Aktuelle Seilforschung und Produkte für Aufzugsanwendungen

Aktuelle-Seil-Forschung-und-Produkte-für-Aufzug-Anwendungen
Abbildung 1. Entscheidungsgraphen gem. DRAKO KP067-1 (Beispiel D/d<40)
Pfeifer DRAKO Drahtseilwerk GmbH, Deutschland
Dieses Papier wurde präsentiert bei ElevcoN USA 2012, International Congress on Vertical Transportation Technologies, und erstmals veröffentlicht im IAEE-Buch Elevator Technology 19, herausgegeben von A. Lustig. Es handelt sich um einen Nachdruck mit Genehmigung der International Association of Elevator Engineers Iaee (Webseite: www.elevcon.com). Dieses Papier ist ein exakter Nachdruck und wurde von nicht bearbeitet ELEVATOR WORLD.

Schlüsselwörter: Stahldrahtseile, kleines Seil, Lebensdauer, Zertifizierung, Berechnung, Kunststoffhülle

Abstrakt

Stahldrahtseile haben eine Schnittstellenfunktion im System-Schleppaufzug. Die Seile beeinflussen die Dimensionierung des Seiltriebs sowie weitere Themen wie Kosten, Energieeffizienz, genutzter Schachtraum, Produktion, Montage und Wartung. Ein kleinerer Seildurchmesser verringert den Durchmesser der Zug- und Umlenkrollen. Die Verwendung von Stahldrahtseilen mit einem Durchmesser d unter 8 mm und einem Verhältnis von Durchmesser Rolle zu Seil D/d unter 40 wird neue Möglichkeiten im Aufzugsanlagenbau eröffnen. Stahldrahtseile, die mit Materialien mit höherem Reibungskoeffizienten bedeckt sind, ermöglichen es, den Umschlingungswinkel der Zugrolle zu reduzieren und die scharfen Zugrillen zu vermeiden. Flache und schlanke Endverbindungen für Stahldrahtseile haben den Vorteil, dass sie die Hubzeit verlängern und Neigungswinkel an den Umlenkrollen vermeiden. Zusätzlich muss die Methode zur Berechnung der zu erwartenden Fahrtenzahl insbesondere für komplexe Seilverläufe im Aufzugssystem verbessert werden. Von Benannten Stellen ausgestellte Zertifikate sind erforderlich, um die Eignung neuer Produkte in Aufzügen nachzuweisen. Der Einfluss neuer Seilprodukte und -verfahren und deren Verknüpfung wird dargestellt.

1. Kleine Seile – Kleine Garben

Die Entwicklung kleinerer Seilantriebe in Schleppliften ist noch nicht abgeschlossen. Erste Schritte waren die Verringerung des Seildurchmessers unter 8 mm gemäß EN81-1. Bei konstantem Verhältnis von Seildurchmesser zu Seildurchmesser D/d verringerte sich der Seilscheibendurchmesser enorm. Mit der zusätzlichen Maßnahme, das D/d-Verhältnis unter 40 zu senken – zB im Prüfungszeugnis KP067-1 – ist ein Verhältnis D/d=25 und ein Scheibendurchmesser von D=150mm bei der DRAKO 250T in 6mm möglich. Ein erlaubter D/d=24,6 reduziert den Scheibendurchmesser auf D=160mm für das 6,5mm-Seil in gleicher Konstruktion.

Das Zertifikat KP067-1 basiert auf Lebensdauerbiegeversuchen bis zum Aussondern, Statistiken und einer anerkannten Lebensdauerberechnung (Fey2022), die durch die traditionelle Berechnung der Zugkraft für V-Nuten und Halbrundnuten mit Hinterschnitt abgedeckt wird. Das Ergebnis sind Entscheidungsgraphen (Abbildung 1) für die berechnete und erwartete Anzahl von Fahrten. Die Biegefolge ist eine Biegung über die Zugrolle und zwei Biegungen über die Umlenkrollen. Nun legt der Aufzugshersteller nach der Zugkraftberechnung die Parameter D/d-Verhältnis von Zug- und Umlenkrollen und den Sicherheitsfaktor fest. Die berechnete Anzahl Fahrten in den Entscheidungsgraphen des KP067-1 gespiegelt mit der erwarteten Fahrthäufigkeit führt zur Nutzungszeit bis zum Ablegen des Seils. Die Entscheidungsgraphen gelten für Umlenkrollen aus Stahl und Kunststoff in Zug- und Hydraulikaufzügen.

2. Berechnung der Lebensdauer durch Umkehrbiegungen beeinflusst

Die für das DRAKO-Zertifikat KP067-1 verwendeten Seillebensdauerberechnungen berücksichtigten nur Biegungen in die gleiche Richtung. Der Fall der Umkehrbiegung (Abbildung 2) wird sehr oft verwendet, um den Einfluss auf die Seillebensdauer zu unterschätzen. In Vog2010 wurde eine Methode beschrieben, alle Einflüsse der Rückbiegungen und der Treibscheiben durch Aufteilung der Biegefolge in einzelne Biegezykluselemente zu kumulieren. Eine Berechnung der Lebensdauer muss die Biegefolge im am stärksten beanspruchten Seilabschnitt berücksichtigen. Sind Biegefolge und Biegeelemente bekannt, lassen sich die Einflüsse der Rückbiegung und der Formnut zuordnen. Für jedes Biegeelement muss eine Anzahl von Biegezyklen berechnet und der Anzahl der Fahrten gemäß der Schadensakkumulationshypothese von Palmgren-Miner zugeordnet werden. Bei der Verwendung dieses Biegeelementmodells ist darauf zu achten, dass weder die Rückbiegung noch die Formrille zu stark oder zu stark beeinflusst werden, die beide einen extremen Einfluss auf die Seillebensdauer haben. Weitere Zertifizierungsarbeiten werden auch diese Art von Biegungen abdecken.

Abbildung 2. Gegenbiegen

3. Kunststoffummanteltes Seil

Das Zertifikat KP067-1 umfasst das Stahldrahtseil D250T in 6, 6.5 und 8mm für D/d≥24,6 und in den Hauptsicherheitsfaktoren offen. Aber: Den Einfluss auf die Seillebensdauer nicht vergessen. Verwenden Sie die Entscheidungsgraphen, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was zu erwarten ist. Der KP067-1 greift mit Stahldrahtseilen mit begrenztem Reibungskoeffizienten der Stahl-Stahl-Kombination. Um die Reibung zu erhöhen, ist eine Kunststoffabdeckung hilfreich. Die Vorteile sind lange Lebensdauer durch reduzierten Druck, Verwendung von runden Rillen, leiser Lauf und reduzierter Umschlingungswinkel. Das kunststoffummantelte Seil PTX300 ist in G530 zertifiziert mit ausführlicher Anleitung und Ablegekriterien.

4. Seilabschluss-T-Buchse

VogScheu2011 präsentierte eine patentierte Endverbindung, die eine besonders bei kleinen Seilen wichtige Verlegung der Seile ohne Neigungswinkel ermöglicht. Die Lebensdauer wird nicht durch zusätzliche Belastungen und Seilbewegungen beeinträchtigt. Zusätzliche Maßnahmen wie Schrauben und Federn helfen, Seilkräfte auszugleichen.

5. Fazit

Das Stahldrahtseil ist ein sehr interessantes Konstruktionselement im fantastischen Maschinen-Traktionsaufzug, der Installation, Wartung, Sicherheitsanforderungen, Zugkraft, Komfortaspekte,… abdeckt. Es wird nie langweilig und erfordert ein tiefes Verständnis, was passiert, wenn auch nur ein Parameter geändert oder variiert wird. Auf wissenschaftlichen Erkenntnissen basierende Zertifikate helfen, die Seile auch im harten Einsatz sicher zu verwenden.

Aktuelle-Seil-Forschung-und-Produkte-für-Aufzug-Anwendungen-Abbildung-2
Abbildung 2. Gegenbiegen
REFERENZEN
Vog2010 Vogel, W.: Auswirkungen von Rückbiegungen in Seiltrieben von Schleppliften. LiftReport 36(2010)2, Seite 14-16
Fey2002 Feyrer, K. (2002). Drahtseil. Springer Verlag Berlin 2002
VogScheu2011 Vogel, W., Scheunemann, W.: Sicherheit und Zuverlässigkeit von Seilendverbindungen in Schleppliften geplant: Lift Report 37(2011)6
KP067-1 Zertifikat über die Konformitätsprüfung KP067-1 – Seilantrieb zur Verwendung als Teil der Maschine für Fahrantriebsaufzüge bzw. -aufzüge. indirekt wirkende hydraulische Aufzüge mit und ohne reduzierte Anzahl
reist Pfeifer DRAKO/TÜV Süd 2011
G530 Baumusterprüfbescheinigung für einen Seilantrieb zum Einsatz als Bestandteil der Antriebsaufzüge Typ DRAKO PTX300 (dnom=6mm) TÜV Süd 2009

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