Lift Report

Zu Beginn sei angemerkt, dass mit dem Begriff Lebensdauer der Eindruck erweckt wird, dass eine Aussage über einen Zeitraum getroffen würde. Die nachfolgenden Rechnungen beziehen sich immer auf Aufzugsfahrten und müssen unter Berücksichtigung der Nutzungsfrequenz des Aufzugs noch in einen Nutzungszeitraum übertragen werden.

Die einzelnen Einflussbereiche sind in Bild 2 gezeigt. Gleichzeitig ist dargestellt, welcher Akteur zu welchem Zeitpunkt/Phase die jeweiligen Effekte beeinflusst.

Es ist erkennbar, dass der Betreiber eines Aufzugs nur einen begrenzten Einfluss auf die Seillebensdauer hat. Lediglich durch die Wartung der Anlage ist hier ein nennenswerter Anteil zu erreichen. Zur Wartung gehören hier die Seilpflege sowie die Überwachung der Seilspannung während des Betriebs. Im weiteren Verlauf des Artikels werden diese Punkte spezifisch gewichtet.

Der wichtigste Punkt für den Einfluss des Seilherstellers auf die Seillebensdauer ist neben der eigentlichen Herstellung die Konstruktion, d.h. der Aufbau des Seiles. In der nachfolgenden Beschreibung des Berechnungsverfahrens werden die hierzu ermittelten Einflussfaktoren vorgestellt und bewertet. Zu den von dem Seilhersteller maßgeblich zu verantwortenden Punkten zählen ergänzend noch das verwendete Drahtmaterial sowie die Komponenten Schmierstoff und Fasermaterial.

Der Seildurchmesser wird üblicherweise durch den Konstrukteur des Aufzugs bestimmt. Nur in Fällen einer engen Diskussion während der Auslegungsphase eines Aufzugs hat der Seilhersteller einen Einfluss auf diesen Parameter. Im Zusammenhang mit dem gewählten Scheibendurchmesser ist hier ein zentraler Punkt für die zu erwartende Seillebensdauer gegeben.

Spätestens mit der Festlegung des Seilverlaufs, der erforderlichen Treibfähigkeit und der daraus resultierenden Rillenprofi - le sind die Lebensdauer bestimmenden Größen durch den Aufzugsbauer definiert. Dieser ist verstärkt mit dem Konflikt der Kostenersparnis einerseits und einer technisch vertretbaren Lösung andererseits konfrontiert. Diese Herausforderung umfasst beispielsweise die Ermittlung der erforderlichen Seilanzahl und damit der zu ertragenden Pressung der Seile mit der Treibscheibe sowie der zu leistenden Kraftübertragung. Es ist offensichtlich, dass eine höhere Zugbelastung – bei sonst gleichen Parametern – zu einer Reduktion in der Seillebensdauer führt.

Während der Montage kann die Seillebensdauer mitbestimmt werden. Deshalb sollten weitere wichtige Punkte hinsichtlich der Seillebensdauer beachtet werden. Ein Lauf über eine scharfe Kante oder die Verschmutzung mit Staub und Dreck aus der Baustelle reduzieren die Aufliegezeit der Seile nachhaltig. Des Weiteren ist auf einen möglichst geradlinigen Seilverlauf ohne Schrägzug zu achten. Diese Punkte entziehen sich dem Einfluss des Seilherstellers.

In der Betriebsphase des Aufzugs ist durch das Wartungsunternehmen mit Blick auf das Seilsystem auf eine gleichmäßige Zugspannung sowie eine aus reichende Versorgung mit einem Seilschmiermittel zu sorgen. Durch Untersuchungen am Institut für Fördertechnik, Universität Stuttgart, ist festgestellt worden, dass eine erhebliche Reduktion der zu ertragenden Biegewechsel zu verzeichnen ist, wenn die Seile ungeschmiert geprüft wurden. Eine Reduktion auf 20 % der im geschmierten Zustand zu erwartenden Biegeleistung ist festgestellt worden. Einen weiteren deutlichen Einfluss auf die Lebensdauer der Seile hat die regelmäßige Kontrolle und Justage der Seilspannung. Tabelle 1 zeigt, dass bei Vergleichmäßigung der Seilspannung eine Verlängerung der Seillebensdauer erreichbar ist. Das Potenzial ist beträchtlich.

Gelingt es, die Kraftunterschiede zwischen den einzelnen Tragseilen eines Aufzugs auf 10 % zu reduzieren, so ist – bei ansonsten gleichen Einsatzbedingungen – ein Lebensdauerzuwachs von fast 40 % möglich. Moderne Messsysteme zur Seilkraftmessung und -justage bieten hierzu eine erhebliche Arbeitserleichterung an, [Henn09].

Die nachstehende Gleichung ist in einer Vielzahl von Veröffentlichungen (z. B. [Feyr2000]) erschienen und stammt in der hier dargestellten Form von Prof. Feyrer.

Mit

b0 – b5: Berechnungsfaktoren, sog. Feyrer-Faktoren

D:          Durchmesser der Umlenkrolle bzw. Treibscheibe

d:           Seildurchmesser

R0:        Festigkeitsklasse der Seile

l:            Biegelänge

S:          Seilzugkraft

Als Grundlage für die Lebensdauergleichung dient eine sehr hohe Anzahl von Dauerbiegeversuchen mit der in Bild 3 [Feyr2000] skizzierten Prüfeinrichtung.

Die Berechnung einer Biegeleistung für einen Aufzug erfolgt in einem mehrstufigen Verfahren. Zunächst werden aus den Aufzugsdaten die Kräfte ermittelt, die auf die Seile einwirken. Die Berechnung der endgültigen Seilzugkräfte erfolgt mit der Annahme, dass aus den statischen Kräften über Korrekturfaktoren (fs1 – fs4) die für die Lebensdauer maßgeblichen dynamischen Kräfte ermittelt werden. Hierzu werden Annahmen hinsichtlich der Kabinenführung , des Seilwirkungsgrades, der Anzahl paralleler Seile sowie der Beschleunigungskräfte zur Erlangung der Betriebsgeschwindigkeit des Aufzugs getroffen.

Für eine Berechnung werden die Biegelängen mit den jeweiligen Lastwechseln im Seiltrieb überlagert und für jeden Seilabschnitt die daraus resultierende spezifische Lebensdauer ermittelt. Als Vereinfachung für den Aufzug kann hier von einer Biegelänge l = 6 m ausgegangen werden. Diese Länge entspricht etwa zwei Stockwerkabständen und stellt die am meisten beanspruchte Seilzone dar.

Die aus der obigen Gleichung erhaltene Biegeleistung wird in einem nachfolgenden Schritt mit den Faktoren fN1 – fN4 korrigiert. Diese Faktoren berücksichtigen die Seilkonstruktion, die Seilschmierung sowie die Parameter aus der Anlage, den Schrägzug sowie die Form der in der Treibscheibe eingesetzten Profile zur Erreichung der Treibfähigkeit.

Mit dieser Methodik kann für jedes Element des Seiltriebes die jeweils zu erreichende Biegeleistung berechnet werden. Hierbei ist zu unterscheiden, ob die Betrachtungen bis zum Bruch oder bis zur Ablegereife der Seile angestellt werden sollen. Für den praktischen Einsatz im Aufzug sollte von der Ablegereife ausgegangen werden.

Es ist noch zu erwähnen, dass die Berechnung lediglich für das am stärksten geschädigte Seilstück durchzuführen ist.

Als Zwischenergebnis liegen nun alle zu betrachtenden Einzelbiegeleistungen vor. Über die sog. Palmgren Miner Regel können die Einzelschädigungen überlagert werden zur Fahrtenzahl

 

Je nach Einsatz in Wohn-, Büro- oder Krankenhausanwendungen ist eine weitere Korrektur der Fahrtenzahl vorzunehmen. Dies ist auf den unterschiedlichen Anteil von internen Fahrten innerhalb des Gebäudes zurückzuführen.

Zur Verdeutlichung der Berechnungsmethodik ist für den in Bild 4 dargestellten Aufzug unter der Annahme frei gewählter Aufzugsparameter eine Lebensdauerberechnung durchgeführt worden.

Die Berechnung erfolgte bei Pfeifer DRAKO mit einem speziell für diese Methodik entwickelten Programm. Einen Ausdruck zeigt Bild 5.

Mithilfe dieses Programms ist es relativ einfach, Vergleiche für unterschiedliche Seilkonfigurationen und Lastverhältnisse durchzuführen.

Bild 6 zeigt, wie sich die Seillebensdauer entwickelt, wenn beispielsweise die Seildurchmesser bei ansonsten konstant gehaltenen Aufzugskomponenten variiert werden.

Es ist deutlich zu erkennen, dass bei gleichen Scheibendurchmessern die Lebensdauer der Seile mit zunehmendem Seildurchmesser abnimmt. Die zu beobachtende Tendenz zur „Miniaturisierung“ im Aufzugsbau ist anhand dieser Grafik in Form von Lebensdauerverlusten zu bewerten. Solange dies vor dem Hintergrund einer aktiven Entscheidung geschieht, können überraschend geringe Aufliegezeiten der Seile vermieden werden. Die Frage nach der erforderlichen bzw. erwarteten Fahrtenzahl sollte unbedingt bereits in der Planungsphase gestellt werden. Für einen selten genutzten Aufzug ist es sehr gut möglich, durch den Verzicht auf Lebensdauer die Anlagenkosten zu reduzieren. Im Gegensatz hierzu ist die Lebensdauer der Seile in Hochleistungsaufzügen mit geringem Aufwand zu steigern. Mit dem hier vorgestellten Programm ist ein Werkzeug für die Seillebensdauerberechnung in Aufzügen geschaffen worden, das hierzu Aussagen ermöglicht und unterschiedliche Aufzugs- Konfigurationen vergleichbar macht.

In der Aufzugsbranche sind zwei Tendenzen erkennbar. Einerseits werden in immer mehr Gebäuden zur Steigerung des Wohnwertes Aufzüge – teils nachträglich – eingebaut. Andererseits ist für besonders hohe Gebäude ein neues Anforderungsprofil für den Aufzug hinsichtlich Seillebensdauer, Fahrkomfort usw. und somit auch für die Seile entstanden.

Als Seilhersteller hat sich Pfeifer DRAKO diesen Aufgaben gestellt und für die jeweiligen Anwendungsfälle neue Seiltypen entwickelt. Teilweise ist ein Zertifikat mit einer Lebensdauerberechnung zu ergänzen, um für die oben beschriebenen einfachen Aufzüge eine sichere Seilgarnitur anzubieten. Auf der anderen Seite erfordern immer größere Förderhöhen weitere Entwicklungssprünge in der Seiltechnik. Hierzu bieten wir eine gemeinsame Entwicklung von Aufzugsund Seilhersteller an. Nur durch die Zusammenfassung beider Entwicklungskapazitäten können maßgeschneiderte Lösungen für die Kunden erarbeitet werden. Die Seilquerschnitte in Bild 7 zeigen Möglichkeiten, sowohl die Biegeleistung zu steigern als auch das Einfederungsverhalten positiv zu beeinflussen.

Eine Verdichtung von Litzen für Aufzugsseile ist im Rahmen der Lebensdauersteigerung sowie der Durchmesserreduktion der Seile vorstellbar. Kunststoffeinlagen verbessern die Stützwirkung der Litzen.

Im Rahmen der interlift 09 werden diese Entwicklungen dem Fachpublikum vorgestellt.

[Feyr2000] Feyrer, Klaus: Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit Springer Verlag 2000

[Henn09] Firmenschrift Fa. Henning GmbH WeightWatcher mobil MSM12

[Sche09] Scheunemann, Wolfgang: Berechnung der Seillebensdauer in Aufzügen