Reibungsmessung mit Polywaters Reibungstabelle

Reibungsmessung mit Polywaters Reibungstabelle

Polywater® hat den Reibungskoeffizienten für Tausende von Kabel-, Leitungs- und Schmiermittelkombinationen anhand von Reibungstabelle gemessen.  Die meisten unserer Ziehschmierstoffe wurden mit diesem Gerät optimiert.

Wir arbeiten mit Kabel- und Rohrherstellern und Endbenutzern zusammen, um zuverlässige Informationen zum Reibungskoeffizienten zu entwickeln. Im Gegenzug haben wir eine umfangreiche Datenbank mit Reibungskoeffizienten entwickelt. Jeder veröffentlichte Wert ist ein Durchschnitt aus mehreren Tests und repräsentiert eine breite Palette von Arbeiten. Daten aus jahrelangen Tests mit der Reibungstabelle sind die Hauptquelle für die Reibungsdatenbank in der Pull-Planner™-Software von Polywater.

So funktioniert die Reibungstabelle

Die grundlegende Reibungstabelle ist unten abgebildet:

Die Messungen werden durchgeführt, indem ein 152 mm großes Kabelstück über ein geteiltes Rohr geschoben wird. Alle Materialien werden gereinigt und eine nicht geschmierte Kontrolle wird gemessen. Kabel und Leitung sind mit einem dünnen Schmierfilm überzogen, um den geschmierten COF zu bestimmen. Wenn mehr als ein Schmiermittel getestet wird, werden Kabel und Leitung gereinigt oder durch frische Materialien ersetzt, damit der nicht geschmierte Wert mit der anfänglichen Kontrolle übereinstimmt. Ein pneumatischer Druckzylinder drückt auf das Kabel. Eine Wägezelle misst diese Normalkraft. Eine kleine Winde zieht das Rohr mit einer konstanten Geschwindigkeit von 7 m/min. Beachten Sie, dass der Schlauch unter dem Kabel gezogen wird. Dies macht keinen Unterschied bei der Reibungsbestimmung und ermöglicht die Datenerfassung mit einem relativ kleinen Kabelstück. Eine zweite Wägezelle misst die Zugkraft. Beide Wägezellenmessungen werden gleichzeitig von einer Wägezellenwaage erfasst, die alle 0,1 Sekunden Messungen vornimmt. Der kinetische Reibungskoeffizient wird aus diesen Daten mit folgender Gleichung berechnet:

μ = F/N

Wobei Folgendes gilt

μ ist der Reibungskoeffizient
F ist die gemessene Zugkraft
N ist die gemessene Normalkraft

Wir ziehen zwanzig (20) Datenpunkte aus dem zentralen Teil des Tests und diese werden für den endgültigen COF-Wert gemittelt. Wenn die Standardabweichung größer als 0,02 (geschmiert) oder 0,04 (nicht geschmiert) ist, wird der Lauf verworfen. Aufgezeichnete Ergebnisse sind der Durchschnitt von drei oder vier einzelnen Zügen. Die tatsächlichen Daten, die zur Entwicklung eines einzelnen COF-Werts verwendet wurden, sind nachstehend aufgeführt.

Grafik 1

Die COF-Varianz innerhalb der kurzen Zuglänge und von Zug zu Zug wird in der obigen Grafik erfasst und ist tendenziell relativ gering.

Kinetik im Vergleich zu Haftreibung

Reibungstabelle von Polywater misst die kinetische bzw. die Gleitreibung. Die diskrete Datenabtastung, die wir aufzeichnen, verhindert eine Bestimmung der statischen Reibung. Unabhängig davon sind kinetische Reibungsergebnisse am nützlichsten und liefern die beste Korrelation mit der gemessenen Spannung bei Feld-Kabelzügen. Einige „nicht geschmierte“ Kabelmäntel weisen erhebliche Unterschiede zwischen der statischen und der kinetischen Reibung auf, was beim Ziehen zu „Rutschen/Kleben“ (Kabelspringen) führt.

Statistische Analyse

Es gibt eine andere Variationsquelle, die bedeutender sein kann. Dies ist die Variation über mehrere Kabelmäntel derselben Gattungsklasse. Polymer-Kabelmäntel können sich von Hersteller zu Hersteller in der Formulierung und in den physikalischen Eigenschaften unterscheiden. Metallrohre zeigen auch eine höhere Varianz.

Die Datenbank von Polywater umfasst weit über ein Jahrzehnt gesammelter Daten. Abweichungen in den einzelnen Ergebnissen spiegeln die oben genannten Unterschiede wider. Die folgende Grafik 2 zeigt als Beispiel die Normalverteilung für mehrere Tests von LLDPE-Kabelmänteln auf drei verschiedenen Leitungstypen. Stahl-COF-Daten zeigen eine höhere Datenstreuung als die EMT- oder PVC-Rohre.

Grafik 2

COF-Daten, die in unserer Literatur und in der Pull-Planner-Software angeboten werden, repräsentieren viele Hersteller und Produkte innerhalb ihrer Gruppierung. Es ist wichtig zu wissen, dass es sich bei den meisten Reibungstabelle-Daten um Durchschnittswerte handelt. Bei der Verwendung der Daten sollte die Varianz berücksichtigt werden. Obwohl es Unterschiede zwischen Rohr- und Kabelmantelmaterialien gibt, ist die Kabelschmierung der größte Differenzierungsfaktor, wie im nächsten Teil dieses Dokuments gezeigt wird.

Allgemeine Ergebnisse der Reibungstabelle

Die Analyse und Darstellung aller Schlussfolgerungen der Reibungstabelle würde den Rahmen dieses Papiers sprengen. Einige verallgemeinerte Ergebnisse werden jedoch im Folgenden hervorgehoben.

Kabelmantel-Effekte

Grafik 3 zeigt die durchschnittlichen Reibungskoeffizienten für verschiedene Kabelmäntel in PVC-Rohren, sowohl geschmiert als auch nicht geschmiert.

Die Daten zeigen die Bedeutung von Hochleistungsschmierstoffen. Während die Werte für den nicht geschmierten COF zwischen 0,43 und 0,69 liegen, ist Polywater LZ bei einer breiten Palette von Manteltypen wirksam. Die niedrigeren COFs, die mit Polywater LZ möglich sind, erzeugen niedrigere Zugspannungen, die wiederum längere Leitungsläufe ermöglichen.

Beachten Sie, dass die nicht geschmierte Reibung und die geschmierte Reibung je nach Mantel variieren. Während der Hochleistungsschmierstoff Polywater LZ ein Ausgleicher ist, gibt es bei diesen Kabelmänteln immer noch einen Bereich der Schmierreibung (0,06 bis 0,11).

Grafik 3

Leitungs-Effekte

Grafik 4 zeigt die durchschnittlichen Reibungskoeffizienten für PVC-Kabelmäntel in verschiedenen Leitungstypen, auch hier sowohl geschmiert als auch nicht geschmiert.

Erwartungsgemäß ist die nicht geschmierte Reibung um ein Vielfaches höher als die geschmierte (0,42 bis 0,67). Beachten Sie auch, dass es je nach Leitungstyp einen kleinen Unterschied in der Schmierreibung gibt (in diesem Fall 0,11 bis 0,13).

Grafik 4

Schmiermitteleffekte

Grafik 5 zeigt die durchschnittlichen Reibungskoeffizienten für den PVC-Kabelmantel in starren Stahlrohren und den LLDPE-Kabelmantel in PVC-Rohren mit verschiedenen handelsüblichen Ziehschmierstoffen. Alle Schmierstoffe reduzieren die Reibung und weisen im Vergleich zu nicht geschmierten Kabeln große Reibungskoeffizient-Unterschiede auf. Die Schmierleistung hängt auch von den Materialien und der Kombination der Oberflächen ab. Schmiermittel 3 zeigt die höchste Reibungsreduzierung für LLDPE-Kabelmäntel mit PVC-Rohr, funktioniert jedoch nicht so gut bei PVC-Kabelmänteln mit starrem Stahlrohr.

Grafik 5

Grenzen von Polywaters Reibungstabelle

Während die Reibungstabelle einen enormen Einblick in die Variablen bietet, die sich auf Reibung und Spannung auswirken, gibt es einige Einschränkungen in Bezug auf das, was mit diesem Instrument getestet werden kann. Im Folgenden sind einige Einschränkungen aufgeführt:

1. Die Reibungstabelle repräsentiert einen gut geschmierten Zustand. Aspekte wie die Schmierstoff-Transporteigenschaften können mit der Maschine nicht gemessen werden.

2. Das Gerät funktioniert nur mit einem einzelnen Kabel, sodass Variablen wie die Kabelkonfiguration oder Kabel mit mehreren Größen nicht untersucht werden können. Wir haben Kabelverstopfungs- und Kabelfüllungsstudien an anderen Kabelreibungsmessgeräten durchgeführt.

3. Bestimmte Bedingungen wie das Ziehen durch einen wassergefüllten Kanal können durch wiederholtes Ziehen und vergleichende Reibungsmessung untersucht werden. Während diese Studien umständlich sind, haben wir Spezialstudien durchgeführt, in der Regel mit anderen Messgeräten.

4. Kleine, flexible Kabel neigen dazu, sich zu „bündeln“ und liefern auf dem Gerät keine guten Ergebnisse.

5. Während die Reibungstabelle unter verschiedenen Umgebungsbedingungen betrieben werden kann, ist seine Verwendung in heißen oder kalten Räumen nicht praktikabel. Die Daten beziehen sich daher auf typische Labortemperaturen von 20 °C bis 22 °C

6. Während der Normaldruck auf der Reibungstabelle eingestellt werden kann, wurde ein Großteil der historischen Daten mit einem Normaldruck im Bereich von 100 lbs aufgenommen (445 N). Während Reibungsschwankungen mit Normaldruck am Gerät untersucht werden können, erhöht die Verwendung niedriger Normaldrücke die Messvarianz erheblich. Daher wurden normale Druckeffekte auf die Reibung mit anderen Methoden untersucht.

Zusammenfassung

Polywaters Reibungstabelle bietet eine bequeme und effektive Möglichkeit, die Reibung zu messen. Es wurde viel über das Gerät gelernt, einschließlich einer Messbasis für erweiterte Zugabstände und geringere Spannungen, die mit Polywater Pulling Lubricants (Ziehschmierstoffen) möglich sind. Aus der Reibungstabelle abgeleitete Daten können bei der Planung und Optimierung der Kabelinstallation in Rohrleitungen hilfreich sein.

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