I M R 0 L L E N F U T T E R

I

-4"

I

c::>

I ( ~

~ eo

I t

i

OIE EIN 0 R Ü C K U N G 0 E S F Ö R 0 E R SEI L E S I M R 0 L L E N F U T T E R

A. AUFGABENSTELLUNG

Oie durch die Schraubenlinienform der Litzen bedingte Oberfläche von Seilen kann beim Betrieb von Seilbahnen zu zahlreichen Erscheinungs- formen von Schwi ngungen führen. Oi ese Schwi ngungen entstehen bei Zugsei 1en an den Sei 1ro11en der Stützen, bei 2-Sei 1bahnen auch an den Laufwerksrollen der Fahrbetriebsmittel .

Mit Hi lfe von Laboruntersuchungen ermi tte 1 t diese Arbeit zunächst den vert i ka 1 en stat ischen Schwerpunktweg ei ner ei nze 1 nen Sei 1 ro 11 e

auf einem Seil.

Die Messungen werden sodann mit den Ergebnissen von Schwingungsver- suchen auf einer Versuchsbahn+) verglichen. Auf dieser Einsei1um- 1 aufbahn /1/ wurden Messungen mi t 2 verschi edenen Sei 1 en durchge- führt. Beide Sei le weisen einen ausgeprägten Herstellungsfehler in Form eines Korkenziehers auf. Sie werden als Seil Nr. 1 und Nr. 2 der Schwerpunktwegmessung im Labor unterzogen. 5 weitere Seile ohne Korkenzi eher, von verschi edener Bauart, und unterschi ed1 ichen Durchmessern werden ebenfalls mit einer Origina1-Stützenseilrol1e der Versuchsbahn als Meßro11e geprüft.

Oer Einfluß folgender Größen auf den vertikalen statischen Schwer- punktweg einer Seilrolle soll untersucht werden:

herstellungsbedingte und bauartspezifische Welligkeit des Seiles

Rollenlast

elastische Eindrückung des Rollenfutters.

+) Ehemalige Traunsteinwerkstätten in überweis bei Gmunden/üÖ.

Arbeiten des Institutes für Eisenbahnwesen,

Spezialbahnen und Verkehrswirtschaft der TU Wien.

!

ß. V(RSUCHSANORDNUNG

Di e VersuChssei 1 e werden auf ei nem starren Träger unverrückbar ge- lagert. Die Meßrolle wird über die Rollenachse elnes Gehänges belastet. Das Gehänge verhindert Bewegungen der Rolle aus der verti- kalen Seilebene. Der Schwerpunktweg wird mittels induktiver Wegmes- sung an der Trägeruntersei te vorgenommen. Mögl iche Ei nfl üsse der Trägerdurchbiegung werden dadurch kompenSiert. Ein Meßverstärker 1 i efert di e Werte vom Wegaufnehmer an ei nen Schrei ber, der das Ergebnis analog als Kurve aufzeichnet. Die Meßstrecke der Versuchs- anordnung lt. Abb. 1 beträgt 85 cm.

r + -ROLLENBORD ROLLENFUTTER

SEILFUHRUNG

G

Abb. 1: Versuchsanordnung

.

..

- 22 -

MESSROLLE

SEIL

I ' TRAGER

._ .. _ . _ . - --l

LASCHEN

1--_ INDUKTIVE WEGMESSUNG

G

c.

Der Durchmesser der Meßrolle beträgt 42 cm. Das Rollenfutter mit Mittelrille weist eine Härte von 80 + 50 % Shore - A(82) auf. In der Tabelle 1 sind die Charakteristika der verschiedenen Testseile zusammengestellt.

Seil Bau- ^\1JS \1JL

I

I

I

Nr. art

• ^[rnrn] •

1 LS GS 30,5 9 ,5 2,2 217 1 ,05

2 L GS 34 ,0 11 ,0 2, 7 222 0,85

3 LS KS 38,0 13,2 2, 3 262 0,95

4 L GS 32,0 10,0 2,5 244 0,75

5 L GS 24,0 7,8 2,0 184 0 ,40

6 L GS 41 ,0 13, 5 2, 2 296 1 ,05 7 L GS 50,0 15,

°

L Litzenseil 9ls

LS Litzenspiralseil 9lL GS Gleichschlagseil 9lD KS Kreuzschlagseil

LS Seilschlaqlänge ^W

Tabelle I: Seildaten

Flechtformel

(1+6) (1+9+9)

h+6 (1+9+9)

(1+6) (1+6)+6(1+6+6+12)

h+6 (1 +9+9)

h+6 (1+9+9)

h+6 (1+7+14+14)

h+6 (1+6+9+12+18)

Seildurchmesser

Außenlitzendurchmesser Durchmesser der äußersten Drahtlage

durchschnittl. Welligkeit

Die Werte der Welligkeit entsprechen einem Mittelwert entlang der Meßstrecke. Bei den Sei 1 en Nr. 1 und Nr. 2 konnte auf ei ne gen aue Seilvermessung über die gesamte Seillänge der Versuchsbahn zurückge- griffen werden. In Abb. 2 ist die Well igkeit von Sei I 2 dargestellt.

~~ Wemm]

2,0 ^I I

I I

CS?) -..

1,5 -f- MESSRICHTUNG SPLEI55

A

/ \

V\- ^{/ \,.. V}

V'-

_.

I I 8

_1 I

4 2..1

8

_1 \

2 2..\

8 2..\

4 L I

8 ^\

SEILLÄNGE - 217 m

- I

Abb. 2: Welligkeit des Seiles Nr. 2

- 24 -

.

I

D. ERGEBNISSE DER MESSUNGEN

Der vertikale statische Schwerpunktweg zeigt einen wellenförmigen Verlauf, dessen Größe mit dem Litzendurchmesser der äußersten Drahtlage zusammenhängt. Da alle Versuchsseile 6 Außenlitzen aufweisen, wird die Schlaglänge als Vergleichsmaß bei der Ergebnis- auswertung herangezogen.

Bei den Seilen Nr. 1 und Nr. 2 (Korkenzieher) zeigen sich die Maximalwerte der Amplituden im Abstand der Schlaglänge an einer bestimmten Litze. Der Einfluß der Litzen dazwischen verschwindet. In Abb. 3 ist ei n typi sches Ergebni s der Messungen di eser schadhaften Seile dargestellt.

(f)

W

<.9 W

I -~ :::.::

::J z a.. ~

w ~

:r: u

(f)

(/) w

o w o

::J

!::

0::

::E <t

A [mm]

. ,

O' 1"-

I

.~ '-~.~';' ~: ~ ~. -

~!!... . . •.

.

_

V r !

.s:: ! !

U I .

,~

- ,

'

- I"~

. ,

lf1 ,

N

SCHLAGLÄNGE,

,

- ; I

I .

.. I --- -_._-_. ,

._-! _ . .. -_. - .. -- · ..

....

....

21,7

,

:--

21,7

. .. .: _.-

Amplitude - ! 05 mm

ABROLLÄNGE AM SEIL

L[cm]

Abb. 3: Typisches Meßergebnis der Seile Nr. 1 und Nr. 2

Di e Abb. 4 zei gt ei n typi sches Ergebni s der Messungen der Seil e Nr. 3 bis Nr. 7.

26

A [mm]

(f) w

(!J w

I -~

::L

Z E

~ E

11.

Cl::

W ~ <11

I u ^<l!

(f) .r:.

.!d

~

(f) ^{w ..'!.l}

-

0 .Ei

w ^lf)

0 N

~ I - ...J

11.

~

15 30 "5 60

L[cm]

ABROLLÄNGE AM SEIL

Abb. 4: Typi sches Meßergebni s der Sei 1 e Nr. 3 bi s Nr. 7

Alle Messungen werden mit 2 unterschiedlichen Rollenbelastungen durchgeführt. Die Belastung Ql entspricht einem Rollendruck von

1,0 kN, Q2 jenem von 1,6 kN.

Di e Auswertung der Kurven der gemessenen Schwerpunktwege erfo 19te nach zwei Kriterien:

Ermittlung der maximalen Amplitude über der Meßlänge

Ermittlung einer charakteristischen durchschnittlichen Ampli- tude, die den ungestörten Schwerpunktweg der Meßrolle über die einzelnen Außenlitzen darstellt.

In der Tabelle 2 sind die Ergebnisse getrennt nach der Rol lenbela- stung. der durchschnittlichen Amplitude (Ad) und der maximalen Amplitude (Amax) zusammengestellt.

Q Seil Nr. Maße in [mml

A [kN] 1 2 3 4 5 6 7

1 ,0 0,748 0,416 0 ,120 0,128 0,108 0,140 0,248

1\nax

1 ,6 0,464 0,220 0,136 0 ,104 0,084 0,156 0, 160

1 ,0 0,476 0,300 0,068 0,060 0 ,052 0,100 0,164 Ad

1 , 6 0,344 0,188 0,040 0,040 0,0,40 0,056 0,096

Tabelle 2: Meßergebnisse Schwerpunktweg

Die Abb. 5 zeigt die Ergebnisse der Schwerpunktwegmessung der Seile Nr. 3 bis Nr. 7 in Abhängigkeit ihrer Schlaglänge.

- 28 -

(j) w

<!)

w ~ t-~

z

a.. er w ~ ::r:

ü (j) (j) w

a

w

a

~

t:::

-' a..

::E <l:

0,20

0,15

0,10

0,05

A[mm]

A ^{Q (kN]}

1,0 1,6

d

- ^{- - -}

max

I I

r - ---...,

200

I

I

I I

- --1--" ...

250

I

I I I

ISeil Nr.:

~

SEILSCHLAGLÄNGE

",/'

~

"" I

" I

"" I

I I

I

... J.- ...

300

$

Abb. 5: Amplituden des Schwerpunktweges einer Seilrolle

Die Amplituden des Schwerpunktweges einer Rolle über ein Seil lassen einen deutlichen Zusammenhang mit der Schlaglänge des Seiles erkennen. Dieser Zusammenhang der gemessenen Amplituden läßt sich auch für die Seilcharakteristika Außenlitzendurchmesser und Wellig- keit darstellen. Diese Beziehungen gelten jedoch nur für die her- stellungsfehlerfreien Seile Nr. 3 bis Nr. 7.

E. VERGLEICH DER LABORMESSUNGEN MIT DEN SCHWINGUNGSMESSUN- GEN

Di e Ergebni sse der Schwi ngungsmessungen auf der Versuchsbahn in überweis sind in der Tabelle 3 zusammengestellt. Die Werte gelten für di e Sei 1 e Nr. 1 und Nr. 2. Di ese Ergebni sse werden mi t den durchschnittlichen und maximalen Werten der Welligkeit der Seile und den gemessenen Amplituden des Schwerpunktweges verglichen.

Seil Welligkeit Schwingungs- Labormessung messung

W W

d a max

I

Nr. max max

•

•

1 2,00 1 ,05 3, 3 1 , 5 0,748 0,476

2 1 , 35 0,85 7, 3 2,2 0,416 0,300

Tabelle 3: Vergleich der Ergebnisse Labormessung - Schwingungsmessung

- 30 -

Folgende Aussagen lassen sich aus der Tabelle 3 ableiten:

Es besteht kein Zusammenhang zwischen den Amplituden des vertikalen statischen Schwerpunktweges aus der Labormessung und den dynamischen Schwingungsvorgängen auf der Versuchsbahn.

Mit den gemessenen Werten der Welligkeit erscheint keine Aus- sage über mögliche Schwingungsvorgänge im Seilbahnbetrieb nach Amplitude und Frequenz möglich.

Zwischen der herstellungsbedingten Welligkeit eines Seiles und dem Schwerpunktweg einer Rolle besteht eine konkrete Wechselbeziehung.

In der Abb. 6 ist der Zusammenhang der Seilwelligkei~ (Seil Nr. 1 und Nr. 2 herstellungsbedingt - Korkenzieher, Seil Nr. 3 bis Nr. 7 schraubenförmige Oberfläche der Litzen) mit dem ermittelten Schwer- punktweg einer Rolle dargestellt.

(f) w

~ 0,6

3 ...

::.::

z :::J

a.. e::

w

A[mm)

Seil ÄJW , u.2

d

-

max --

0 ..... Meßwerte Nr.

3 -7

---

3 I 0,4 +---~---_#+_--~~t_----~

u (f)

(f) w o

w 0 :::J

...

....J

a..

~

«

0,2

-~ _I

I I I

J...-

--"1'""

I I I

I _".-

I .... v

I I

A .... I

... I I

... I I

I I

I ^I

0,5 1,0 1,5 2,0

W [mm]

Seil Nr.:

~ ^{~ ~ ~} ';6 ^2~ax ? ^l~ax

SEILWELLIGKElT

Abb. 6: Zusammenhang Schwerpunktweg - Seilwelligkeit

Die Steilheit der Kurven zeigt einen überproportionalen Anstieg der Amplituden des Schwerpunktweges bei minimal vergrößerten Seilwellig- keiten.

- 32 -

I

F. FUTTERKENNLINIE DER ROLLE UND SCHWERPUNKTWEG

Die Eindrücktiefe eines Seiles in eine Rolle ist außer den bahn- spezifischen Daten - Roll end ruck •

messer, etc. - von folgenden Faktoren Material des Rollenfutters E-Modu1 des Rollenfutters Form der Pressungsflächen Rillenausbildung.

Rollendurchmesser, abhängig:

Sei1durch-

Der Zusammenhang der Eindrücktiefe mit der Belastung kann am Prüf- stand ermittelt werden. In der Abb. 7 wird der gemessene Schwer- punktweg im Belastungs-Eindrückungsdiagramm dargestellt. Zur Ermitt- lung des Kurvenverlaufes des Schwerpunktweges erfolgten zwei weitere Messungen mit unterschiedlicher Rollenbelastung. Als Vergleichskurve wird die Be1astungs-Eindrückungskennlinie aus Prüfstandsversuchen von Malota /2/ herangezogen. Auf der Abszisse werden die Werte der EindrUcktiefe des Seiles in das Rollenfutter sowie die Reziprokwerte der maximalen Amplituden der Schwerpunktwege eingetragen.

Der Kurvenverlauf des Schwerpunktweges wird anhand der vorhandenen Kurve der Ei ndrückt i efe extrapo 1 i ert. Mit zunehmendem Ro 11 endruck zeigt sich eine Verringerung der Amplitude des Schwerpunktweges bis zu einem Grenzwert, der bei maximal zulässigem Rollendruck auftritt.

Im Bereich minimaler Rollendrücke treten die größten Amplituden auf.

Durch den geringen Anstieg der Kurve in diesem Bereich (E-Modul) kommt es zu einer raschen Vergrößerung des Schwerpunktweges bei ver- ringertem Rollendruck.

Q [kN]

5,0 +---- ---,- - --.--i---I--r--

4,0~----+----~--_7--_r---

I I I I

<!)

Z ::l

I -

(j) 3, 0 ~---+_----I--+f-._--I_--

«

w Q--t

III z

UJ Q--l/Amax

g

+--__

a:

',0

0 .... Meßwerte

t ^[mm]

2 3 5 6

1/ Amax [1/mm]

EINDRUCK TIEFE

REZIPROKWERT SCHWERPUNKTWEG

Abb. 7: Kennlinie des Schwerpunktweges über der Belastung

- 34 -

G. FOLGERUNGEN

Die Ergebnisse der Labormessungen des Schwerpunktweges einer Rolle bei ihrer Bewegung Uber unterschiedl iche Testsei le beschreiben das Wechselspiel zwischen dem Seilaufbau, der . Schlaglänge, dem Außen-

litzendurchmesser, der Welligkeit, der Rollenbelastung und der daraus resultierenden Amplituden des Schwerpunktweges. Diese Größen lassen sich bei Seilen mit herstellungsbedingten Fehlern nur bedingt auf das dynami sche Schwi ngungsverhalten im Betrieb von Ei nsei I um- laufbahnen umlegen. Eine "zulässige" Welligkeit kann daher nicht angegeben werden. FUr intakte Seile können jedoch qualitative Aussagen gemacht werden:

Di e durchschnittl i che Ampl i tude des Schwerpunktweges stei gt mit der Schlaglänge des Seiles an, ebenso mit dem Durchmesser der Außen I itzen und der vorhandenen, durch die Schrauben-

linienform der Litzen bedingte Welligkeit des Seiles.

Die maximale Amplitude des Schwerpunktweges steigt überpropor- tional mit der Welligkeit des Seiles an.

Höhere RollendrUcke verringern den Schwerpunktweg bis auf einen Grenzwert.

Im Bereiche minimal zulässiger RollendrUcke treten Uberpropor- tional hohe Amplituden des Schwerpunktweges auf.

H. LITERATUR

/1/ E.ENGEL,

H. VCELAR:

/2/ F.MALOTA:

Schwingungen durch wellige Seile.

Arbeiten des Institutes fUr Eisenbahnwesen, Heft 12/1986.

Kautschuk al s Konstruktionselement für Sei lrollen- fütterungen.

Verkehr und Technik, Heft 7/1959.

- 36 -

,

li

, \ _,

\\

1

j i

'. 1

j

!

..

I

I

I

I