Seile als Tragmittel in Aufzügen

Seile sind als Tragmittel in vielen Aufzügen ein entscheidender Faktor für die Standzeit und die Wartungsintensität des gesamten Systems. Ein Institut der der Universität Stuttgart forscht zur Seiltechnologie.

Zur Auslegung von Seiltrieben in Aufzügen ist in vielen Fällen auch heute noch die experimentelle Untersuchung an Seilmuster, wie zum Beispiel die Bestimmung des Dehnungsverhaltens in Seil-Längsrichtung, unerlässlich. Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart befasst sich seit der Gründung mit der Forschung im Bereich der Seiltechnologie.

Seile sind als Tragmittel in vielen modernen Aufzügen ein entscheidender Faktor für die Standzeit und die Wartungsintensität des gesamten Systems. Das Seil muss nicht nur verschleißfest sein, es muss auch seinen Verschleißzustand und vor allem den Zeitpunkt der Ablegereife sicher anzeigen. Die Ablegereife des Seils ist erreicht – es ist also dauergeschädigt – wenn das System zwar noch sicher funktioniert, jedoch in naher Zukunft ein unsicherer Zustand erreicht werden könnte.

E-Modul ein wichtiger Parameter

Ebenso kann es zum Beispiel durch äußere mechanische Einflüsse zu einer spontanen Schädigung des Seils kommen – das geschieht häufig im Bereich Kranbau. Seile in Aufzügen verschleißen dagegen meistens wegen der Überrollungen der Scheiben. Wichtig dabei ist, dass die sogenannte Ablegereife, der Zeitpunkt des Seiltausches, deutlich und zuverlässig angezeigt wird.

Außerdem kann ein zu hohes Elastizitätsmodul (E-Modul) die Seile bei der Belastung der Kabine zu stark dehnen und dadurch ein höchst unkomfortables Absacken der Kabine beim Einstieg und Regelungsprobleme am Fahrantrieb auslösen.

Noch problematischer kann dabei eine Änderung des E-Moduls und damit der Seildehnungseigenschaften über die Seil-Lebensdauer sein. Neben der Lebensdauer der Tragmittel ist das E-Modul ein wichtiger Parameter für Aufzugsseile und sollte anwendungsbezogen bestimmt werden.

Drei Messaufbauten zur Dehnungsmessung

Das IFT (siehe Kasten unten) macht regelmäßig auf den institutseigenen Zugprüfmaschinen Versuche zur E-Modulmessung. Die Seilspannungs-Seildehnungs-Kurve über die Seilkraft verläuft nicht linear. Deshalb ist es sehr wichtig, im Versuch die Anwendung des Seils und die damit verbundenen auftretenden Seilkräfte bei der Messung zu berücksichtigen.

So werden für die Seilzugkräfte üblicherweise Sicherheitsfaktoren für das Tragmittel zwischen 14 und 25 angewendet. Am IFT sind drei Messaufbauten zur Dehnungsmessung des Seils für verschiedene Kraftbereiche vorhanden, die in zwei Zugprüfmaschinen eingebaut werden (Beispiel in Abb. 1).

Entweder kann die Messung durch ein am Seil an den beiden Messstellen geklemmtes Parallelgestänge oder durch zwei parallel ausgewertete Seilweggeber gemacht werden (dargestellt in Abb. 1). Das Ergebnis der Messung ist ein Kraft-Dehnungs-Diagramm (Abb. 2).

Unterscheidung von Be- und Entlastung

Üblicherweise wird im Versuch der Sekanten-Elastizitätsmodul nach Feyrer [1] bestimmt (gelb in Abb. 2). Dafür wird das Seil zwischen den im Betrieb des Seils minimal und maximal auftretenden Seilkräften geschwellt, also mehrfach hintereinander die untere und obere Grenzkraft angefahren. Im Anschluss wird zum Beispiel der zehnte Schwellzyklus ausgewertet, also die Seildehnung beim Durchlaufen der beiden Betrachtungsgrenzen aus dem Mess-Schrieb bestimmt.

An den Schnittpunkten der Dehnungsverläufe mit den Betrachtungsgrenzen kann auch zusätzlich zum Sekantenmodul das Tangentenmodul (rot dargestellt in Abb. 2) bestimmt werden. Wichtig ist in allen Fällen die Unterscheidung von Be- und Entlastung, da sich durch innere Reibung im Seil das Elastizitätsverhalten je Richtung zum Teil deutlich unterscheiden kann. 

Von Stefan Hecht
Der Autor ist Diplom-Ingenieur und Leiter der Forschergruppe Zerstörende Seilprüfung des Instituts für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart.

[1] Feyrer, K., Wehking, K.-H.: Drahtseile – Bemessung, Betrieb, Sicherheit, Springer Verlag, Berlin, 2018

Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart befasst sich seit der Gründung im Jahr 1927 mit der Forschung im Bereich der Seiltechnologie. Die Schwerpunkte der Abteilung Seiltechnologie sind die Bereich Drahtseil, Faserseil, Persönliche Schutzausrüstung, Seilbahntechnik und Seilanwendung.

Es bietet Untersuchungen zur Ermittlung der Seillebensdauer in Dauerbiege- und Schwellversuchen, statische und dynamische Prüfungen, die Erstellung von Schadensgutachten, Sicherheits- und Risikoanalysen, die Seilbahntechnik sowie zerstörende und zerstörungsfreie Seilprüfungen. Außerdem berät das IFT Industrieunternehmen sowie Betreiber von Anlagen und Bauwerken bei der spezifischen Anwendung von Seilen.

Die Abteilung ist weltweit als Prüf- und Gutachterinstanz anerkannt. Für Seilprüfungen ist die über 1300 m² große Versuchshalle am IFT, das Seillabor, mit zum großen Teil eigenentwickelten Prüfmaschinen und -einrichtungen ausgestattet.