High performance fibre ropes

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "High performance fibre ropes"

Beate Beck
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Neue textile Zug- und Tragmittel in der Fördertechnik Prof. Dr.-Ing. Nendel, Dipl.-Ing. Thorsten Heinze Fakultät für Maschinenbau TU Chemnitz Professur Fördertechnik High performance fibre ropes

2 Übersicht Hochfeste Fasermaterialien Macharten Dynamische Seilprüfung Neue Tragmittel 2

3 Hochfeste Fasermaterialien 18, , , ,005 Dichte [g/cm³] Bruchdehnung [%] Zugfestigkeit [N/mm²] 20, , Quelle: Firma Gleistein 8, ,00 2 4, ,00 0,0000 Baumwolle Baumwolle Hanf Hanf Sisal Stahl Stahl PA PA PET PE PP Aramid TLCP PBO HMPE Seit 1964 Entwicklung hochfester synthetischer Fasern Seit 1940 Entwicklung synthetischer Fasern Reepschläger, Quelle:Allgemeines Wörterbuch der Marine 4, Erfindung des Drahtseiles v. Chr. Erste Belege für Naturfaserseile v. Chr

4 Hochfeste Fasermaterialien Kostenvergleich Dyneema (HMPE) Dyneema 6mm 60 Preis [ /kg] kg/ Preis [ /kg] 50 Vectran Vectran 6mm (TLCP) Vergleich Nutzlast / Euro Was kostet ein Kilogramm? 19 Stahl Preis [ /100m] Preis [ /100m] 160 kn/ [kn/ ] Vectran 6mm Vectran Dyneema Dyneema 6mm Stahl Stahl 6x Stahl Stahl 6x19 Dyneema Dyneema 6mm 17 0 Kostenvergleich Vectran Vectran 6mm Wieviel Festigkeit bekomme ich für mein Geld? Was kosten 100 Meter?

5 Reißlänge Zukünftige Anwendungen HMPE 360km Weltraumlift (36000km) Quelle: TLCP 225km Aramid 210km Carbon - 195km Glas 135km Goldmine TauTona (3600m) Hibernia Bohrinsel (3400m) Quelle: Memorial University of Newfoundland Stahl - 25km max. freie Länge in technischen Anwendungen 600m BurjDubai (818m) Quelle: 5

6 Macharten Hochfeste Fasermaterialien Macharten Dynamische Seilprüfung Neue Tragmittel 6

Macharten Geflochtenes Seil Vorteile: - drehungsfrei durch symmetrischen Aufbau Klassische Faserseilkonstruktion - redundantes System durch Umschlingungsreibung - Abbau der Zug- und Druckspannungen

7 Macharten Geflochtenes Seil Vorteile: - drehungsfrei durch symmetrischen Aufbau Klassische Faserseilkonstruktion - redundantes System durch Umschlingungsreibung - Abbau der Zug- und Druckspannungen bei Lauf über Scheiben durch Relativbewegungen Nachteile: - Überkreuzungsstellen - Verschleiß durch Relativbewegung und Überkreuzung der Litzen Gedrehtes Seil Vorteile: - redundantes System durch Umschlingungsreibung - Abbau der Zug- und Druckspannungen bei Lauf über Scheiben durch Relativbewegungen - Drahtüberkreuzungen bei Mehrschichtverseilung Klassische Drahtseilkonstruktion Nachteile: - Verschleiß durch Relativbewegung der Litzen - Drehmoment durch Axialkraft 7

8 Drehverhalten FQ = 3,5t 2FQ FQ t R 0,6 =1 FL FA = 10t FQ R 6 litziges Seil Seil 12x6 (drehungsarm) Quelle: Casar, Roland Verret Beispielhaftes Kräftedreieck eines gedrehtem Seils 2R erzwungene Verdrehung 8

9 Geflochten oder gedreht? Geflochtene Seile Dyneema - d8 Dyneema SK 75 SK75 Durchmesser 8mm Gedrehte Seile Bruchbiegewechselzahl N bezogen e Seilzu gkraft S/d² gedreht Faserblend geflochten/gedreht Quelle: Firma Gore geflochten Exponentiell (geflochten) Exponentiell (gedreht) Vergleich geflochtene/gedrehte Faserseile Quelle: DSM Dyneema 9

10 Macharten-Flächenpressung Auflageverhältnisse schlecht gut Hauptschädigungszonen Stützelement PU Neutrale Faser Konventionelle Außenlitze (Stahl) Verdichtete Außenlitze (Stahl) Litzen aus Polymerfasern Faserseil mit Stützelement Faserseil mit PU-Mantel bzw. in PU eingebettet Eigenschaften von Stützelementen in Faserseilen - Verminderung der Verschiebung der neutralen Faser - Reduzierung der Walkarbeit in den Randzonen, kein Ausknicken - stabilere Seilpyramide bei Mehrlagenwickelung - Verringerung von Ausfaserungen beim auflaufen auf Scheiben - Nachteil: Verkleinerung des Durchmesserverhältnisses Scheibe/Seil 10

11 Dynamische Seilprüfung Hochfeste Fasermaterialien Macharten Dynamische Seilprüfung Neue Tragmittel 11

12 Biegeprüfung Doppelbiegemaschine DBM25 Antriebsscheibe Prüfscheibe [Prüfung mit bewegtem Seil und ortsfester Prüfscheibe] Prüfkraft Prüfseil Führungsscheiben Prüfseil S [Prüfung mit bewegter Prüfscheibe und festem Seil] Prüfscheiben Bruchbiegezahl N 5354 Gegenwechselbiegemaschine GBM 50 Linearführung 6mm-Seil, 30kN Prüfkraft Prüfaufnahme Dyneema Technora Vectran Warrington Technora + PU Doppelbiegemaschine DBM200 12

13 Neue Tragmittel Hochfeste Fasermaterialien Macharten Dynamische Seilprüfung Neue Tragmittel 13

Matrix Sensor Seilgeflecht Elastomerer MatrixWerkstoff (Schaum) Seilnenndurchmesser [mm] Parallel

14 Neue Tragmittel Biegewechselzahl N Biegewechsel bis Ablegereife (untere Kurve) und bis Bruch (obere Kurve) Zugfestigkeit Durchmesserverhältnis Parallelanordnung von Zugträgern in einer elastomeren Matrix Sensor Seilgeflecht Elastomerer MatrixWerkstoff (Schaum) Seilnenndurchmesser [mm] Parallel liegende Zugträger und Wellenleiter in einem Matrixwerkstoff Modularer Aufbau der Zugträger im Tragmittel 14

15 Neue Tragmittel Vorteile Führungsprofile - Gleiche Vorspannungen in allen Zugträgern Geflochtener Zugträger - gleiche Stranglast, höher Biegewechselfestigkeit - kleinere Scheiben und Trommeln (geringere Antriebsmomente, weniger Materialbedarf) - Online-Überwachung durch Wellenleiter (Prinzip Flugschreiber) - kein Schmierstoffaustritt Matrixwerkstoff Stützelement und/oder Schmierstoffpatrone Sensor - reine Zugbelastung auf Sensor - verminderte Flächenpressung CAD-Modell eines Tragmittelabschnittes CAD-Modell Tragmittel über Scheibe Prototyp Tragmittel 15

16 Ende Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 16

17 Streckung Verkürzung Gleiche Längen Gleiche Längen 17

Ähnliche Dokumente

Einfluss der Seilparameter auf das mechanische Verhalten

Einfluss der Seilparameter auf das mechanische Verhalten Dr.-Ing. Thorsten Heinze Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Chemnitz Stiftungsprofessur Technische Textilien Textile Maschinenelemente Anwendungsfelder