Coefficient de friction dans la tension des tirages de câble due aux courbures des conduits

Équations de tirage pour les sections de conduit droites et les coudes de conduit. Vous découvrirez également la théorie de la friction appliquée et les tests multiplis.

Définition du coefficient de friction

Le CDF est une mesure de la résistance du frottement face au mouvement.  Il est calculé en mesurant la force nécessaire pour faire glisser un objet sur une surface.  Lors du tirage de câbles, le CDF varie en fonction des matériaux des gaines de câbles et du conduit, de l’état du conduit, de la température et, bien sûr, du choix du lubrifiant.  Dans le cas du tirage de câbles, la mesure de friction est la plus utile lorsqu’elle est développée à partir du tirage de câbles réels dans des conduits pour imiter les conditions sur le terrain.

Équations de tirage – sections de conduit droites

L’estimation de la tension basée sur le CDF est calculée en utilisant les équations de tirage du câble. Comme nous l’avons vu précédemment, l’équation de base pour une section de tirage droite ressemble à ceci :

Équation de la section droite
Conduit droit : Tde sortie = Td’entrée + LWμ
Où :
  Tde sortie = Tension de sortie
  Td’entrée = Tension d’entrée
  L = Longueur du parcours droit
  W = Poids du câble (par longueur)
  μ = Coefficient de friction

 

Notez que la tension est additive en fonction de la tension d’entrée, du poids du câble et de la friction.

Équations de tirage – courbures de conduits

La force nécessaire pour tirer un câble augmente de manière différente lorsqu’il est tiré dans une section de conduit courbée. Cette force dépend de la tension à l’entrée de la courbe (tension d’entrée), ainsi que de l’angle de la courbure et de la friction. La force ajoutée autour d’une courbe prend la forme de « l’équation du cabestan ».

Équation de la section courbée
Courbure du conduit : Tde sortie = Td’entrée * eμθ
Où :
  Tde sortie = Tension de sortie
  Td’entrée = Tension d’entrée
  μ = Coefficient de friction
  θ = Angle de courbure (radians)
  e = Logarithme naturel

 

Application quotidienne de la théorie de la friction

      Un cabestan multiplie la force de traction

Le style d’équation tire son nom de la mécanique d’un cabestan.  La force de charge avec l’utilisation d’un cabestan peut être considérablement accrue en augmentant le nombre d’enroulements (θ), la surface de friction sur le tambour (μ), ou en augmentant la force de maintien.

Mais lorsque l’on tire un câble dans une courbe, l’angle de courbure, le coefficient de friction et la tension d’entrée sont établis et déterminent la tension de traction.

En regardant l’équation, nous voyons que la tension d’entrée est multipliée par le facteur eμθ. Pour un CDF de 0,10 et une courbure de 90 degrés, le facteur de multiplication est de 1,17.  Mais pour un CDF de 0,80 et une courbure de 90 degrés, le facteur est de 3,51.  Ainsi, le CDF le plus bas ajoute 17 % à la tension d’entrée tandis que le plus haut ajoute 251 %.  De petites variations de μ (coefficient de friction) ont un effet significatif sur la tension de courbure. Des coefficients de friction précis sont nécessaires pour obtenir la meilleure corrélation entre la tension calculée et la tension mesurée sur le terrain.

Utilisation d’un test multicourbures pour mesurer le CDF

Le tableau de friction de Polywater est un moyen rapide de mesurer le CDF entre différentes surfaces utilisant une grande variété de lubrifiants.  Nos méthodes d’essai multicourbures permettent de mesurer des effets supplémentaires. Un test multicourbures permet de mesurer dans quelle mesure le lubrifiant reste enduit lorsque le câble se déplace dans les courbes du conduit. Nous avons utilisé ce test pour étudier la quantité de lubrifiant, le remplissage du conduit, le tirage dans l’eau et le tirage de plusieurs câbles.

Dans un test multicourbures, un poids est ajouté au câble pour produire une tension d’entrée connue. Le câble est tiré à travers une série de courbes à l’aide d’un moteur à vitesse constante, et la tension de tirage est mesurée à l’aide d’une cellule de charge. Ces données de tension sont mesurées à intervalles réguliers, généralement toutes les demi-secondes. La force nécessaire pour tirer le câble dans les courbes est utilisée pour calculer le CDF. Ce test complète le test du tableau de friction, mais nécessite plus de temps et de matériel pour obtenir des résultats significatifs.

Une estimation précise de la tension de traction est le but d’une mesure précise du CDF. Les câbles ont des limites de tension maximales basées sur la taille et le matériau du conduit. Il est important de ne pas dépasser ces limites lors de l’installation. La planification du chemin de câbles et l’estimation de la tension en combinaison avec l’utilisation d’un lubrifiant haute performance est un excellent moyen de rester en dessous des limites de tension maximales.

Les limites de tension (écrasement) sur les parois latérales du câble constituent un élément connexe. Cette force se produit lorsque le câble est tiré dans une courbe.  Plus d’informations sur la pression latérale dans le prochain article du blog.