Misurazione dell’attrito sul banco per la verifica dell’attrito di Polywater
Sebbene Polywater utilizzi diversi metodi di misurazione dell'attrito, il banco per la verifica dell'attrito è il più rapido e comodo.
Key Takeaways
- Come si misura l’attrito utilizzando il banco per la verifica dell’attrito di Polywater.
- I principi fisici che sono alla base della misurazione dell’attrito.
- Variabili che influiscono sull’attrito, tra cui il condotto e la guaina del cavo.
- Variazioni nella misurazione dell’attrito.
- Effetto dei lubrificanti di trazione sul coefficiente di attrito (COF).
Misurazione dell’attrito sul banco per la verifica dell’attrito di Polywater
Polywater® ha misurato il coefficiente di attrito in migliaia di combinazioni di cavi, condotti e lubrificanti utilizzando il banco per la verifica dell’attrito. La maggior parte dei nostri lubrificanti da trazione sono stati ottimizzati utilizzando questo dispositivo.
Collaboriamo con i produttori di cavi e condotti e con gli utenti finali per produrre informazioni affidabili sul coefficiente di attrito. Abbiamo noi stessi sviluppato un ampio database sui coefficienti di attrito. Ogni valore pubblicato è una media di più test e rappresenta un ampio corpus di lavori. I dati raccolti da anni di test sul banco per la verifica dell’attrito sono la fonte primaria per il database sull’attrito nel software Pull-Planner di Polywater™.
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Come funziona il banco per la verifica dell’attrito
Il banco base per la verifica dell’attrito è schematizzato di seguito:
Le misurazioni vengono effettuate facendo scorrere una sezione di cavo da 6 in. (152 mm) su un condotto aperto. Tutti i materiali vengono puliti e viene misurato un controllo non lubrificato. Cavo e condotto vengono rivestiti con una sottile pellicola di lubrificante per determinare il COF lubrificato. Se si testa più di un lubrificante, il cavo e il condotto vengono puliti o sostituiti con materiali nuovi in modo che il valore non lubrificato corrisponda al controllo iniziale. Un cilindro pneumatico spinge il cavo verso il basso. Una cella di carico misura questa forza normale. Un piccolo argano tira il condotto a una velocità costante di 23 ft/min (7 m/min). Si noti che il condotto viene tirato sotto il cavo. Ciò non comporta alcuna differenza nella determinazione dell’attrito e consente di raccogliere dati con un pezzo di cavo relativamente corto. Una seconda cella di carico misura la forza di trazione. Entrambe le misurazioni della cella di carico vengono catturate simultaneamente da una bilancia per celle di carico, che effettua letture ogni 0,1 secondi. Il coefficiente cinetico di attrito viene calcolato da questi dati utilizzando l’equazione:
μ = F/N
Dove:
μ è il coefficiente di attrito
F è la forza di trazione misurata
N è la forza normale misurata
Estraiamo venti (20) punti dati dalla parte centrale del test e ne calcoliamo la media per ottenere il valore COF finale. Se la deviazione standard è superiore a 0,02 lubrificato o 0,04 non lubrificato, la corsa viene scartata. I risultati registrati sono la media di tre o quattro tiraggi separati. Di seguito sono riportati i dati effettivi utilizzati per ottenere un singolo valore COF.
Grafico 1
La varianza del COF all’interno della breve lunghezza di tiro e da un tiro all’altro è rappresentata nel grafico sopra e tende a essere relativamente bassa.
Attrito cinetico e attrito statico
Il banco per la verifica dell’attrito di Polywater è predisposto per misurare l’attrito cinetico o radente. Il campionamento discreto dei dati che registriamo impedisce la determinazione dell’attrito statico. In ogni caso, i risultati dell’attrito cinetico sono i più utili e forniscono la migliore correlazione con la tensione misurata nei tiraggi dei cavi sul campo. Alcune guaine “non lubrificate” mostrano una variazione significativa tra l’attrito statico e quello cinetico, con conseguente “slittamento/inceppamento” (salto del cavo) durante il tiraggio.
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Analisi statistica
Esiste un’altra fonte di variazione che può essere più significativa. Si tratta della variazione tra più guaine di cavi nella stessa classe generica. Le guaine polimeriche possono differire nella formulazione e nelle proprietà fisiche da un produttore all’altro. Anche i condotti metallici presentano una varianza maggiore.
Il database di Polywater rappresenta oltre un decennio di dati raccolti. Le variazioni nei risultati individuali riflettono le differenze sopra menzionate. A titolo di esempio, il grafico 2 sottostante mostra la distribuzione normale per test multipli di cavi rivestiti in LLDPE su tre diversi tipi di condotti. I dati COF dell’acciaio mostrano una dispersione dei dati maggiore rispetto ai condotti EMT o in PVC.
Grafico 2
I dati COF forniti nella nostra letteratura e nel software Pull-Planner rappresentano molti produttori e prodotti all’interno del loro raggruppamento. È importante capire che la maggior parte dei dati della tabella di attrito sono medie e che quando si utilizzano i dati si deve considerare la varianza. Sebbene vi sia varianza legata ai materiali delle condutture e delle guaine dei cavi, la lubrificazione dei cavi è il fattore di differenziazione più importante, come verrà mostrato di seguito in questo documento.
Risultati generali del banco per la verifica dell’attrito
L’analisi e la presentazione di tutte le conclusioni tratte dal banco per la verifica dell’attrito vanno oltre lo scopo del presente documento. Tuttavia, di seguito vengono evidenziati alcuni risultati generalizzati.
| Contenuti connessi: Il banco per l’attrito Polywater®: Prospettive personali |
Effetti della guaina del cavo
Il grafico 3 mostra i coefficienti di attrito medi per vari rivestimenti in condotti in PVC, sia lubrificati che non lubrificati.
I dati dimostrano l’importanza dei lubrificanti ad alte prestazioni. Sebbene i valori COF non lubrificati siano compresi tra 0,43 e 0,69, Polywater LZ è efficace su un’ampia gamma di tipologie di guaine. I COF più bassi possibili con Polywater LZ producono minori tensioni di trazione che, a loro volta, consentono tratti di tiraggio più lunghi.
Si noti che l’attrito non lubrificato e quello lubrificato variano a seconda della guaina. Sebbene il lubrificante ad alte prestazioni Polywater LZ sia un equalizzatore, tra queste guaine esiste comunque un intervallo nell’attrito lubrificato (da 0,06 a 0,11).
Grafico 3
Effetti del condotto
Il grafico 4 mostra i coefficienti di attrito medi per il rivestimento in PVC in diversi tipi di condotti, sia lubrificati che non lubrificati.
Come previsto, l’attrito non lubrificato è ampiamente superiore a quello lubrificato (da 0,42 a 0,67). Si noti inoltre che esiste una piccola differenza nell’attrito lubrificato in base al tipo di condotto (in questo caso, da 0,11 a 0,13).
Grafico 4
Effetti dei lubrificanti
Il grafico 5 mostra i coefficienti di attrito medi per il rivestimento in PVC in condotti rigidi in acciaio e per il rivestimento in LLDPE in condotti in PVC con diversi lubrificanti di trazione disponibili in commercio. Tutti i lubrificanti riducono l’attrito e presentano grandi differenze nel coefficiente di attrito rispetto ai cavi non lubrificati. Le prestazioni del lubrificante dipendono anche dai materiali e dalla combinazione delle superfici. Lube 3 mostra la massima riduzione dell’attrito per guaine in LLDPE con condotti in PVC, ma non funziona altrettanto bene su guaine in PVC con condotti rigidi in acciaio.
Grafico 5
Limiti del banco per la verifica dell’attrito di Polywater
Sebbene il banco per la verifica dell’attrito abbia fornito informazioni approfondite sulle variabili che influiscono sull’attrito e sulla tensione, vi sono alcune limitazioni in ciò che può essere testato su questo dispositivo. Di seguito sono riportate alcune delle sue limitazioni:
1 Il banco per la verifica dell’attrito rappresenta una condizione di buona lubrificazione. Aspetti come le proprietà di trasporto del lubrificante non possono essere misurati sulla macchina.
2 Il dispositivo funziona solo con un singolo cavo, quindi variabili come la configurazione dei cavi o cavi multidimensione non possono essere studiate. Abbiamo eseguito studi sul bloccaggio e sul riempimento dei cavi su altri dispositivi di misurazione dell’attrito del cavo.
3 Alcune condizioni, come il tiraggio attraverso un condotto pieno d’acqua, possono essere studiate tramite tiraggi ripetuti e misurazioni comparative dell’attrito. Sebbene questi studi siano laboriosi, abbiamo condotto studi specialistici, solitamente con altri dispositivi di misurazione.
4. I cavi piccoli e flessibili tendono ad “aggrovigliarsi” e non danno buoni risultati sul dispositivo.
5. Sebbene il banco per la verifica dell’attrito possa essere utilizzato in diverse condizioni ambientali, il suo utilizzo in stanze calde o fredde non è pratico, pertanto i dati rappresentano temperature di laboratorio tipiche comprese tra 20 °C e 22 °C (tra 68 °F e 72 °F).
6. Sebbene la pressione normale sul banco per la verifica dell’attrito possa essere regolata, la maggior parte dei dati storici è stata rilevata con una pressione normale nell’intervallo di 100 libbre. (445 N). Sul dispositivo è possibile studiare la variazione dell’attrito con la pressione normale, ma l’uso di basse pressioni normali aumenta significativamente la varianza della misurazione. Pertanto, gli effetti della pressione normale sull’attrito sono stati studiati utilizzando altri metodi.
| Contenuti connessi: Domande frequenti: tiraggio, lubrificazione e tensione dei cavi |
Riepilogo
Il banco per la verifica dell’attrito di Polywater offre un modo comodo ed efficace per misurare l’attrito. Molto è stato appreso sul dispositivo, tra cui una base di misurazione per distanze di tiraggio più lunghe e tensioni più basse possibili con i lubrificanti per la trazione di Polywater. I dati ricavati dal banco per la verifica dell’attrito possono aiutare a pianificare e ottimizzare l’installazione dei cavi nei condotti.
