Carichi d'urto su funi metalliche

I carichi d'impatto sono essenziali nel determinare le caratteristiche di attrito e usura delle funi di acciaio, in particolare nelle applicazioni minerarie ultra profonde come pozzi profondi e miniere sottomarine, che utilizzano paranchi con avvolgimento multistrato. Gli ingegneri devono comprendere questi effetti per progettare sistemi di sollevamento più durevoli ed efficienti. Questo articolo esplora il modo in cui i carichi d'impatto influenzano l'attrito e l'usura delle funi d'acciaio mentre scivolano l'una contro l'altra.

Sommario

Coefficiente di attrito (COF) sotto carico d'urto

Il coefficiente di attrito (COF) misura la resistenza allo scorrimento tra due superfici ed è fondamentale per comprendere il comportamento delle funi di acciaio sotto carichi d'urto. A differenza delle condizioni di contatto stabili, il COF si comporta diversamente sotto l'impatto. In condizioni stabili, il COF rimane costante all'aumentare del carico, stabilizzandosi intorno a 0,73 per l'attrito a secco e a circa 0,35 quando viene utilizzata la lubrificazione. Tuttavia, il COF diminuisce significativamente sotto carichi d'urto, con valori massimi intorno a 0,36. Questa riduzione è dovuta principalmente alla natura dinamica dell'impatto, che influenza la meccanica di contatto tra i funi metalliche.

Carico d'impatto e velocità

  • Valori COF stabili: Il COF rimane stabile con l'aumento del carico d'impatto.
  • COF massimo sotto impatto: Il COF massimo sotto carico d'impatto è significativamente inferiore rispetto a quello durante il contatto stabile, stabilizzandosi intorno a 0,36.
  • Effetto rimbalzo: Carichi d'impatto più elevati causano il rimbalzo della ruota di carico stazionaria, portando a più picchi di impatto nel COF. Questo effetto di rimbalzo può influenzare in modo significativo le caratteristiche di usura e attrito dell'acciaio funi metalliche, che richiede un'attenta considerazione nella progettazione del sistema di sollevamento.

Effetti della velocità di scorrimento

  • Diminuzione del COF: In condizioni di scorrimento senza impatto, il COF diminuisce con l'aumentare della velocità di scorrimento in condizioni asciutte, riflettendo un tempo di adesione ridotto tra le asperità sulla superficie del filo.
  • Stabilità della lubrificazione: La lubrificazione stabilizza il COF indipendentemente dalla velocità di scorrimento, dimostrando la sua efficacia nel mitigare l'impatto della velocità di scorrimento sull'attrito.

Aumento della temperatura durante l'attrito

L’aumento della temperatura è un fattore critico che influisce sulle prestazioni e sulla durata delle funi di acciaio. Sotto contatto per attrito, la temperatura aumenta rapidamente all'inizio dello scorrimento, soprattutto in condizioni asciutte, raggiungendo potenzialmente fino a 103 °C. Questa intensa generazione di calore è dovuta all'attrito. La lubrificazione modera significativamente questo aumento di temperatura, con aumenti massimi intorno a 10 °C, poiché il mezzo lubrificante dissipa il calore e riduce le forze di attrito.

  • Comportamento della temperatura iniziale: La temperatura aumenta rapidamente durante la fase di attrito iniziale, soprattutto in condizioni di attrito secco.
  • Comportamento alla temperatura a lungo termine: Man mano che l’attrito continua, la temperatura si stabilizza, anche se raggiungere questo stato stazionario è più impegnativo in condizioni asciutte. La lubrificazione aiuta a stabilizzare più rapidamente e mantiene le temperature complessive più basse.

Conclusione

In conclusione, l’interazione dinamica tra carichi d’impatto, velocità di scorrimento e aumento della temperatura sottolinea l’importanza di un’attenta progettazione e lubrificazione nel migliorare le prestazioni e la longevità delle funi di acciaio nelle applicazioni minerarie ultra profonde. Gli ingegneri devono considerare questi fattori per sviluppare sistemi di sollevamento in grado di resistere alle dure condizioni dei pozzi profondi e dell'estrazione sottomarina.

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