Universität Stuttgart
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Item Open Access Beitrag zur Untersuchung von hochfesten synthetischen Faserseilen unter hochdynamischer Beanspruchung(Stuttgart : Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart, 2017) Wehr, Martin; Wehking, Karl-Heinz (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)Item Open Access Zum Einfluss der Querbeanspruchung auf die Lebensdauer drehungsarmer Seile(Stuttgart : Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart, 2015) Reinelt, Oliver; Wehking, Karl-Heinz (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)Die vorliegende Arbeit gliedert sich in drei aufeinander aufbauende Teile und beschreibt in dieser Art erstmalig die Lebensdauer, die Donandtkraft und das Schädigungsverhalten drehungsarmer Seile. Ausgehend von Dauerbiegeversuchen und der Feststellung von Schäden im Seilinneren wird die reale Gefahr eines unbemerkten Seilschadens im alltäglichen Kranbetrieb aufgegriffen und zum Anlass genommen, eine gezielte Untersuchung der Kontaktbereiche zwischen den Litzenlagen drehungsarmer Seile durchzuführen. Diese Kontaktbereiche werden schließlich mit Hilfe einer eigens in dieser Arbeit konstruierten Pressvorrichtung für Einzeldrähte separat untersucht. Bekannte Ergebnisse diverser Untersuchungen und Dissertationen zum Thema Lebensdauer und Pressung zwischen Drähten werden zusammengefasst und führen schlussendlich zu dieser sehr praxisorientierten Arbeit. Im Rahmen des AiF-Forschungsprojekts „Bestimmung des Sprungpunktes von dynamisch beanspruchten Spiralrundlitzenseilen beim Übergang vom Ermüdungsbruch zum Gewaltbruch“ wurden Dauerbiegeversuche an 7 verschiedenen drehungsarmen Seilkonstruktionen in jeweils 2 Durchmessern durchgeführt. Die Prüfung erfolgte in der vom Hersteller bei der Verseilung eingebrachten Grundschmierung ohne eine spezielle zusätzliche Versuchsschmierung. Diese herstellerspezifische Grundschmierung ist auch in der Praxis entscheidend für die Lebensdauer der Seile, da in der Anwendung auf hochbeanspruchten Krananlagen Seile nur selten nachgeschmiert werden. Anhand der durchgeführten Versuche wurden die Konstanten zur Berechnung der Lebensdauer drehungsarmer Seile in Grundschmierung (= Anlieferungszustand) ermittelt. Aus den Lebensdauerkurven wurden abschließend die jeweilige Donandtkraft berechnet und die Konstanten für deren Berechnung ermittelt. Die Ergebnisse der Lebensdauerberechnung zeigen für die Versuche mit D/d = 10 im Vergleich zu Feyrer (aufgefettete Spiralrundlitzenseile) eine mittlere Lebensdauer von 58 % und für D/d = 25 eine gemittelte Lebensdauer von 73 %. Diese verringerte Lebensdauer ist zum Einen auf die Schmierung zurückzuführen und zum Anderen abhängig von den untersuchten Seilkonstruktionen. Für die Berechnung der Donandtkraft ergeben sich die besten Ergebnisse anhand einer Berechnung auf Basis der vom Hersteller angegebenen Mindestbruchkraft. Für die bisher bekannte Berechnung nach Feyrer wird die Mindestbruchkraft gemäß Normangaben verwendet. Die Mindestbruchkraft nach Herstellerangaben liegt meist deutlich höher und damit auch näher an der realen Bruchkraft des Seiles. Dieser eindeutige Zusammenhang von Mindestbruchkraft nach Herstellerangaben und Seilkonstruktion führt zur ersten Verbesserung der Berechnungsergebnisse. Eine Weiterentwickelung Feyrers Formel zur Berechnung der Donandtkraft enthält ein zusätzliches durchmesserabhängiges Glied. Mit dieser Formel werden noch realistischere Berechnungsergebnisse erzielt. Zur Erkennung und Zuordnung der Schädigung am Seil und im Seilinneren wurden magnetinduktive Prüfungen durchgeführt. Die Auswertung der Messschriebe zeigt, dass bei hohen Lasten mit einem Beginn der Schädigung im Seilinneren zu rechnen ist. Zur Verifikation wurde ein Seil magnetinduktiv geprüft und anschließend geöffnet. Die gefundenen Drahtbrüche liegen auf der zur Seileinlage gewandten Seite der Außenlitze und sind somit visuell auf der Seiloberfläche nicht erkennbar. Treten unter hoher Belastung sichtbare Drahtbrüche auf der Seiloberfläche auf, ist also auch mit unsichtbaren Drahtbrüchen im Seilinneren zu rechnen. Mikroskopische Untersuchungen an Druckstellen zwischen den Litzenlagen und an den Drahtbrüchen lassen erkennen, dass der Bereich der Kontaktstellen zwischen Litzenlagen besonders gefährdet ist. Hier zeigt sich der Verschleiß in Form tiefer werdender und stärker ausgeprägter Druckstellen und ist ein messbares Anzeichen für das Fortschreiten der Seilschädigung. Bei niedriger Belastung ist noch mit Ermüdungsbrüchen zu rechnen, mit zunehmender Belastung steigt die Anzahl der Gewaltbrüche und Scherbrüche. Bei hohen Lasten ist die Schädigung hauptsächlich von der Querpressung zwischen den Litzenlagen abhängig. Unter dem Hintergrund der Schädigung durch Querbeanspruchung der Drähte wurde eine Vorrichtung entwickelt, die es ermöglicht 2 vorgespannte Drähte unter definiertem Winkel gegeneinander zu pressen. Unter bestehender Querkraft kann der Versuchsdraht zerrissen werden. Aus Versuchsreihen mit Drähten von Durchmesser 0,8 mm bis 2,4 mm unterschiedlicher Festigkeiten wird eine unterschiedliche Empfindlichkeit dieser Drähte gegen Querpressung erkennbar. Der Draht mit geringerer Festigkeit kann verhältnismäßig mehr Querpressung ertragen um eine vergleichbare Bruchkraft zu erreichen wie ein Draht höherer Festigkeit. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei einem Seil mit Drähten sehr hoher Festigkeit die Gefahr von Drahtbrüchen im Seilinneren steigt. Eine weitere Festigkeitssteigerung der Drähte verlangt nach gezielter Untersuchung der Empfindlichkeit gegen Querbeanspruchung dieser Drähte.