Inspektionsintervalle im Blick

Inspektionsintervalle im Blick

Neue VDI-Richtlinie zur Seiltriebauslegung

Die Nachweisnorm DIN EN 13001-3-2 hat das System der DIN 15020 für die Zuordnung von Seil- und Scheibendurchmesser verlassen. Die neue Richtlinie VDI 5020 stellt die Zuordnung wieder her, ergänzt mit Richtwerten für die in der Aufliegezeit der Drahtseile erreichbaren Biegewechselzahlen.

1. Diagramm der Interaktionspunkte {n, n*; D/d} des Systems {c, kS; h1·h2} nach DIN 15020 im Vergleich mit den Hyperbeln konstanter Biegewechselzahl der Methoden „Stuttgart“ [1] und „Leipzig“ [3]; (Quelle: Steinbach)
2. Beispiel zur Bestimmung der Biegewechselzahl w bei Einfachbiegung und bei Gegenbiegung {VDI 5020, Tabelle 7} (Quelle: Steinbach)
3. Lage der Interaktionspunkte {, *; D/d} für die Triebwerkgruppen des Systems {c, kS; h1·h2} der neuen VDI 5020 mit Richtwerten der Volllast- und Kollektivlastbiegewechselzahlen NV und NV,k im Vergleich mit den Hyperbeln mittlerer konstanter Biegewechselzahlen N(Z)50% nach der Methode „Leipzig“ [3] analog Bild 1 (Quelle: Steinbach)
Normen
  • [N1] DIN 15020 Blatt 1:1974-02 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe; Berechnung und Ausführung und Blatt 2:1974-04 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe; Überwachung im Gebrauch und ergänzend

    • a) DIN 4130 [Ernst, H.: Die Hebezeuge 1952], dann DIN 15020: 1954-11, auch

    • b) TGL 0-15020 Blatt 1:1963-05, dann TGL 20322:1964-02 gültig bis ((??###))

    • TGL 34022/01 bis /04:1980-02 mit dem Bezug auf erreichbare Biegewechsel.

    • c) Weitere langjährig bewährte Normen mit dem System aus DIN 15020 Blatt 1 sind z. B.: FEM 9.511:1986-06; ISO 4301-1:2016-07; ISO 16625:2013-07.

  • [N2] DIN EN 13001-1:2014-10 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 1: Allgemeine Prinzipien und Anforderungen.

  • [N3] DIN EN 13001-2:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 2: Lasteinwirkungen.

  • [N4] DIN EN 13001-3-1:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 3-1: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Stahltragwerken.

  • [N5] DIN EN 13001-3-2:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 3-2: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Drahtseilen in Seiltrieben. Änderungen und Ergänzungen; s. a. Entwurf A1:2017-10.

  • [N6] DIN EN 12 385-1 bis -4:2003 Stahldrahtseile; Sicherheit; Teile 1 bis 6 und 8.

  • [N7] DIN ISO 4309:2013-07 Krane; Drahtseile; Wartung und Instandhaltung, Inspektion und Ablage.

Feyrer, K.: Drahtseile. Bemessung, Betrieb, Sicherheit. Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag 1994 (1. Aufl.) und 2000 (2., überarb. u. erw. Aufl.).
VDI 2358:2012-12 Drahtseile für Fördermittel; außerdem Ausgabe 1984-10 und Ausgabe 1968-10.
Steinbach, G.: Berechnung der Betriebsdauer von Drahtseilen in Seiltrieben. TÜ Technische Überwachung, 45 (2004) 4, S. 27–31.
Feyrer, K.: Statistische Auswertung der Ergebnisse von Drahtseil-Biegeversuchen – Teil 1. Draht, 31 (1981) 6, S. 404-407.
Steinbach, G.: Betriebsdauer in Seiltrieben – Berechnung der Biegewechselzahl – Methode Leipzig. Hebezeuge Fördermittel, 58 (2018), 5, S. 34–35.
Wagner, G.: Sicherheitsnachweise von Drahtseilen – Normen in der Diskussion. Hebezeuge Fördermittel, Berlin 54 (2014) 7–8, S. 466–470.
Warkenthin, W.: Tragwerke der Fördertechnik 1. Braunschweig/Wiesbaden: Vieweg & Sohn 1999.
Steinbach, G.; Anders, M.; Ryk, D.: Drahtseile in Seiltrieben – Notizen zur Bemessungsbiegewechselzahl und zur Realbiegewechselzahl. Hebezeuge Fördermittel, Berlin 55 (2015) 11-12, S. 574–577.
Feyrer, K.: Einfache Berechnung der Seiltriebe von Hebezeugen (I) und (II). Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 36 (1996) 4, S. 186–188 (I) und 36 (1996) 5, S. 242–243.
Marquardt, H.-G.; Barthel, T.: Einsatz von Kunststoffseilrollen – Betriebsdauerzuwachs für Drahtseile. Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 46 (2006) 11, S. 548-551.
Kalcher, A.: LIS-AP – ein Gerät zur Verschleißprognose von Drahtseilen – Sicheres Ermitteln der Ablegereife. Hebezeuge Fördermittel, 50 (2010) 6, S. 324.
[N1] DIN 15020 Blatt 1:1974-02 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe; Berechnung und Ausführung und Blatt 2:1974-04 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe; Überwachung im Gebrauch und ergänzend 
a) DIN 4130 [Ernst, H.: Die Hebezeuge 1952], dann DIN 15020: 1954-11, auch 
b) TGL 0-15020 Blatt 1:1963-05, dann TGL 20322:1964-02 gültig bis ((??###))
TGL 34022/01 bis /04:1980-02 mit dem Bezug auf erreichbare Biegewechsel.
c) Weitere langjährig bewährte Normen mit dem System aus DIN 15020 Blatt 1 sind z. B.: FEM 9.511:1986-06; ISO 4301-1:2016-07; ISO 16625:2013-07.
[N2] DIN EN 13001-1:2014-10 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 1: Allgemeine Prinzipien und Anforderungen.
[N3] DIN EN 13001-2:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 2: Lasteinwirkungen.
[N4] DIN EN 13001-3-1:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 3-1: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Stahltragwerken.
[N5] DIN EN 13001-3-2:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 3-2: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Drahtseilen in Seiltrieben. Änderungen und Ergänzungen; s. a. Entwurf A1:2017-10.
[N6] DIN EN 12 385-1 bis -4:2003 Stahldrahtseile; Sicherheit; Teile 1 bis 6 und 8.
[N7] DIN ISO 4309:2013-07 Krane; Drahtseile; Wartung und Instandhaltung, Inspektion und Ablage.

Die Bemessungs- und Nachweisnorm DIN 15020 Blatt 1 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe [N1] wird durch die Nachweisnorm DIN EN 13001-3-2 [N5] ersetzt. In den mit dem Nachweis der Ermüdungsfestigkeit zulässigen Abmessungen der Seiltriebe kann die bisher bekannte „Ausreichende Aufliegezeit“ der Drahtseile nicht mehr erreicht werden. Mit der neuen Richtlinie VDI 5020, die 2020 herausgegeben wird, kann die Bemessung so durchgeführt werden, dass die Drahtseile in Seiltrieben mit Ausreichender Aufliegezeit den Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen der Maschinenrichtlinie beim Nachweis mit der Methode der Grenzzustände entsprechen.

Die Bemessungsnorm DIN 15020 und die Biegewechselzahlen

Die DIN 15020 kombiniert in Triebwerkgruppen die Beiwerte c für den Seildurchmesser d mit den Beiwerten h1 für den Durchmesser D der Seilscheiben/Seiltrommel zu Interaktionen {c; h1} als Voraussetzung für eine Ausreichende Aufliegezeit. Die Triebwerkgruppen mit {c; h1} sind den Laufzeitklassen V mit Tageslaufzeiten oder der Gesamtlaufzeit des Triebwerkes [N1c] und den Lastkollektiven LK mit den kubischen Mittelwerten kS zugeordnet. Die Sicherheitskennzahl n ist nur noch im Beiwert c der Triebwerkgruppe oder auch als Zp [N1c] zu finden. In den damit bestehenden Interaktionen {c, kS; h1·h2} der Triebwerkgruppen und ihrer Zuordnung sind die Interaktionen {n, n*; D/d} enthalten [3]. Bei der höchsten auftretenden Seilkraft S wirkt die Sicherheitskennzahl n(c), und bei dem kubischen Mittelwert kS des Seilkraftkollektivs wirkt während der Aufliegezeit die Sicherheitskennzahl n*. Deshalb ist beispielsweise die Triebwerkgruppe 4m beim Lastkollektiv LK 3 „schwer“ der Laufzeitklasse V3, beim Lastkollektiv LK 1 „leicht“ der Laufzeitklasse V5 zugeordnet. Die DIN 15020 berücksichtigte damit schon sehr früh auf einfache Weise die Betriebsfestigkeit der Drahtseile. Mit den Methoden „Stuttgart“ und „Leipzig“ [2] konnten ab etwa 1980 die vermutlich erreichbaren Biegewechselzahlen systematisch berechnet und als Hyperbeln konstanter Biegewechselzahl dargestellt werden [3, 4, 5] (Bild 1).

Die Nachweisnorm DIN EN 13001-3-2

Für den Statischen Festigkeitsnachweis FSd,s≤ FRd,s ist der minimale Seilwiderstandsbeiwert grb≡ n mit Bezug auf die Mindestbruchkraft Fmin für die Grenzseilkraft FRd,s an minimale Durchmesserverhältnisse D/d als Interaktionen {grb; D/d} [N3] im Sinne der Donandt-Linie [1] oder der Grenzlinie y ≥ 0,8 [5] gekoppelt (Bilder1 und 3).

Für den Nachweis der Ermüdungsfestigkeit FSd,f≤ FRd,f ist die Seilkraft FSd,f zu berechnen, erforderlichenfalls mit den Risikofaktoren gn. Die Grenzseilkraft FRd,f wird mit dem minimalen Seilwiderstandsbeiwert grf = 7 aus dem Seilkraftverlaufsparameter sr (wtot) und dem Seilkraftspektrumsfaktor kranalog zum Stahltragwerk [N2, N4] bestimmt. Die Biegewechselzahlen wtotwährend der Bemessungslebensdauer eines Seiles [N5], die sich aus einer willkürlichen Seilanzahl lr bei den Arbeitsspielen C während der spezifizierten Auslegungsdauer [N2] eines Kranes aus C/lr ergeben sollen, sind mit dem gedachten Bezugspunkt wD = 500.000 die Basis des Nachweises [6]. Die Auswahl der üblicherweise angewendeten Werte des Verhältnisses D/d ≥ 0,75 RDd erfolgt über das Referenzverhältnis RDd (wtot). Die aus der freien Seilanzahl lr „berechnete“ Biegewechselzahl wtotwährend der Bemessungslebensdauer eines Seiles kann bei den als sicher nachgewiesenen Abmessungen der Seiltriebe nicht erreicht werden [8]. Zu den Biegewechselzahlen wtot und wD ist in der Normergänzung A1:2017-10 [N5] vermerkt, dass sie nicht als das zu verstehen sind, was sie sein sollten. Zum Seilkraftspektrumsfaktor kr [N5, Formel (27)] ist ergänzend vermerkt, dass bei lr > 1 die Bemessungslebensdauer jedes festgelegten Seiles länger als zwei regelmäßige Inspektionsintervalle [N7] entsprechend Benutzerhandbuch sein muss. Eine Methodik oder Formel ist dazu nicht angegeben. Beispielrechnungen und die Aufbereitung der Norm für die Lehre mit der Vorgabe der Seilanzahlen lr zeigten, dass mit zunehmender Seilanzahl lr die als sicher nachgewiesenen Seiltriebabmessungen und Realbiegewechselzahlen und damit die Seilbetriebsdauer oder Aufliegezeit immer geringer werden können [8].

Der Richtlinienentwurf VDI 5020

Berechnung des Seiltriebes

Für die Klassierung der Betriebsweise von Seiltrieben nach Triebwerkgruppen in Kranen wird die Nomenklatur der DIN 15020 Blatt 1 angewendet und mit den Klassen U der Gesamtzahl von Arbeitsspielen C während der Auslegungsdauer des Kranes nach DIN EN 13001-1 [N2] verbunden.

Die Betriebsweise des Seiltriebes in einem Arbeitsspiel wird von der Laufzeit, vom Lastkollektiv und von den Bewegungsparametern für die Kombination von Laufzeitklasse und Lastkollektiv zur Triebwerkgruppe bestimmt. Die Laufzeitklasse V wird aus der Laufzeit tSP,S des Seiltriebes im Arbeitsspiel und aus der Arbeitsspielfrequenz fSP bestimmt – s. Formeln (1) und (2). Damit wird die Laufzeitklasse V auf die Gesamtanzahl der Arbeitsspiele C in der Auslegungsdauer des Kranes [N2] und auf weitere vereinbarte Einsatzbedingungen bezogen.

Laufzeitklasse:

(1)

Formel

V Laufzeitklasse des Seiltriebes in h/d

C Gesamtanzahl von Arbeitsspielen [N2]

na Auslegungsdauer des Kranes in Jahren

nd,a Betriebsdauer des Kranes in d/a

tSP Laufzeit eines Arbeitsspiels in h

fSP Frequenz der Arbeitsspiele in h-1

Laufzeit im Arbeitsspiel:

(2)

Formel

tSP,S Laufzeit des Seiltriebes in h in der Laufzeit tSP eines Arbeitsspieles mit der Hubbewegungszahl lC = 2

s Hubweg oder Haupthubweg in m

v Beharrungsgeschwindigkeit in m/s

a Beschleunigung/Verzögerung in m/s2

Alle Größen in den Formeln sind als Mittelwerte zu verstehen, die vereinbart werden können.

Das Lastkollektiv wird mit dem kubischen Mittelwert kS der Seilkräfte Si,bezogen auf die im Kollektiv maximale Seilkraft S1, beschrieben. Die ideellen Belastungskollektive „leicht“ bis „schwer“ analog DIN 15020 können aus geeigneten Annahmen oder Kenntnissen über die Anzahl Ci der Arbeitsspiele in der Laststufe i, bezogen auf die Gesamtanzahl der Arbeitsspiele C in der Auslegungsdauer des Kranes, bestimmt werden – s. Formel (3).

(3)

Formel

Mit Bezug auf die Klassen Q der DIN EN 13001-1 kann der Lastkollektivbeiwert kQ ≡ kr angewendet werden, der auch die variablen Belastungen des Hubwerkantriebes während der Arbeitsbewegungen beschreibt [N2]. In der neuen VDI 5020 ist der Zusammenhang zwischen den kubischen Mittelwerten kS und den Lastkollektivbeiwerten kQ der Klassen Qi mit Formel (4) und mit {VDI 5020, Tabelle 1} gegeben.

(4)

Formel

Den Laufzeitklassen V und den Lastkollektiven kS sind die Triebwerkgruppen 1Em bis 5m und M1 bis M8 zugeordnet [N1c, N7]. Den Triebwerkgruppen sind der Beiwert c für die direkte Berechnung des minimalen Seildurchmessers dmin und der Beiwert h1 für den minimalen Seilscheibendurchmesser am Rillengrund Dmin als Interaktionen {c, h1} für die „Ausreichende Aufliegezeit“ zugeordnet – s. Formeln (5) und (6).

(5)

Formel

(6)

Formel

Die minimalen Durchmesser einer Seiltrommel DTmin und einer Ausgleichsscheibe DAmin werden vergleichbar mit DIN EN 13001-3-2 und ISO 16625 berechnet – s. Formel (7).

(7)

Formel

Die Beiwerte c sind für die nicht drehungsarmen Seile mit dem Füllfaktor f = 0,58 und für die drehungsarmen Seile mit f = 0,55 bestimmt (s. Litzenseilnorm DIN EN 12385-4 [N6]). Für andere Füllfaktoren fSeil kann der Beiwert c zu ckorr korrigiert bzw. angepasst werden.

Der Beiwert h2 berücksichtigt die Biegewechselzahlen w im höchstbeanspruchten Seilabschnitt. Die Summe der Biegewechselzahl w bei einer Hubbewegung, bestehend aus Heben und Senken [N5], ergibt sich aus den Einzelbiegewechselzahlen wi und den für Gegenbiegungen schädigungsäquivalenten Einzelbiegewechselzahlen wr (Bild 2). Die Werte von wr sind wegen ihrer Abhängigkeit von D/d [1] den Triebwerkgruppen zugeordnet {VDI 5020, Tabelle 5}. Die Einzelbiegewechselzahl wi oder wr entspricht hier einer Biegewechselzahl wc/2 für die Biegewechseltypen im Sinne der Tabelle A.1 DIN EN 13001-3-2 [N5]. Die Summe der Biegewechselzahl w entspricht der relevanten Biegewechselzahl w im Seiltrieb bei einer Hubbewegung im Sinne der Tabelle A.2 DIN EN 13001-3-2 [N5].

Richtwerte der erreichbaren Biegewechselzahlen und Seilanzahl

Die in den Interaktionen {c; h1} der DIN 15020 rechnerisch erreichbaren Biegewechselzahlen sind die Grundlage für die Beiwerte c in den Interaktionen {c; h1} zu den Triebwerkgruppen der neuen VDI 5020. Aus den zugeordneten Beiwerten {c; h1} der neuen VDI 5020 wurden die erreichbaren Mittelwerte der Biegewechselzahlen nach den Methoden „Stuttgart“ mit NA50% und „Leipzig“ mit N(Z)50% für die Seilfestigkeitsklasse Rr = 1960 bei dem Lauf in Seilrillen aus Baustahl berechnet. Die festgelegten Richtwerte der Volllastbiegewechselzahlen NV {VDI 5020, Tabelle 6} und die rechnerischen Kollektivlastbiegewechselzahlen NV,k {VDI 5020, Formel (9)} liegen über den als untere Grenzwerte anzusehenden Biegewechselzahlen NE(Z)50% der Methode „Leipzig“ (Bild 3).

Die Richtwerte der Volllastbiegewechselzahlen NV ≤ 1.250.000 {VDI 5020, Tabelle 6} sind als mindestens erreichbare Realbiegewechselzahlen [8] bei einem Lauf über eine Seilscheibe wi = wc/2 [N5] und bei Lastkollektiven „schwer“ oder bei kubischen Mittelwerten kS≥ 0,85 des Seilkraftkollektivs ein Maß für die „Ausreichende Aufliegezeit“ bei dem Lauf in Seilrillen aus Baustahl [10] und damit eine wesentliche Erweiterung der DIN 15020 und ähnlicher Regeln [N1c]. Die Richtwerte liegen über den nach der Methode „Leipzig“ (NE(Z)50%) und unter den nach der Methode „Stuttgart“ (NA50) rechnerisch belegten Biegewechselzahlen der Ablegereife. Sie wurden unter Berücksichtigung der Bedingungen des Kraneinsatzes festgelegt. Mit der Gleichsetzung NV = wtot können sie als Basis bei dem Nachweis der Ermüdungsfestigkeit für Seilkraftverlaufsparameter sr und Referenzverhältnis RDd [N5] angewendet werden. Dabei werden scheinbar hohe Sicherheitsreserven entstehen, die nicht genutzt werden dürfen.

Mit dem Lastkollektivbeiwert kQ [N2] kann die bei Kollektivseilkraft kS ∙ S1 in einer Triebwerkgruppe an einer Seilscheibe erreichbare Kollektivlastbiegewechselzahl NV,k > NV bestimmt werden – s. Formel (8) [9]. Die vermutlich real erforderliche Seilanzahl lr in der Auslegungslebensdauer des Kranes kann dann daraus bestimmt werden – s. Formel (9). Diese Seilanzahl wird erheblich von der in DIN EN 13001-3-2 Anhang B [N5] informativ als Orientierungshilfe angegebenen Anzahl der während der Gebrauchsdauer des Kranes eingesetzten Hubseile lr abweichen.

 

(8)

Formel

oder

(9)

Formel

 

Formel

S1 Maximalkraft im Seiltrieb, ggf. auch nur Seilkraft S ≤ S1 aus Nennlast

kS kubischer Mittelwert des Seilkraftkollektivs

kQ Lastkollektivbeiwert DIN 13001-1 [N2], kQ ≡ Seilkraftspektrumsfaktor kr [N5]

NV Vollastbiegewechselzahl als Richtwerte der geometrischen Mittelwerte von Versuchsergebnissen [4]

NV,k Kollektivlastbiegewechselzahl

lr, Seilanzahl, abweichend von der Orientierungshilfe DIN EN 13001-3-2 Anhang B [N5]

C Arbeitsspielzahl in der Auslegungslebensdauer des Kranes nach DIN EN 13001-1 [N2]

w Anzahl der Biegewechsel bei einer Hubbewegung (s. Bild 2)

lC Anzahl der Hubbewegungen in einem Arbeitsspiel, lC≥ 1.

Die Vollastbiegewechselzahl NV und die Kollektivlastbiegewechselzahl NV,k können durch sachkundige Personen für die Festlegung von Intervallen der Überprüfung unter besonderer Beachtung der realen Erfahrungen und des Werkstoffs der Seilrillen [10] angewendet werden [N6, N7], eventuell verbunden mit der digitalen Erfassung der Biegewechselzahlen [11].

Zusammenfassung

Mit der DIN 15020 Blatt 1 war es in herausragender Weise über Jahrzehnte möglich, Seiltriebe nach der „Schwere des Betriebes“ aus Benutzungshäufigkeit und Kollektivlast beanspruchungs- und überwachungsgerecht zu dimensionieren. Die neue Richtlinie VDI 5020 verfolgt normübergreifend den Zweck, die Seiltriebe in den Triebwerken und Stahltragwerken der Fördertechnik weiterhin mit einer für die Inspektion ausreichenden und erfahrungsgemäß bekannten Aufliegezeit zu bemessen. Diese Abmessungen können zu scheinbar hohen Sicherheitsreserven bei der Erfüllung der Nachweise nach DIN EN 13001-3-2 führen. Über die DIN 15020 hinaus können mit der neuen VDI 5020 die „Ausreichende Aufliegezeit“ der Drahtseile mit Richtwerten der vermutlich erreichbaren Biegewechselzahlen geschätzt und Inspektionsintervalle für den sicheren Gebrauch der Seiltriebe abgeleitet werden. Damit wird den Anforderungen der Maschinenrichtlinie im Sinne der DIN EN 13001-3-2 entsprochen.

Normen

  • [N1] DIN 15020 Blatt 1:1974-02 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe; Berechnung und Ausführung und Blatt 2:1974-04 Hebezeuge; Grundsätze für Seiltriebe; Überwachung im Gebrauch und ergänzend

    a) DIN 4130 [Ernst, H.: Die Hebezeuge 1952], dann DIN 15020: 1954-11, auch

    b) TGL 0-15020 Blatt 1:1963-05, dann TGL 20322:1964-02 gültig bis ((??###))

    TGL 34022/01 bis /04:1980-02 mit dem Bezug auf erreichbare Biegewechsel.

    c) Weitere langjährig bewährte Normen mit dem System aus DIN 15020 Blatt 1 sind z. B.: FEM 9.511:1986-06; ISO 4301-1:2016-07; ISO 16625:2013-07.

  • [N2] DIN EN 13001-1:2014-10 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 1: Allgemeine Prinzipien und Anforderungen.

  • [N3] DIN EN 13001-2:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 2: Lasteinwirkungen.

  • [N4] DIN EN 13001-3-1:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 3-1: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Stahltragwerken.

  • [N5] DIN EN 13001-3-2:2014-12 Krane; Konstruktion allgemein; Teil 3-2: Grenzzustände und Sicherheitsnachweis von Drahtseilen in Seiltrieben. Änderungen und Ergänzungen; s. a. Entwurf A1:2017-10.

  • [N6] DIN EN 12 385-1 bis -4:2003 Stahldrahtseile; Sicherheit; Teile 1 bis 6 und 8.

  • [N7] DIN ISO 4309:2013-07 Krane; Drahtseile; Wartung und Instandhaltung, Inspektion und Ablage.

Autoren

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Briem, Professor für Technische Mechanik, Festigkeitslehre und Antriebselemente an der Ostbayerischen Technischen Hochschule (OTH) Regensburg

Dipl.-Ing. Martin Anders, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische Logistik und Arbeitssysteme (TLA) der Technischen Universität Dresden

Dr.-Ing. Gregor Novak. Leiter der Abteilung Seiltechnologie des Instituts für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart

Dipl.-Ing. Gerhard Steinbach, Mitglied im Verein für Technische Sicherheit und Umweltschutz (TSU) e.V.

(((BU))

1 Diagramm der Interaktionspunkte {n, n*; D/d} des Systems {c, kS; h1·h2} nach DIN 15020 im Vergleich mit den Hyperbeln konstanter Biegewechselzahl der Methoden „Stuttgart“ [1] und „Leipzig“ [3];

a) Interaktionspunkte {n, n*; D/d} zu den Triebwerkgruppen {c; h1} nach DIN 15020 Bl. 1; h1, h2 Beiwerte für die Durchmesser der Scheiben (Rollen) und der Seiltrommel

b) Hyperbeln konstanter Biegewechselzahlen NE(Z)10% Methode „Leipzig“ für parallele (II) und kreuzende (X) Drahtberührung

c) Hyperbeln konstanter Biegewechselzahlen NA10 Methode „Stuttgart“ für Seil ∙ 30 mm mit Stahlseileinlage (SES) bei den Festigkeitsstufen R = 1570, 1770 und 1960 MPa

k Verseilverlustfaktor der Seilkonstruktion

f Füllfaktor der Seilkonstruktion

h2 Beiwert für D/d = h1·h2, berücksichtigt die Anzahl und Art der Biegewechsel w im Seiltrieb

S Seilkraft für Bemessung und Nachweis

kQ Lastkollektivbeiwert DIN EN 13001-1 [N2]

V3 Laufzeitklasse für über 4 bis 8 Stunden Laufzeit des Triebwerkes jeTag

V5 Laufzeitklasse für über 16 Stunden Laufzeit des Triebwerkes jeTag

kS kubische Mittelwerte der ideellen Belastungskollektive nach DIN 15020 mit den Symbolen LK 3 für Lastkollektiv „schwer“ und LK 1 für Lastkollektiv „leicht“

n Sicherheitskennzahl bei der höchsten auftretenden Seilkraft S oder S1

n* Sicherheitskennzahl bei dem kubischen Mittelwert kS des Seilkraftkollektivs

NE(Z)10% Einfachbiegewechselzahl bis zur zulässigen Drahtbruchzahl (Z) in 10 % der Versuchsseile mit Grenzlinie y ≥ 0,8 der Anstrengung y Methode „Leipzig“ [4]

NA10 Einfachbiegewechselzahl bis zur Ablegereife in 10 % der Versuchsseile mit der Zuverlässigkeit von 95 % mit Donandt-Linie, Methode „Stuttgart“ [1]

2 Beispiel zur Bestimmung der Biegewechselzahl w bei Einfachbiegung und bei Gegenbiegung {VDI 5020, Tabelle 7}

3 Lage der Interaktionspunkte {n, n*; D/d} für die Triebwerkgruppen des Systems {c, kS; h1·h2} der neuen VDI 5020 mit Richtwerten der Volllast- und Kollektivlastbiegewechselzahlen NV und NV,k im Vergleich mit den Hyperbeln mittlerer konstanter Biegewechselzahlen N(Z)50% nach der Methode „Leipzig“ [3] analog Bild 1

Technische Logistik 11/2020