Mesure de la friction sur la table de friction de Polywater
Bien que Polywater® utilise plusieurs méthodes de mesure de la friction, la table de friction est la plus rapide et la plus pratique.
Principaux points à retenir
- comment la friction est mesurée à l’aide du dispositif de table de friction de Polywater
- quels sont les principes de physique qui constituent la base de la mesure de la friction.
- les variables qui affectent la friction, y compris le conduit et la gaine du câble.
- la variation de la mesure de la friction.
- l’effet des lubrifiants pour le tirage sur le coefficient de friction (CDF).
Mesure de la friction sur la table de friction de Polywater
Polywater® a mesuré le coefficient de friction pour des milliers de combinaisons de câbles, de conduits et de lubrifiants à l’aide de la table de friction. La plupart de nos lubrifiants pour le tirage ont été optimisés à l’aide de cet appareil.
Nous travaillons avec des fabricants de câbles et de conduits et des utilisateurs finaux pour développer des informations fiables sur le coefficient de friction. En retour, nous avons développé une vaste base de données en matière de coefficient de friction. Chaque valeur publiée est une moyenne de plusieurs tests et représente un large ensemble de travaux. Les données recueillies au cours d’années de tests sur la table de friction sont la principale source de la base de données sur la friction du logiciel Pull-Planner™ de Polywater.
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Fonctionnement de la table de friction
La table de friction de base est schématisée ci-dessous :
Les mesures sont effectuées en faisant glisser une section de câble de 6 pouces (152 mm) sur un conduit fendu. Tous les matériaux sont nettoyés et les données pour un conduit témoin non lubrifié sont relevées. Le câble et le conduit sont recouverts d’une fine pellicule de lubrifiant pour déterminer le CDF avec utilisation de lubrifiant. Si plusieurs lubrifiants sont testés, les câbles et les conduits sont nettoyés ou remplacés par de nouveaux matériaux afin que la valeur sans utilisation de lubrifiant corresponde au conduit témoin initial. Un vérin à pression pneumatique pousse le câble vers le bas. Une cellule de charge mesure cette force normale. Un petit treuil tire le conduit à une vitesse constante de 23 pi/min (7 m/min). Notez que le conduit est tiré sous le câble. Cela ne fait aucune différence dans la détermination de la friction et permet de collecter des données avec un morceau de câble relativement petit. Une deuxième cellule de charge mesure la force de traction. Les mesures des deux cellules de charge sont prises simultanément par une échelle de cellule de charge, qui effectue des relevés toutes les 0,1 seconde. Le coefficient de friction cinétique est calculé à partir de ces données à l’aide de l’équation :
μ = F/N
Avec :
μ, le coefficient de friction
F, la force de traction mesurée
N, la force normale mesurée
Nous relevons vingt (20) points de données de la partie centrale du test et une moyenne de ceux-ci est établie pour la valeur finale du CDF. Si l’écart-type est supérieur à 0,02 avec utilisation de lubrifiant ou 0,04 sans lubrifiant, l’analyse est rejetée. Les résultats enregistrés sont la moyenne de trois ou quatre tirages distincts. Les données réelles utilisées pour développer une seule valeur de CDF sont présentées ci-dessous.
Graphique 1
La variance du CDF pour une courte longueur de tirage et de tirage à tirage est représentée dans le graphique ci-dessus et a tendance à être relativement faible.
Friction cinétique contre statique
La table de friction de Polywater est conçue pour mesurer la friction cinétique ou de glissement. L’échantillonnage de données discrètes que nous enregistrons interdit une détermination de la friction statique. Quoi qu’il en soit, les résultats relatifs à la friction cinétique sont les plus utiles et fournissent la meilleure corrélation avec la tension mesurée lors des tirages de câbles sur site. Certaines gaines « non lubrifiées » présentent une variation significative entre la friction statique et cinétique, entraînant un phénomène de « glisse/coince» ou glissement saccadé (saut de câble) lors du tirage.
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Analyses statistiques
Il existe une autre source de variation qui peut être plus importante. Il s’agit de la variation de plusieurs gaines de câble dans la même classe générique. La formulation et les propriétés physiques des gaines en polymère peuvent différer d’un fabricant à l’autre. Les conduits métalliques présentent également une variance plus élevée.
La base de données de Polywater représente bien plus d’une décennie de données collectées. Les variations des résultats individuels reflètent les différences mentionnées ci-dessus. À titre d’exemple, le graphique 2 ci-dessous montre la distribution normale pour plusieurs tests de câbles avec gaine en PEBDL sur trois types de conduits différents. Les données relatives au CDF contre l’acier montrent une répartition des données plus élevée que les conduits à paroi métallique ou PVC.
Graphique 2
Les données CDF proposées dans notre documentation et le logiciel Pull-Planner proviennent de nombreux fabricants et produits au sein de leur groupe. Il est essentiel de comprendre que la plupart des données de la table de friction sont des moyennes et qu’il convient de prendre en compte la variance lors de l’utilisation des données. Bien qu’il existe des variances entre les matériaux des conduits et des gaines de câbles, la lubrification des câbles est le principal facteur de différenciation, comme indiqué dans la prochaine partie de ce document.
Résultats généraux de la table de friction
L’analyse et la présentation de toutes les conclusions tirées de la table de friction dépassent le cadre de ce document. Cependant, certaines généralisations portant sur les résultats sont mises en évidence ci-dessous.
| Contenus connexes : La table de friction de Polywater® : Perspectives personnelles |
Effets relatifs à la gaine du câble
Le graphique 3 montre les coefficients de friction moyens pour diverses gaines dans des conduits en PVC, lubrifiées et non lubrifiées.
Les données révèlent l’importance des lubrifiants haute performance. Alors que les valeurs CDF pour les conduits non lubrifiés varient de 0,43 à 0,69, Polywater LZ s’avère efficace sur une large gamme de types de gaines. Les plus faibles CDF atteignables avec Polywater LZ produisent des tensions de tirage plus faibles qui, à leur tour, permettent des courses de conduits plus longues.
Notez que la friction en cas de lubrification et la friction en cas de non-lubrification varient selon la gaine. Bien que le lubrifiant haute performance Polywater LZ a une fonction égalisatrice, il existe toujours une plage de friction en cas de lubrification (comprise entre 0,06 à 0,11) parmi ces gaines.
Graphique 3
Effets relatifs au conduit
Le graphique 4 montre les coefficients de friction moyens pour la gaine en PVC dans plusieurs types de conduits, lubrifiés et non lubrifiés encore cette fois.
Comme prévu, la friction en cas de non-lubrification est plusieurs fois supérieure à la friction en cas de lubrification (0,42 à 0,67). Notez également qu’il existe une petite différence de friction en cas de lubrification selon le type de conduit (dans ce cas, 0,11 à 0,13).
Graphique 4
Effets relatifs aux lubrifiants
Le graphique 5 montre les coefficients de friction moyens pour la gaine en PVC dans un conduit en acier rigide et la gaine en PEBDL dans un conduit en PVC avec différents lubrifiants pour le tirage disponibles dans le commerce. Tous les lubrifiants réduisent la friction et présentent d’importantes différences de coefficient de friction par rapport aux câbles non lubrifiés. Les performances des lubrifiants dépendent également des matériaux et de la combinaison des surfaces. Le lubrifiant 3 présente la réduction de friction la plus élevée pour la gaine en PEBDL avec conduit en PVC, mais ne fonctionne pas aussi bien sur la gaine en PVC avec conduit en acier rigide.
Graphique 5
Limitations de la table de friction de Polywater
Bien que la table de friction ait permis de mieux comprendre les variables affectant la friction et la tension, il existe certaines limites à ce qui peut être testé sur l’appareil. Certaines de ces limites sont mentionnées ci-dessous :
1. La table de friction représente une condition de lubrification adéquate. Des aspects, tels que les propriétés de tirage du lubrifiant, ne peuvent pas être mesurés sur la machine
2. L’appareil ne fonctionne qu’avec un seul câble ; les variables telles que la configuration des câbles ou les câbles multi-tailles ne peuvent donc pas être étudiées. Nous avons effectué des études de coincement et de remplissage de câbles sur d’autres appareils de mesure de la friction des câbles.
3. Certaines conditions, telles que le tirage dans un conduit rempli d’eau, peuvent être étudiées grâce à des tirages répétitifs et des mesures comparatives de la friction. Bien qu’elles soient fastidieuses, nous avons mené des études spécialisées, généralement avec d’autres appareils de mesure.
4. Les petits câbles flexibles ont tendance à « s’agglutiner » et ne donnent pas de bons résultats sur l’appareil.
5. Bien que la table de friction puisse fonctionner dans diverses conditions ambiantes, son utilisation dans des pièces chaudes ou froides n’est pas pratique, de sorte que les données représentent des températures de laboratoire typiques comprises entre 20 °C à 22 °C(68 °F et 72 °F).
6. Bien que la pression normale sur la table de friction puisse être ajustée, une grande majorité des données historiques ont été relevées avec une pression normale de l’ordre de 445 N (100 lb). Alors que la variation de la friction avec une pression normale peut être étudiée sur l’appareil, l’utilisation de basses pressions normales augmente considérablement la variance de mesure. Les effets de la pression normale sur la friction ont donc été étudiés en recourant à d’autres méthodes.
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Sommaire
La table de friction Polywater constitue un moyen pratique et efficace de mesurer la friction. De nombreux enseignements ont été tirés de cet appareil, y compris une base de mesure pour des tirages sur de longues distances et des tensions plus faibles atteignables avec les lubrifiants pour le tirage Polywater. Les données de la table de friction peuvent aider à planifier et à optimiser l’installation de câbles dans les conduits.