A217

Lebensdauer und Ablegereife von verdichteten Stahldrahtseilen beim Lauf über Seilscheiben

(A217 S 24/03/00)

Laufzeit der Forschungsarbeiten: 1. April 2004 - 31. März 2007

Bei laufenden Seilen ist die Prognose der Seillebensdauer in den Seiltrieben sicherheitsrelevanter Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Die Seillebensdauer von häufig eingesetzten und zum Teil genormten unverdichteten Seilkonstruktionen ist gut erforscht. Die entsprechenden Lebensdauergleichungen sind für die in immer größerem Umfang - und vor allem in sicherheitsrelevanten Anwendungen eingesetzten - verdichteten Seilkonstruktionen aber bisher nicht verfügbar. In der Vergangenheit musste bei der Lebensdauerberechnung von verdichteten Seilen in Seiltrieben wegen fehlender Erkenntnisse auf Ergebnisse unverdichteter Seile zurückgegriffen werden. Es konnten dabei aber nur sehr vorsichtige Schätzungen vorgenommen werden, die der tatsächlichen Leistungsfähigkeit der verdichteten Seile beim Lauf über Scheiben nicht gerecht werden. Das Ziel des Forschungsprojektes bestand zunächst darin, eine allgemeine und objektive Formulierung des Verdichtungsgrades zu finden. Anhand von Dauerbiegeversuchen mit verdichteten Seilen sollten anschließend gesicherte Erkenntnisse über die Lebensdauer gewonnen werden und auf Basis der Versuchsergebnisse sollten Kennzahlen für eine Erweiterung der Lebensdauergleichung nach Feyrer bestimmt werden.

In weiteren Untersuchungen sollten zur Klärung der Versagensvorgänge Bruchcharakteristiken von gebrochenen Drahtproben aus den abgelegten Seilen der Dauerbiegeversuche mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie analysiert und verglichen werden.

• Ergebnisse

Die Formulierung einer allgemeinen Definition des Verdichtungsgrades ergab verschiedene Varianten. Zu unterscheiden ist allerdings grundsätzlich, ob die Verdichtung des Gesamtseils oder der Litzen bestimmt werden soll. In beiden Fällen müssen zunächst Geometriedaten des unverdichteten und des verdichteten Zustandes gegeben sein. Eine Berechnung des Verdichtungsgrades aus den Ist- Daten ist ebenfalls möglich, jedoch sehr aufwändig.
Für die Dauerbiegeversuche wurde eine Auswahl von insgesamt 21 Seilen verschiedener Hersteller mit zwei verschiedenen Durchmessern für ein Durchmesserverhältnis von Scheibe/ Seil D/d = 25 getestet. Den Schwerpunkt bildeten 8-litzige Seile der Konstruktion Seale oder Warrington- Seale mit unterschiedlichen Seileinlagen. Mit diesen Versuchsseilen wurden zur Bestimmung der jeweiligen Bruchbiegewechselzahl Seildauerbiegeversuche bis zur Ablegereife durchgeführt. Die Bruchbiegewechselzahlen bei verschiedenen Seilzugkräften wurden anschließend statistisch ausgewertet.

Es konnte festgestellt werden, dass die Lebensdauer verdichteter Seile mit einigen Ausnahmen über der Lebensdauer baugleicher unverdichteter Seile liegt. Die Untersuchungsergebnisse zeigten keine Abhängigkeit vom getesteten Durchmesser, wohl aber von der Seileinlage. Die für die Lebensdauerformel nach Feyrer erforderlichen Koeffizienten konnten jedoch aufgrund der großen Streuung der Ergebnisse noch nicht bestimmt werden.

Die fraktografischen Untersuchungen zeigten, dass die Drahtbrüche ausschließlich durch Ermüdung hervorgerufen wurden. Vor allem in den durch Biegung, Pressung und Materialfließen beeinflussten Breichen der Drähte kommt es zu Brüchen. Die Drahtbrüche an verdichteten Seilen sowohl in den Verschleißzonen zwischen Seil und Seilscheibe auf als auch zwischen den Drähten der einzelnen Lagen.

Eine exakte Quantifizierung der Einflüsse der Verdichtung auf die Lebensdauer ist bisher noch nicht möglich und kann erst durch weiterführende Versuche geklärt werden. Nach den Erkenntnissen des abgeschlossenen Forschungsvorhabens ist eine Erweiterung der Feyrer’schen Lebensdauergleichung mit entsprechenden Regressionskoeffizienten daher noch nicht realisierbar.

Forschungsstelle 1:
Institut für Fördertechnik, Getriebetechnik und Baumaschinen der Universität Stuttgart
(jetzt: Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart (IFL), www.uni-stuttgart.de/ift)

Forschungsleiter 1:
Prof. Dr.-Ing. K.-H. Wehking

(vorgelegt vom Wirtschaftsverband Stahl- und Metallverarbeitung e.V. (WSM) für Deutscher Schraubenverand e.V. Düsseldorf (DSV))

Das Forschungsvorhaben wurde gefördert von der Stiftung Stahlanwendungsforschung im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V.

Bezugsquelle Schlussbericht:
bitte wenden Sie sich an die AVIF