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Einfluss der seitlichen Seilablenkung auf die Lebensdauer von Drahtseilen beim Lauf über Seilscheiben
(2005) Schönherr, Silke; Wehking, Karl-Heinz (Prof. Dr.-Ing.)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Thematik der seitlichen Ablenkung von laufenden Stahlseilen und speziell mit den Auswirkungen auf die Seillebensdauer. In zahlreichen Seilanwendungen, z.B. bei Kranen, führt die Anordnung der Seilscheiben vielfach dazu, dass die Seile beim Lauf über die Seilscheiben unter einem seitlichen Ablenkwinkel auf- und ablaufen. Dass große seitliche Ablenkwinkel zu einer erhöhten Schädigung der Seile führen ist seit langem bekannt. Die Lebensdauerminderung durch Schrägzug wurde bisher jedoch nie umfassend wissenschaftlich untersucht und quantifiziert. Im theoretischen Teil der Arbeit werden die Schädigungsmechanismen und zusätzlichen Seilbelastungen, die bei der seitlichen Seilablenkung auf der Rillenflanke auftreten, identifiziert und analysiert. Experimenteller Schwerpunkt der Untersuchung waren die Lebensdauerversuche. In systematischen und reproduzierbaren Dauerbiegeversuchen wurde die Seillebensdauer und die Drahtbruchentwicklung bei seitlicher Seilablenkung für 6 Kreuzschlagseile untersucht. In den Dauerbiegeversuchen wurden die Parameter Seilkonstruktion, Seilnenndurchmesser, Seilablenkwinkel, Durchmesserverhältnis von Seilscheibe zu Seil, Rillenöffnungswinkel und Biegelänge variiert. Erstmalig sind damit umfangreiche Schrägzugversuche bis zur Bruchbiegewechsel-zahl durchgeführt worden. Neben dem erwarteten Einfluss des Schrägzugwinkels konnten dabei zusätzliche, bisher nicht bekannte Einflüsse ermittelt und erklärt werden. Die ausgewerteten Dauerbiegeversuche zeigen, dass die Lebensreduzierung bei Schrägzug nicht allein vom Schrägzugwinkel sondern von weiteren Parametern des Seiltriebs (z.B. vom D/d-Verhältnis) und von seilspezifischen Einflüssen (z.B. von der Seilkonstruktion) abhängt. Seile, die aufgrund ihrer Konstruktion eine größere Verdrehsteifigkeit aufweisen, erfahren bei der seitlichen Seilablenkung eine stärkere Lebensdauerreduzierung. Für die praktische Anwendung wurde auf Basis der 6 Versuchseile eine Gleichung abgeleitet, mit der die Lebensdauerreduzierung, die ein Seil beim Lauf über eine Seilscheibe mit seitlicher Seilablenkung erfährt, überschlägig berechnet und vorhergesagt werden kann. Im Hinblick auf die Sicherheit von Seiltrieben mit seitlicher Ablenkung wurde außerdem das in der DIN 15020 festgelegte Ablegekriterium maximale Anzahl sichtbarer Außendrahtbrüche auf festgelegten Bezugslängen auf Anwendbarkeit und Sicherheit bei Schrägzug überprüft. Bei der statistischen Auswertung der sicht-baren Außendrahtbrüche hat sich gezeigt, dass in Seiltrieben mit Stahlscheiben und bei weitgehend konstanten Seilzugkräften das Ablegekriterium Drahtbruchzahl auch bei Seilen mit Schrägzug angewendet werden kann. Ein häufiges Schädigungsproblem von Seilen in Seiltrieben der Praxis ist der Seildrall. Bei Schrägzug wird das Problem einer Seilverdrehung zusätzlich verstärkt. Abschließend geht die Arbeit auf die Verdrehung von Seilen bei Schrägzug ein und zeigt die wesentlichen Einflussgrößen auf.