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Mercredi 18 juillet 2018

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Réglage des courses de câbles d’embarquement pour améliorer l’efficacité des machines

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INTRODUCTION

Lors du fonctionnement journalier des machines à papier, on se préoccupe souvent trop peu du système des câbles passeurs jusqu'à l'arrivée d'un événement qui provoque l'arrêt de la machine, une difficulté dans le passage de la feuille ou même une fréquence élevée dans le remplacement prématuré des câbles.

Les échecs prématurés des câbles ne devraient jamais être la cause principale des temps d'arrêt des machines. Quand le bon fonctionnement des câbles cesse de façon prématurée, il est impératif de trouver le plus rapidement possible la raison de leur durée de vie si courte. Pour ce faire, il est important de conserver un échantillon du câble, y compris ses épissures, afin de permettre à votre fournisseur d'effectuer les analyses appropriées. Quoique votre fournisseur de câble peut vous aider à l'amélioration du système, vous trouverez ici les principes de base de la formation du personnel ainsi que les points critiques à surveiller afin de vous permettre d'assurer les meilleurs pratiques à l'intérieur de votre organisation.

CÂBLES, GÉNÉRALITÉS

Lorsqu'on parle de problèmes de câbles, il est important d'utiliser le bon vocabulaire afin de minimiser les erreurs de communications. Les câbles sont fabriqués en combinant plusieurs composantes pour en faire un tout. La Figure 1 indique la terminologie utilisée pour identifier les diverses composantes entrant dans la composition d'un câble.

Les fils individuels sont faits de fibres et ensuite groupés en torons de grosseur spécifique. Ces torons peuvent être torsadés ou tressés pour faire des câbles de type et de tailles différentes. Tous ceux familiers avec l'art de la corderie savent que ces câbles peuvent être fabriqués avec une mèche centrale ou non.

Les différents types de câbles et leurs particularités


La Figure 1 illustre les différents types de câbles habituellement utilisés dans les papeteries. De haut en bas, nous retrouvons le type torsadé à 3 torons, le câble tressé à cœur vide, le câble tressé avec mèche centrale toronnée et, finalement, le câble tressé avec mèche centrale tressée.

D'une manière générale, les différents types de câbles sont disponibles en deux (2) ou trois (3) diamètres standard ainsi que dans des couleurs pouvant varier selon la demande du client. Ceci est expliqué en détail plus loin dans ce texte. Voici les diamètres standard pour un fabricant de câbles passeurs :

 Type de câble  Dimensions typiques
 Tressé, avec et sans mèche centrale  9,5 mm, 11 mm, 12,5 mm
 Double tressé, avec et sans mèche centrale  9,5 mm, 12,5 mm
 Toronné à trois (3) torons  9,5 mm, 11 mm, 12,5 mm

Les câbles sont fabriqués en utilisant une matière première de nylon ou polyester et, dans de rares cas, d'une combinaison des deux. Le nylon a depuis toujours été reconnu pour sa grande résistance à l'abrasion. Toutefois, le nylon est hydrophile et peut s'étirer en milieu humide. Néanmoins, un avantage particulier est que les fibres de nylon ne sont pas sujettes à l'hydrolyse.

Le polyester, quant à lui, est un matériel plus hydrophobe et n'a donc que peu de réactions au taux d'humidité relative. De plus, l'élongation est moindre sous des tensions normales et sera donc utile pour les endroits disposant de peu d'ajustement dans la marge d'étirement. Le polyester peut s'hydrolyser en raison à sa structure moléculaire, surtout s'il est exposé à un milieu très humide et à haute température.

En principe, le facteur de la force au bris des câbles n'est pas un critère recherché et celle-ci est souvent sacrifiée au niveau de la production afin d'augmenter la résistance à l'abrasion. Toutefois, plus important que la force est le facteur de ratio constant de la construction, ce qui veut dire que le câble doit s'étirer au minimum pendant les opérations, car l'étirement réduit, à la longue, la tension opérationnelle, à moins que cette tension ne soit modifiée en conséquence. Cela dit, ces câbles demeurent très forts et peuvent causer des dommages importants s'ils sautent à l'extérieur de leur poulie respective ou se brisent sous la tension d'opération.

 Diamètre du câble  Force au bris (avec mèche centrale / sans mèche centrale)
 9,5 mm  2408/2608 kg
 11 mm  2898/3370 kg
 12,5 mm  3387/4135 kg

 Note : Les épissures réduisent la force au bris des câbles de 10% et les nœuds de 20 à 30%.

ÉPISSURES

Comme indiqué ci-dessus, bien qu'elle soit nécessaire, épisser un câble en réduit la force au bris de façon significative et représente ainsi son point le plus faible. De plus, les épissures sont toujours d'un plus grand diamètre que le câble, ce qui cause une abrasion supplémentaire au passage dans les poulies ou au frottement avec d'autres câbles. Les épissures contiennent plusieurs points critiques :

  1. Les cannelures des poulies doivent pouvoir contenir l'épaisseur du câble ET de ses épissures, voir la Figure 2.
  2. Chaque épissure doit être aussi mince que possible. Ceci est un avantage primordial lorsque conversion est faite passant des câbles torsadés à ceux tressés. Les câbles tressés sont raccordés suivant la méthode des « menottes chinoises », qui permet une épissure beaucoup plus fine que pour un câble torsadé à trois (3) torons.
  3. Les embouts des épissures doivent être effilés le plus possible afin de prolonger la durée de vie du câble. La première cause d'usure prématurée d'un câble est une épissure mal effilée, comme démontré à la figure 3.

La largeur des cannelures est très importante


La Figure 2 montre les cannelures de poulie qui correspondent bien au diamètre de l'épissure.

Différentes techniques d'épissure d'un câble toronné


La Figure 3 est la démonstration d'une épissure mal effilée (en haut) en comparaison d'une autre (au milieu) correctement effilée par rapport au diamètre du câble.

BONNES PRATIQUES DU SYSTÈME DE CÂBLES

1. Bon Transfert des Feuilles

Il est certain que le but principal du système de câbles passeur est de permettre le transfert de feuille d'une unité de séchoir à la suivante. La Figure 4 en indique la géométrie appropriée. Les « câbles de relâchement » A et B sont groupés en une même section à partir de la dernière section de séchoir jusqu'à ce qu'ils soient à environ 18'' (environ 45 cm) de la section suivante, puis ils se séparent afin de libérer la pointe qui sera prise par le « câble de prise ». Les câbles de reprise D et E, forment une pince qui va permettre à la pointe d'atteindre la section de séchoir suivante.

Géométrie Appropriée d'un Bon Transfert de feuille


La Figure 4 montre la géométrie d'un bon transfert de feuille.

Pour que les câbles puissent travailler sans échapper la pointe, le câble intérieur doit être SOUS la pointe et le câble supérieur, inversement, doit être SUR la pointe tel qu'illustré à la Figure 5.

Position des « Câbles de Prise » pour un Bon Transfert de feuille


La figure 5 montre que le câble intérieur est sous la pointe.

2. Séchoir et cannelures de poulies.

Le transfert de la pointe de feuille vers la sècherie peut être compliqué. Pour empêcher la pointe de tomber, les vitesses des câbles et du séchoir doivent être aussi près que possible l'une de l'autre. On notera que plus la cannelure au bord du séchoir est profonde, plus la vitesse du câble est réduite. En règle générale, une moindre profondeur est meilleure, pourvu que le câble soit toujours maintenu de façon appropriée. Ceci est indiqué à la Figure 6.

Réduction de la Différence de Vitesse entre la Profondeur de la cannelure du Séchoir et la Surface de Séchage.


La Figure 6 montre le phénomène de la différence de vitesse en surface.

Comme indiqué plus haut, le choix de la largeur des cannelures de poulie doit prendre en considération le type de câbles qui y passent. Il est important de comprendre que la largeur de la cannelure ne doit pas correspondre uniquement au diamètre du câble, mais bien à celui de l'épissure. La figure 7 montre une épissure passant par trois (3) cannelures différentes. Seule, la cannelure du centre est de la bonne dimension.

Coordonner la Gorge de Réa avec le Diamètre de l'Épissure


Figure 7. Seule la cannelure de la poulie du centre est de bonne dimension.

3. Bonnes Dimensions des cannelures

Il n'y a jamais de problème à surdimensionner une poulie, si ce n'est celui de son prix d'achat. Les problèmes les plus fréquents proviennent des poulies trop petites par rapport à l'angle d'enroulement. La Figure 8 indique les dimensions minimales de poulies pour différents angles d'enroulement.

Recommandations pour les Meilleures Dimensions Minimales du Diamètre des Poulies


La Figure 8 indique les dimensions minimales de poulie en fonction de l'angle d'enroulement.

On notera que les poulies de grand diamètre sont toujours à préférer pour les machines qui tournent à plus de 1 000 mètres à la minute. Des problèmes fréquents observés sur des machines à haute vitesse impliquent souvent des poulies de dimension trop petites ce qui augmente le nombre de rotations par minute de la poulie et réduit significativement la durée de vie utile des roulements à bille.

4. Angles d'Attaque et de Dégagement des Câbles

Un papetier ne veut pas voir un câble passeur sauter à l'extérieur de sa poulie. Cela peut évidemment provoquer des dommages autant à la machine qu'aux personnes qui peuvent se trouver dans l'enceinte de sous-sol. Lorsqu'un câble saute à l'extérieur de sa poulie sans se briser, la raison la plus fréquente en est un mauvais angle d'attaque ou de dégagement. La Figure 9 montre les bonnes et mauvaises géométries. Le câble doit toujours entrer dans la poulie bien alignée avec la cannelure. Dans l'illustration, la position du câble par rapport à l'angle de la poulie est adéquate du côté gauche tandis que du côté droit, cette position sera fort probablement une cause de problèmes.

Des Angles d'Attaque Différents Donnent des Résultats Différents


La Figure 9 montre les angles d'attaques corrects (gauche) et incorrects (droite).

Le câble ne devrait entrer en contact avec une poulie que sur sa cannelure. Les câbles sont actionnés par les séchoirs et circule à la même vitesse ces derniers. Les murs de la poulie vont à une vitesse supérieure à celle de la cannelure et, par conséquent, provoqueront une usure plus rapide et un bris s'ils entrent en contact avec le câble. De plus, pour éviter le grand risque de saute de câble qu'il soit recommandé que l'angle de dégagement maximal du câble soit à un maximum de 30 degrés. Ceci est démontré à la Figure 10.

Angle de Dégagement Maximal


Figure 10 montrant l'angle de dégagement maximal pour éviter tout contact du câble avec le boudin du réa.

5. Systèmes de Tendeurs de Câble

Les câbles peuvent être maintenus tendus à l'aide de poids suspendus (système à graviter) ou par un système pneumatique. Le système à graviter convient bien aux machines à vitesse réduite, mais le pneumatique est toujours recommandé à cause de sa précision et du facteur d'ajustement dynamique. Les données pour les différents systèmes et les tensions sont indiquées aux Figures 11 et 12.

Vitesse de Machine vs Type de Tendeur

 Type  Vitsse Machine
 Gravité  <600p/m
 Au choix
 [600 ;999]
 Pneumatique  >1 000p/m

La Figure 11 est une règle générale pour les types de tendeurs. Un bon montage permet une plus grande vitesse avec le système à graviter.

Tension de Câble Recommandées

 Type de câble  Bas (normal)  Haut (threading)
 Toronné  30-40 lbs  30-40 lbs
 Tressé  30-40 lbs  75-80 lbs

La Figure 12 indique les normes généralement utilisées pour la tension des câbles telle que mesurée avec un tensiomètre.

6. Choix des bonnes poulies

Les poulies peuvent avoir différentes formes et configurations correspondantes à des usages particuliers. Losqu'il faut remplacer une poulie, le personnel opérateur et celui d'entretien doivent être au courant de ces différences. En général, les poulies des câbles de support de feuille ont des murs réduit en hauteur pour éviter de briser la pointe de la feuille. Les poulies de retour ont quant à eux une hauteur de mur plus élevé pour éviter que les câbles sautent à l'extérieur des poulies. En règle générale, les poulies de support ou de transfert ont des angles d'enroulement de moins de 15 degrés. La Figure 13 montre les profils types des poulies tels qu'ils apparaissent dans les catalogues de fournisseurs.

Géométrie des poulies d'après les Catalogues de Fournisseurs


Figure 13. poulies des câbles de retour et de transfert.

Règles générales à l'usage du personnel d'opération et d'entretien

  1. Un système de câble passeur est généralement nécessaires pour les machines fonctionnant à une vitesse supérieure à 100 mètres par minute. Certaines machines modernes sont équipées de systèmes de transfert automatique sans câbles.
  2. Les systèmes de câbles passeur doivent suivre le trajet du papier d'aussi près que possible pour garder la pointe de papier bien tendu et aligné avec sa trajectoire désirée.
  3. La tension du câble peut être maintenue relativement basse lorsque la feuille de papier n'est pas en position de transfert. Ceci a l'avantage de minimiser le stresse appliqué sur les fibres du câble. Toutefois, à noter qu'il ne faut jamais permettre aux câbles de circuler à une tension si basse qui pourrait créer une vibration ou une instabilité qui fera débarquer le câble de sa poulie.
  4. Prévoir un maximum de 2 mètres entre une poulie et un cylindre.
  5. Les poulies des câbles de retour ne devraient jamais être à plus de 4 mètres les unes des autres.
  6. Les câbles devraient arriver de façon perpendiculaire à l'axe de rotation de la poulie.
  7. Les câbles peuvent quitter une poulie avec un angle, pourvu qu'ils ne touchent pas aux murs de la poulie.
  8. Les poulies ne doivent pas avoir une inclinaison de plus de 30 degrés verticalement.
  9. Les câbles intérieurs et extérieurs ne doivent pas se toucher dans le chemin de retour. Pour cette raison, utiliser des câbles de couleurs différentes afin de bien identifier leur position respective.
  10. Le contact du câble avec les poulies doit être aussi court que possible pour diminuer l'usure et la fatigue des épissures. En cas d'usure excessive et de bris d'épissure dus à un trop grand contact, envisager l'ajout de poulies supplémentaires.
  11. Le diamètre intérieur des poulies doit être le plus grand possible (taux de courbure de 5 :1 pour enroulement de 90 degrés et de 8 :1 pour enroulement de plus de 90 degrés).
  12. Les câbles ne doivent pas entrer en contact avec des objets fixes ou d'autres câbles.


Frank Cunnane
Directeur de produits, Cristini NA


 
www.cristini.com


 

 
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