Для определения амплитуды напряжений, возникающих на поверхностях деталей и металлоконструкций машин при циклическом нагружении, выявления мест концентрации напряжений и разрушения несущих элементов после их стендовых или эксплуатационных испытаний, разработаны оригинальные методики, базирующиеся на обработке информации с датчиков деформаций интегрального типа (ДДИТ),-оригинальных средств регистрации циклических деформаций.
Датчики деформаций интегрального типа:
- металлическая фольга, получаемая по специальной технологии / 1 / (размер исходного листа фольги для изготовления ДДИТ требуемой конфигурации 50*50 мм, толщина 10…30 мкм);
- в результате воздействия циклических деформаций структура материала датчика изменяется и на поверхности датчиков возникает внешний эффект, - «темные пятна» ( к настоящему времени разработано шесть / 1,2 / различных способов оценки реакции датчиков);
- регистрация показаний ДДИТ осуществляется с помощью цифровых оптических средств;
- в отличие от электротензорезисторов, ДДИТ не имеют электропроводов и каких-либо коммутационных устройств;
- погрешность оценки амплитуды циклических деформаций (напряжений) не более 5%;
- свойства металлической фольги во всех направлениях одинаковые, поэтому ДДИТ ориентировать на поверхности детали не нужно, как таковой базы измерения ДДИТ не имеют, достигнутая локальность измерения деформаций с помощью ДДИТ – на участке поверхности до 0,1 мм;
- позволяют устанавливать места концентрации напряжений на поверхностях деталей в реальных условиях их работы при температуре до 100 град. (предельная температура используемого клея Циакрин ЭО );
- для диапазона изменения амплитуд циклических напряжений, имеющего место при ресурсных испытаниях деталей, ДДИТ реагируют при одной и той же величине поврежденности материала деталей;
- позволяют устанавливать места вероятного разрушения деталей и получать данные для построения методик прогнозирования ресурса детали или металлоконструкции нефтепромысловых машин и оборудования после кратковременных их испытаний.
Разработанные методики применения ДДИТ позволили:
- определить оптимальную продольную (бочкообразную) модификацию зубьев колес планетарной коробки трактора Т-330, приводящую к максимальному снижению концентрации напряжений по длине основания зубьев; результаты получены после 1 часа обкатки коробки передач под нагрузкой на стенде в ЧФ НАТИ;
- сопоставить работоспособность центральной шестерни серийной и опытной конструкций бортового редуктора тягача АО «Русич» после его пробега в 1200 км;
- оценить влияние погрешностей изготовления и монтажа на несущую способность передач с зацеплением Новикова ДЛЗ, осуществить индивидуальную аттестацию редукторов по результатам их кратковременных обкаточных испытаний с ДДИТ (АО «Редуктор»);
- выявить места вероятного разрушения рамы экспериментального автобуса АК КАВЗ после его пробега (в груженом состоянии) 270 км, в не груженом – 1000 км;
- прогнозировать места и сроки разрушения боковых рам, подрессорных балок, корпусов автосцепок тележки полувагона в процессе их усталостных испытаний в условиях ПО «Уралвагонзавод» на пульсаторе;
- получить данные о величине амплитуд напряжений в исследуемых местах рамы спортивного автомобиля КАМАЗ-49250 при ее усталостных испытаниях путем циклического закручивания на стенде МТS 966.11 в условиях НТЦ АО КАМАЗ;
- оценить напряженно-деформированное состояние разгруженных полуосей спортивного автомобиля КАМАЗ после прохождения трассы Париж-Дакар; определить эквивалентный крутящий момент и эквивалентное число циклов нагружения полуосей для трассы Париж-Дакар, а также восстановить нагруженность главных передач спортивных автомобилей КАМАЗ;
- определить в процессе эксплуатации 16 мостовых кранов места металлоконструкций с наибольшей интенсивностью накопления усталостных повреждений и оценить остаточный ресурс работы металлоконструкций кранов, имеющих длительный (свыше 30 лет) период эксплуатации.
На разработанные средства (ДДИТ) и методы получено около тридцати авторских свидетельств, три патента РФ. Датчики использовались при конструкторской и технологической доработке деталей и узлов машин на различных заводах и предприятиях страны ( Тульский машиностроительный завод им.Рябикова, ПО «Кировский завод», ПО «Завод им. Малышева», Чебоксарский завод промышленных тракторов, АО ГАЗ и др.). На основании выполненных исследований защищены 7 кандидатских и 2 докторские диссертации.
В настоящее время начат цикл работ по использованию ДДИТ для оценки нагруженности и диагностики усталости (остаточного ресурса) ряда машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности (исследование концентрации в сварных швах трубопровода, диагностика накопленных повреждений в элементах станка-качалки). Применение ДДИТ позволит получать оценку нагруженности и остаточного ресурса деталей и оборудования в реальных условиях эксплуатации и, тем самым, получать данные для расчета надежности исследуемых объектов.