评估； 2．继续使用前提下不具有独立获利
能力的单台设备或其他设备的评估； 3、非继续使用前提下，需要作成本
设备运行时间与寿命预测
设备运行时间与寿命预测设备的运行时间和寿命预测是工程领域中的一个重要课题。
准确预测设备的运行时间和寿命可以帮助企业制定合理的维护计划，提高设备的利用率和可靠性，降低生产成本，延长设备的使用寿命。
本文将介绍设备运行时间与寿命预测的方法和应用，并探讨其在工程实践中的意义。
一、设备运行时间预测方法1. 统计方法统计方法是设备运行时间预测中常用的方法之一。
通过对大量历史数据进行统计分析，建立数学模型，预测设备的运行时间。
常用的统计方法包括回归分析、时间序列分析等。
回归分析可以通过建立设备运行时间与各种因素之间的关系模型，预测设备的运行时间。
时间序列分析则是通过对设备运行时间序列数据进行分析，找出其中的规律性，预测未来的运行时间。
2. 物理模型方法物理模型方法是基于设备的工作原理和物理特性，通过建立数学模型来预测设备的运行时间。
物理模型方法需要深入了解设备的结构和工作原理，对设备的各种参数进行测量和分析，建立相应的数学模型，并通过模拟和计算来预测设备的运行时间。
物理模型方法通常需要较高的专业知识和技术水平，但预测结果更加准确可靠。
二、设备寿命预测方法设备寿命预测是指对设备的使用寿命进行预测和评估。
设备的寿命预测可以通过多种方法来实现。
1. 统计分析法统计分析法是设备寿命预测中常用的方法之一。
通过对大量设备的寿命数据进行统计分析，建立寿命分布模型，预测设备的寿命。
常用的统计分析方法包括可靠性分析、生存分析等。
可靠性分析通过对设备的故障数据进行统计和分析，得出设备的可靠性指标，从而预测设备的寿命。
生存分析则是通过对设备寿命数据进行分析，建立寿命分布模型，预测设备的寿命。
2. 加速寿命试验法加速寿命试验法是一种通过加速设备的老化过程，来预测设备寿命的方法。
通过对设备进行一系列的加速老化试验，获取设备在短时间内的寿命数据，然后利用寿命模型进行寿命预测。
加速寿命试验法可以大大缩短试验时间，提高预测准确度。
三、设备运行时间与寿命预测的应用设备运行时间与寿命预测在工程实践中有着广泛的应用。
机器设备寿命估算第六章
• 【小结】 应力和应变、力和变形成线性关系的最大 比例极限 应力，用σp表示 保持弹性变形的最大应力，超过它就不再 仅仅是弹性变形，还有塑性变形，用σe 弹性极限 表示 开始出现屈服现象的应力，所谓屈服，就 屈服极限 是负荷不再增加，但试件还在继续伸长 的这种现象。屈服极限用σs表示 材料拉断前的最大应力，也叫做抗拉强度， 强度极限 用σb表示 断裂负荷 试件断裂处的负荷
•
【例6－3】45号钢制圆杆承受拉伸载荷， 材料的屈服极限，安全系数nS＝4，试计算 该圆杆的直径。
• 『正确答案』
可取圆杆的直径为30mm。
• 【2011考题· 单选题】疲劳强度设计中，一 般用（ ）进行疲劳强度的验算。 A.屈服极限 B.屈服极限除以安全系数得到的许用 应力 C.强度极限除以安全系数得到的许用 应力 D.安全系数表示的强度判断
• 【例题· 单选题】低碳钢材料受轴向静拉力， 当应力小于（ ）时，轴向应变与应力成 线性关系。 A.屈服极限 B.比例极限 C.弹性极限 D.强度极限
• （四）许用应力
许用应力是机械设计中，允许零件或构件承 定义 受的最大应力值。 对于塑性材料（大多数结构钢、铝合金等）： 公式 对于脆性材料（高强度钢、铸铁等）：
• （二）应变 1.应变是外力作用引起的形状和尺寸的 相对改变，是一个相对数。 2.当外力去掉以后，物体能完全恢复到 原来的状态，那么这就叫做弹性应变；如 果只能部分恢复到原来的状态，那么残留 下来的那一部分变形称为塑性应变。 【提示】与正应力对应的是线应变， 与切应力对应的是角应变。
• （三）材料强度 图6－2所示为低碳钢试棒在受轴向静 拉力时，轴向负荷P与绝对轴向变形Δl的关 系曲线。
• 【小结】疲劳极限的数值不仅和材料有关， 还和循环特征有关，对称循环条件下，最 容易发生疲劳破坏，相应的疲劳极限值最 低，脉动循环好一点，所以，对一种材料 的疲劳极限通常用ζr表示，r这个下标代表 循环特征，具体来说，对称循环时，材料 的疲劳极限用ζ－1表示，而脉动循环时， 材料的疲劳极限用ζ0表示，ζ－1小于ζ0。 （2）疲劳极限曲线
机电设备评估基础-机器设备寿命估算_真题-无答案
机电设备评估基础-机器设备寿命估算(总分116,考试时间90分钟)一、单项选择题1. 某零件设计使用寿命10年，设计时考虑两种交变载荷P1和P2，对应的疲劳极限分别为103和105，P1出现的频度为30%，P2出现的频度为70%。
而实际使用时，P1出现的频度为70%，P2出现的频度为30%。
若每天总使用次数不变，估计零件的实际使用寿命为( )年。
A. 1.42B. 3.25C. 4.37D. 6.502. 下列因素中，肯定不会影响设备自然寿命的因素是( )。
A. 第Ⅰ种有形磨损B. 第Ⅱ种有形磨损C. 第Ⅰ种无形磨损D. 腐蚀3. 45号钢，材料的屈服极限为300MPa，强度极限为450MPa，断裂极限为380MPa，比例极限为280MPa，设计安全系数为4，用该材料设计圆杆，其直径至少达到( )mm才可以满足承受拉伸载荷Q=5×104N的要求。
A. 32.8B. 29.2C. 28.2D. 35.74. 对于大多数结构钢，其疲劳极限( )它的静强度极限。
A. 略小于B. 远小于C. 略大于D. 远大于5. 下面( )阶段磨损速度最慢。
A. 初期磨损B. 正常磨损C. 急剧磨损D. 正常和急剧磨损6. 下列表述中，不正确的是( )。
A. 交变应力的最大应力大于疲劳极限时，所进行的疲劳强度计算称为有限寿命计算B. 材料的疲劳极限除与材料本身有关以外，还与交变应力的循环特征有关C. 有限寿命疲劳极限小于疲劳极限D. S—N曲线的斜直线部分可以用下面的方程表示σmN=C7. 裂纹扩展速度与( )成反比例关系。
A. 应力强度因子B. 循环应力C. 温度D. 加载频率8. 设备的技术寿命缩短是因为( )。
A. 第Ⅰ种有形磨损B. 第Ⅱ种有形磨损C. 第Ⅰ种无形磨损D. 第Ⅱ种无形磨损9. 设备的正常磨损寿命应该是( )。
A. 初期磨损阶段和正常磨损阶段之和B. 正常磨损阶段与急剧磨损阶段之和C. 初期磨损阶段与急剧磨损阶段之和D. 初期、正常、急剧磨损阶段之和10. 如果σm=0，σn=100Mpa，r=( )。
设备使用年限评估
设备使用年限评估在现代工业生产和日常生活中，设备是不可或缺的重要组成部分。
无论是工厂里的大型生产设备，还是办公室里的办公设备，又或是家庭中的各种电器，它们都在各自的领域发挥着关键作用。
然而，随着时间的推移，设备会逐渐老化、磨损，性能也会下降。
为了确保设备的安全、可靠运行，同时合理规划设备的更新和维护策略，对设备使用年限进行评估就显得尤为重要。
设备使用年限的评估并非简单地根据购买时间来判断，而是一个涉及多方面因素的复杂过程。
首先，设备的类型和用途是影响使用年限的重要因素之一。
例如，一些高精度的医疗设备，由于其对准确性和稳定性的要求极高，使用年限可能相对较短；而一些结构简单、功能单一的普通机械加工设备，使用年限则可能较长。
设备的制造质量和工艺水平也对其使用年限有着直接的影响。
优质的材料、先进的制造工艺和严格的质量控制，能够使设备在使用过程中更加耐用，减少故障和损坏的发生。
相反，制造质量不佳的设备可能在较短的时间内就出现各种问题，影响正常使用。
设备的使用环境同样不容忽视。
在恶劣的环境条件下，如高温、高湿、高粉尘等，设备的零部件更容易受到腐蚀和损坏，从而缩短使用年限。
而在相对良好的环境中，设备的使用寿命则可能得到一定程度的延长。
设备的维护和保养情况也是评估使用年限的关键因素。
定期的维护保养，包括清洁、润滑、检查、更换易损件等，可以有效地延长设备的使用寿命。
相反，如果设备长期缺乏维护，小问题可能逐渐积累成大故障，导致设备提前报废。
在评估设备使用年限时，还需要考虑技术进步的因素。
随着科技的不断发展，新的技术和设备不断涌现，可能使现有的设备在性能、效率等方面逐渐落后。
尽管设备本身还能正常运行，但从经济和技术的角度来看，可能已经不再具有继续使用的价值。
对于机械设备来说，零部件的磨损程度是评估使用年限的重要依据。
通过对关键零部件的检测和分析，如轴、齿轮、轴承等，可以判断设备的整体状况。
如果零部件的磨损超过了允许的限度，即使设备的主体结构还完好，也可能需要考虑更新。
设备经济寿命计算
设备经济寿命计算
【原创版】
目录
1.设备经济寿命的概念
2.设备经济寿命的计算方法
3.设备经济寿命的考虑因素
4.设备经济寿命的应用
正文
设备经济寿命是指设备从投入使用开始，到因继续使用在经济上不合理而被更新所经历的时间。
它取决于设备的初始价格、维修费用、运行成本和设备报废时的残值。
设备的经济寿命计算公式为：
设备经济寿命 = √(2 ×初始价格×维修费用×运行成本÷设备报废时的残值)
其中，初始价格是指设备购置时的价格，维修费用是指设备使用期间的维修费用，运行成本是指设备使用过程中的能源消耗、材料消耗等直接成本，设备报废时的残值是指设备报废时能够回收的价格。
设备的经济寿命取决于多个因素。
首先，设备的价格是影响经济寿命的重要因素。
一般来说，价格越高，经济寿命就越长。
其次，设备的维修费用也会影响经济寿命。
如果设备的维修费用高，那么经济寿命就会相应缩短。
再次，设备的运行成本也会影响经济寿命。
如果设备的运行成本高，那么经济寿命就会相应缩短。
最后，设备报废时的残值也会影响经济寿命。
如果设备报废时的残值高，那么经济寿命就会相应延长。
设备经济寿命的应用主要体现在设备更新决策上。
当设备的经济寿命结束时，继续使用设备在经济上就不合理了，需要进行设备更新。
设备更新不仅可以提高生产效率，还可以节约运行成本，从而提高企业的经济效
益。
一建设备经济寿命计算公式
一建设备经济寿命计算公式一、引言设备经济寿命是指设备在正常运行和维护条件下可以使用的时间。
对于企业来说，正确估计设备的经济寿命对于制定合理的设备更新和更换计划至关重要。
本文将介绍一种常用的设备经济寿命计算公式，并探讨其应用和限制。
二、设备经济寿命计算公式设备经济寿命计算公式是根据设备的购置成本、预计年度使用时间、年度运营成本和折旧率等因素综合考虑得出的。
一般而言，设备经济寿命计算公式可以表示为：经济寿命 = 购置成本 / (预计年度使用时间× 年度运营成本 - 折旧率)其中，购置成本是指设备的购买费用；预计年度使用时间是指设备在一年内的有效使用时间，一般以小时为单位；年度运营成本是指设备在一年内的运营维护费用，包括人工费用、能源消耗、维修费用等；折旧率是指设备在一年内的价值损耗比例。
三、应用和限制1. 应用范围设备经济寿命计算公式适用于各种类型的设备，包括生产设备、办公设备、运输设备等。
通过计算设备的经济寿命，企业可以更好地制定设备更新和更换计划，提高设备的使用效率和生产效益。
2. 计算要点在使用设备经济寿命计算公式时，需要注意以下几个要点：（1）准确估计购置成本：购置成本是计算经济寿命的重要指标，应准确估计设备的购买费用，包括设备本身的价格以及安装、调试等附加费用。
（2）合理预计年度使用时间：预计年度使用时间应根据设备的实际运行情况和使用需求进行合理估计，过高或过低的估计都会对计算结果产生影响。
（3）全面考虑年度运营成本：年度运营成本包括设备的运行维护费用，需要全面考虑人工费用、能源消耗、维修费用等因素，以便更准确地计算设备的经济寿命。
（4）正确确定折旧率：折旧率是设备经济寿命计算中的重要参数，应根据设备的使用寿命和预计价值损耗情况进行合理确定。
3. 限制和局限性设备经济寿命计算公式在应用中存在一定的限制和局限性：（1）无法考虑设备的技术更新和市场变化：设备的技术更新和市场变化可能会影响设备的经济寿命，但计算公式无法完全考虑这些因素。
工程经济学-虞晓芬-第六、七、八、九章
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
技术经济学科
设备的磨损及磨损规律
设备磨损、补偿与折旧
设备更新决策
设备租赁分析
技术经济学科
设备的磨损及磨损规律
设备磨损、补偿与折旧
设备更新决策
设备租赁分析
技术经济学科
设备磨损的补偿方式
计算的。这也是一种典型的加速折旧法。
在第m年年末的折旧额Dm的表达式为：
Dm ( Pm 1 Dm 1) d
S 2(1 ) P 100% 以资产原值为基础时，年折旧率d为： d ND
技术经济学科
式中：P m-l ——第m－l年年末的资产净值，元； D m-1——第m－l年年末的折旧额，元。
第Ⅱ种无形磨损是由于科学技术的进步，不断创 新出性能更完善、效率更高的设备，使原有设备 相对陈旧落后，其经济效益相对降低而发生贬值。
技术经济学科
设备的磨损及磨损规律
设备磨损、补偿与折旧
设备更新决策
设备租赁分析
价格 主频
主频（兆赫兹）
历年主流电脑价格
价格（元）
14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
技术经济学科
直线折旧法
设备磨损、补偿与折旧
设备更新原值为基础，每期折旧率d
的表达式：
D 1 S / P d 100％ 100％ P ND
技术经济学科
直线折旧法
设备磨损、补偿与折旧
设备更新决策
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第六章机器设备的寿命估算
知识框架
第一节磨损寿命
一、典型的磨损过程
【提示】由设备磨损规律的分析可知：
1.如果设备使用合理，加强维护，可以延长设备正常使用阶段的期限，保证加工质量并提高经济效益。
2.对设备应该进行定期检查。
为了避免使设备遭到破坏，在进入第三阶段之前就进行修理，不是等到发生急剧磨损后才修理。
阶段特点磨损方程
初期阶段时间很短，磨损速度很快。
S=S min+t（S0-S min）/△t
（Ⅰ）（0≤t≤△t1）
正常阶段（Ⅱ）磨损速度缓慢，情况稳定，磨损量随时间均匀的增加，
二者成为线性关系，曲线中的AB段是一条斜直线。
S=S0+（t-△t1）·tga
=S0+（t-△
t1）·
△t1≤t≤△t1+△t2
急剧阶段（Ⅲ）磨损速度加快，磨损量急剧上升，造成机器设备的精度、技术性能和生产效率明显下降
—
第二节疲劳寿命理论及应用
一、材料强度的衡量指标
比例极
限
应力和应变、力和变形成线性关系的最大应力，用σp表示
弹性极限保持弹性变形的最大应力，超过它就不再仅仅是弹性变形，还有塑性变形，用σe 表示
屈服极限开始出现屈服现象的应力，所谓屈服，就是负荷不再增加，但试件还在继续伸长的这种现象。
屈服极限用σs表示
强度极
限
材料拉断前的最大应力，也叫做抗拉强度，用σb表示
断裂负
荷
试件断裂处的负荷
二、许用应力
定义许用应力是机械设计中，允许零件或构件承受的最大应力值。
公式
对于塑性材料（大多数结构钢、铝合金等）：
对于脆性材料（高强度钢、铸铁等）：
三、疲劳及疲劳寿命
【提示】根据应力循环次数分为高周疲劳和低周疲劳，在机械工程中最常见的疲劳是高周疲劳。
锅炉受到的是低周疲劳。
【小结1】水平起始点M对应的应力值σ叫做疲劳极限。
①疲劳极限：是可以承受无限次应力循环而不会发生疲劳破坏的最大应力。
②疲劳极限比材料静强度极限要低得多。
【小结2】对应M点的横坐标叫做循环基数，用符号N0来表示，N0一般是10，但是对于具体的材料、具体的循环特征，N0有所不同。
①在N0点右边的部分，是无限寿命区，如果承受的应力小于疲劳极限，试件就可以承受无限次应力循环而不发生疲劳破坏；
②N0点左边的区域为有限寿命区，又称为条件疲劳极限，即当材料所承受的最大应力大于它的疲劳极限时，只能承受有限次应力循环，而不能是无限次。
③N低于104～105时对应的有限寿命区称为低周疲劳区。
④在有限寿命区，应力和循环次数的关系用方程σm N＝C来表示。
【提示】S－N曲线是由标准试件测试得出的，对于实际零件尺寸和表面状态与试件有差异，常存在由圆角、键槽等引起的应力集中，所以，在使用时必须引入应力集中系数K、尺寸系数ε、和表面系数β。
四、循环应力的特性
循环应力特点
对称循环应力循环特征r等于－1；最大应力和最小应力大小相等，符号相反；平均应力等于0；应力幅等于最大应力。
脉动循环应力循环特征r等于0；应力幅等于平均应力，都等于二分之一最大应力；最小应力等于0。
静应力循环特征r等于＋1；最大应力等于最小应力，等于平均应力；应力幅等于0
【小结】疲劳极限的数值不仅和材料有关，还和循环特征有关，对称循环条件下，最容易发生疲劳破坏，相应的疲劳极限值最低，脉动循环好一点，所以，对一种材料的疲劳极限通常用σr表示，r这个下标代表循环特征，具体来说，对称循环时，材料的疲劳极限用σ－1表示，而脉动循环时，材料的疲劳极限用σ0表示，σ－1小于σ0。
（1）A点表示对称循环条件下的疲劳极限；
（2）B点表示σα接近于0时的疲劳极限；
（3）C点表示脉动循环的疲劳极限。
【提示1】曲线上各点的疲劳寿命相等，这些曲线也称等寿命曲线。
【提示2】工程上，常将这条曲线简化为ACB折线，或者直接简化为AB折现，虽降低了计算精确度，但更趋于安全。
五、疲劳极限
考虑零件的应力循环特征、尺寸效应、表面状态应力集中等因素的零件疲劳极限。
有效应力集中系数K 指在相同试验条件下，光滑试件与有应力集中的试件的疲劳极限之比（其确定方法有实验法和计算法两种）。
尺寸系数
ε
在相同情况下，尺寸为d的零件的疲劳极限与标准试件的疲劳极限之比。
表面状态系数β经过某种加工的零件的疲劳极限与标准试件的疲劳极限之比。
表面粗糙度的值高于标准试件时β＜1.0；用表面强化方法，如表面热处理和表面冷加工硬化等，可使β大于1.0。
不对称循环度系数Ψ指应力循环特征对疲劳极限的影响系数，Ψσ、Ψτ分别表示弯曲和扭转时的情况
六、疲劳损伤积累理论
当零件所受的应力高于疲劳极限时，每一次应力循环都会对零件造成一定量的损伤，这种损伤是可以积累的；当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳破坏。
线性损伤积累理论认为，每一次循环载荷所产生的疲劳损伤是相互独立的，总损伤是每一次疲劳损伤的线性累加（帕姆格伦—迈因纳定理）。
损伤率达到100%时，发生疲劳损坏。
令N为以循环数表示的疲劳寿命，上式可以改写为：
第三节损伤零件寿命估算
一、疲劳断裂的基本过程
裂纹萌生阶段成核10-3mm～10-4mm，第一阶段
亚临界扩展阶段微观裂纹扩展10-2mm～10-1mm，第二阶段
宏观裂纹扩展1mm～临界裂纹尺寸，第三阶段
断裂第四阶段
二、影响裂纹扩展的其他因素
应力强度因子幅度ΔK是影响裂纹扩展的主要参数。
除此之外，还有很多因素对裂纹的疲劳扩展有影响：
应力循环
特征
对裂纹扩展速度影响比较大。
加载频率当Δk值比较高时，裂纹扩展速度和加载频率成反比关系。
温度影响对深埋裂纹，当温度低于蠕变温度时，对裂纹扩展速度无明显影响；对表面裂纹，高温对裂纹扩展速度影响比较大
第四节机器设备的经济寿命估算
设备的经济寿命（最佳更新期）估算，常用的方法有最小平均费用法、低劣化数值法和最大收益法。
（一）最小平均费用法
年均使用成本：
（二）低劣化数值法。