Brevet FR2747472A1 — publié le 19971017

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE FATIGUE D'UN CÂBLE DE MANUTENTION La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de contrôle de fatigue d'un câble de manutention destiné en particulier, mais non exclusivement aux câbles textiles. On sait que de tels câbles passent généralement sur des poulies et qu'ils sont soumis à une usure notable. Afin d'éviter tout accident, il est souhaitable de déterminer des critères de dépose indiquant la nécessité de remplacer le câble usagé par un câble neuf. Avec les câbles métalliques le contrôle peut être effectué par voie électrique (généralement par mesure de courants de FOUCAULT), soit encore par un examen visuel, les brins extérieurs du câble soumis aux plus grandes extensions se rompant avant les brins intérieurs. Tel n'est pas le cas dans les câbles textiles dans lesquels l'usure n'est pas apparente. I1 a déjà été proposé d'inclure à l'intérieur d'un câble textile un fil de carbone. La conductibilité de celui-ci rend possible une mesure de continuité électrique. mais ce contrôle reste en grande partie aléatoire. Or, pour définir des critères de dépose, il est nécessaire de pouvoir contrôler l'usure du câble. La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient et de permettre de mesurer la fatigue d'un câble textile par un contrôle non destructif et d'en déduire la nécessité de son remplacement. On sait que les câbles textiles peuvent transmettre des ondes longitudinales ou transversales. Une onde est dite transversale lorsque la direction de vibration des particules est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde. C'est ce qui se passe dans les instruments de musique où à la suite d'une excitation les cordes présentent des noeuds et des ventres de vibrations se traduisant par l'émission d'un son. Dans ce cas, la vitesse de propagation est une fonction de la tension de la corde. Selon l'invention, le procédé de contrôle d'usure d'un câble est caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer le module d'élasticité de celui-ci. On a en effet constaté au cours d'essais en traction de câble neufs et usagés que le module d'élasticité variait au cours de l'utilisation d'un câble, son module d'élasticité donnant une bonne image de son usure. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé est caractérisé en ce que le module d'élasticité E est calculé selon la formule E= V2.p dans laquelle V est la vitesse de propagation d'une onde longitudinale dans un câble sous tension et p la masse volumique du câble. Dans le cas d'une onde longitudinale, la vibration des particules est parallèle à la direction de propagation de l'onde. L'équation de la vitesse de propagation longitudinale est différente de l'équation de la vitesse de propagation des ondes transversales. Selon l'invention, on provoque un impact longitudinal sur le câble pour mesurer sa vitesse de propagation et en déduire le module d'élasticité caractéristique de la fatigue. La présente invention vise également un dispositif de mesure de la vitesse d'une onde dans un câble caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs chacun étant relié par un amplificateur à un oscillographe. I1 est ainsi possible, par une mesure très simple et non destructive, de mesurer la fatigue d'un câble, même lorsque celui-ci est en service. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent - La figure 1, un schéma de montage permettant de déterminer la vitesse de propagation d'une onde dans un câble; - la figure 2, un schéma des signaux pouvant être observés - la figure 3, une représentation des temps en fonction de la distance séparant les deux capteurs; - la figure 4, un schéma par blocs d'un appareil portable de mesure d'un module d'élasticité d'un câble. Pour déterminer la vitesse V de propagation il suffit de déterminer le temps de propagation entre deux points fixes. On dispose pour ce faire deux mors Al, A2 sur chacun desquels on fixe un accéléromètre. Un anneau métallique M est fixé sur le câble en amont du premier accéléromètre. C'est sur l'anneau M que l'impact est effectué manuellement, parallèlement à la direction longitudinale du câble C, à l'aide d'un maillet en bois ou plastique pour éviter des vibrations parasites. Le câble est maintenu sous tension constante car la charge appliquée intervient sur les résultats de la mesure. Par contre, les points d'application de la tension n'interviennent pas sur les résultats. La mesure consiste à déterminer le temps de parcours de l'onde entre les deux accéléromètres A1, A2. Chaque accéléromètre émet un signal qui est amplifié dans les amplificateurs 3 et 4 et transmis, après amplification sur les bornes d'entrées de l'oscilloscope 5. Les signaux apparaissant sur l'écran de celui-ci sont déphasés sur l'axe des temps (fig.2), le retard correspondant au temps de propagation de l'onde crée par l'impact sur la distance A1- A2. On peut lire, grâce aux curseurs de l'oscilloscope, deux temps, respectivement le temps T1 à la base et le temps T2 au sommet. On se réfère, de préférence au temps T2 qui est plus accessible. La vitesse de propagation est l'inverse de la pente de la droite T2 = f(A1-A2) Afin d'obtenir des résultats plus cohérents, on répète cette mesure sur plusieurs distances A1-A2. Connaissant la vitesse de propagation, on en déduit le module d'élasticité du câble et celui-ci peut être lu directement sur l'appareil si la masse volumique du câble a été introduite en mémoire. Pour éviter des anomalies locales éventuelles de structure, la même mesure peut être effectuée sur des tronçons différents de même longueur, la distance des capteurs restant inchangée. La mesure qui vient d'être décrite correspond à une installation expérimentale. Pratiquement, il n'est pas nécessaire de voir les signaux et une machine portable comportant un clavier d'entrée de données, un microprocesseur sur lequel sont appliqués les signaux permet un affichage direct sur un écran à cristaux liquides du module d'élasticité. Un tel appareil est schématisé sur la figure 4. Il se compose de deux entrées Al, A2, qui au cours des opérations sont connectées aux accéléromètres du même nom, reliées à un étage amplificateur 10 dont les sorties sont connectées à un microprocesseur 11 incluant une base de temps. Le microprocesseur est par ailleurs connecté à un étage d'entrée 12 permettant d'introduire en mémoire la masse volumique et la distance A1-A2. La sortie de l'étage 11 est connectée à un dispositif d'affichage 13, par exemple du type à cristaux liquides. Le microprocesseur, par un échantillonnage des entrées, A1 et A2 calcule automatiquement le module d'élasticité et l'affiche sur le tableau 13. Cet appareil peut être étalonné sur des câbles existants dont les caractéristiques sont connues. On a comparé par le procédé selon l'invention des câbles de type Z neufs et usagés par le procédé et avec le dispositif selon l'invention. Les résultats sont les suivants V m/s E GPa CÂBLE Z NEUF 7685 61 CÂBLE Z usagé 100.000 cycles 6830 48 sous 1918 daN On remarquera que le module d'élasticité varie en fonction de l'usure du câble. Le module du câble Z usagé varie par rapport à celui du câble neuf. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 Procédé de contrôle d'usure d'un câble de manutention, notamment textile caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer le module d'élasticité de celui-ci. 20 Procédé de contrôle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module d'élasticité E est calculé selon la formule E= v2 x p dans laquelle V est la vitesse de propagation d'une onde longitudinale dans un câble sous tension et p la masse volumique du câble. 30 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs (Al, A2) chacun étant relié par un amplificateur à un oscilloscope. 40 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un microprocesseur (11) connecté d'une part aux capteurs (A1, A2) à un étage d'entrée de données (12) et à un affichage (13).