Charges d'impact sur les câbles en acier

Les charges d'impact sont essentielles pour déterminer les caractéristiques de friction et d'usure des câbles en acier, en particulier dans les applications minières ultra-profondes telles que les mines profondes et les mines sous-marines, qui utilisent des palans à enroulement multicouche. Les ingénieurs doivent comprendre ces effets pour concevoir des systèmes de levage plus durables et plus efficaces. Cet article explore la façon dont les charges d'impact influencent le frottement et l'usure des câbles en acier lorsqu'ils glissent les uns contre les autres.

Table des matières

Coefficient de friction (COF) sous charge d'impact

Le coefficient de friction (COF) mesure la résistance au glissement entre deux surfaces et est crucial pour comprendre le comportement des câbles en acier sous des charges d'impact. Contrairement aux conditions de contact stables, le COF se comporte différemment sous l'impact. Dans des conditions stables, le COF reste constant avec l'augmentation de la charge, se stabilisant autour de 0,73 pour le frottement à sec et d'environ 0,35 lorsqu'une lubrification est utilisée. Cependant, le COF diminue considérablement sous les charges d’impact, avec des valeurs maximales autour de 0,36. Cette réduction est principalement due au caractère dynamique de l'impact, qui affecte la mécanique du contact entre les câbles métalliques.

Charge d'impact et vitesse

  • Valeurs COF stables : Le COF reste stable avec l'augmentation de la charge d'impact.
  • COF maximum sous impact : Le COF maximum sous charge d’impact est nettement inférieur à celui lors d’un contact stable, se stabilisant autour de 0,36.
  • Effet rebond : Des charges d'impact plus élevées font rebondir la roue porteuse stationnaire, entraînant de multiples pics d'impact dans le COF. Cet effet de rebond peut influencer de manière significative les caractéristiques d'usure et de frottement de l'acier. câbles métalliques, nécessitant une attention particulière lors de la conception du système de levage.

Effets de vitesse de glissement

  • Diminution du COF : Dans des conditions de glissement sans impact, le COF diminue avec l'augmentation de la vitesse de glissement dans des conditions sèches, reflétant une réduction du temps d'adhésion entre les aspérités de la surface du fil.
  • Stabilité de la lubrification : La lubrification stabilise le COF quelle que soit la vitesse de glissement, démontrant ainsi son efficacité pour atténuer l'impact de la vitesse de glissement sur le frottement.

Augmentation de la température pendant la friction

L'augmentation de la température est un facteur critique affectant les performances et la durée de vie des câbles en acier. Sous contact frictionnel, la température augmente rapidement au début du glissement, notamment dans des conditions sèches, pouvant atteindre jusqu'à 103 °C. Cette génération de chaleur intense est due au frottement. La lubrification modère considérablement cette augmentation de température, avec un maximum d'environ 10 °C, car le fluide lubrifiant dissipe la chaleur et réduit les forces de friction.

  • Comportement initial en température : La température augmente rapidement au cours de la phase initiale de frottement, en particulier dans des conditions de frottement sec.
  • Comportement de la température à long terme : À mesure que la friction se poursuit, la température se stabilise, même si atteindre cet état stable est plus difficile dans des conditions sèches. La lubrification contribue à une stabilisation plus rapide et maintient des températures globales plus basses.

Conclusion

En conclusion, l’interaction dynamique entre les charges d’impact, la vitesse de glissement et l’augmentation de la température souligne l’importance d’une conception et d’une lubrification soignées pour améliorer les performances et la longévité des câbles en acier dans les applications minières ultra-profondes. Les ingénieurs doivent prendre en compte ces facteurs pour développer des systèmes de levage capables de résister aux conditions difficiles de l’exploitation minière profonde et sous-marine.

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