Beitrag zur Ermittlung der Beanspruchung großer Seilscheiben

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Karl-Heinz Wehking
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194407795

In der Fördertechnik werden in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen Seiltriebe mit Seilscheiben eingesetzt. Große Seilscheiben mit einem Durchmesser von mehr als 2m werden beispielsweise in Schachtförder- und Seilbahnanlagen, Schiffshebewerken, Großgeräten im Tagebau, im Offshore-Bereich usw. verwendet. Bisherige Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Kräfte zwischen Seil und Seilscheibe gehen von einer konstanten längenbezogenen Anpresskraft auf den Seilscheibenkranz aus und vernachlässigen auch weitere Einflüsse (bspw. Querkräfte aus dem Schrägzug, dynamische Kräfte). Die Biegesteifigkeit des Seils verursacht jedoch beim Auf- und Ablauf des Seils auf die Seilscheibe eine Erhöhung der längenbezogenen Anpresskraft, die um das bis zu 4- fache größer sein kann als die mittlere Anpresskraft. Diese Überhöhungen der Anpresskraft fallen bei kleinen Ablenkwinkeln zusammen und verursachen nochmals eine deutlich höhere Anpresskraft, die bei Seilscheiben mit Speichenkonstruktion eine Erhöhung der resultierenden Vergleichspannung in den Speichen von über 50% verursachen kann. In der beantragten Forschungsarbeit soll ein numerisches Mehrkörpersimulationsmodell entwickelt werden, mit dem die bisher unbekannten Kräfte zwischen Seil und Seilscheibe aufgrund kleiner Ablenkwinkel (die Pressungsspitzen bei Auf- und Ablauf des Seils fallen zusammen), des Schrägzuges und der Dynamik ermittelt werden können. Ferner soll ein analytisches Modell zur Beschreibung der Kräfte zwischen Seil und Seilscheibe entwickelt werden, in das die bisher nicht berücksichtigten Effekte und Beeinflussungsfaktoren integriert werden. Im Rahmen der Forschungsarbeit soll exemplarisch eine Methode zur Ermittlung der Beanspruchung der Seilscheiben auf Basis einer Finiten-Elemente-Berechnung entwickelt werden, um das entwickelte Berechnungsverfahren an einer in der Praxis eingesetzten Seilscheibe verifizieren zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen