VDI 2500-1990 Fibre-ropes description selection judgment.pdf

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1、DK 621 .86.065 : 677.71 1 /.71 8 (083.1 32) VDI-RICHTLINIEN April 1990VEREINDEUTSCHERINGENIEUREFaserseileBeschreibung Auswahl Bemessung VDI 2500Fibre-ropesDescription selection judgmentInhaltVorbemerkungSeite1 Begriffe 21.1 Seil-Aufbau 21.2 Seil-Geometrie 21.3 Seil-Macharten 32 Werkstoffe fr Faserse

2、ile 42.1 Pflanzenfasern 42.2 Chemiefasern 42.3 Identifizierung von Seil-Werkstoffen . . 73 Macharten von Faserseilen 93.1 Gedrehte Seile 93.2 Geflochtene Seile 104 Seil-Rechengren und -Kenngren . 14.1 Garn-Feinheit 14.2 Garn-Hchstzugkraft 14.3 Feinheitsbezogene Garn-Hchstzugkraft 14.4 Lngenbezogene

3、Masse 14.5 Seil-Lieferlnge 14.6 Seil-Bruchkraft 14.7 Verseilverlust 124.8 Seil-Brucharbeit 124.9 Reilnge 124.10 Elastizittsmodul und Seildehnung . 124.11 Tragfhigkeit, Nutzlast, Gebrauchszahl . 134.12 Rechnerischer Seilquerschnitt 134.13 Rechnerische Zugbeanspruchung . 134.14 Seil-Minderungsfaktor .

4、 .134.15 Seil-Vorspannkraft 135 Prfung von Faserseilen 145.1 Allgemeines 145.2 Seil-Aufbau 145.3 Seil-Bruchkraft 145.4 Lngenbezogene Seilmasse 14Seite5.5 Formstabilitt 145.6 Seil-Lieferlnge 145.7 Dehnung 145.8 Fallprfung 145.9 Drehprfung 145.10 Dauer-Biegeprfung 156 Eigenschaften von Seilen 156.1 Br

5、uchkraft, Dehnung, Brucharbeit . 156.2 Seile ber Kanten 156.3 Seil-Befestigung 166.4 Seil-Durchmesser 176.5 Seil-Machart 176.6 Lauf ber Seilrollen 176.7 Zugschwellbeanspruchung von Seilen . 186.8 Alterung, Klima, chemische Einwirkung. 186.9 Formstabilisierung 197 Auswahl und Bemessung von Seilen . 2

6、07.1 Einteilung der Faserseile nach ihrer Verwendung 207.2 Auswahl von Seilen 207.3 Die Gebrauchszahl v von Faserseilen . . 228 Seile im Betrieb 238.1 Lagerung und Wartung 238.2 berwachung 238.3 Schdigende Einflsse 238.4 Handhabung von Seilen 239 Konfektionierung von Seilen 259.1 Spleie 259.2 Knoten

7、 259.3 Sonstige Seilverbindungen 269.4 Ausrstung von Seilenden 26Schrifttum 27VDI -Gesellschaft Frdertechnik Materialflu LogistikAusschu KraneVDI-Handbuch Materialflu und FrdertechnikPreisgr. 13B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStan

8、dardsCollection - Stand 2016-11-2- VDI 2500 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 990VorbemerkungEin Faserseil ist ein textiles Erzeugnis aus Seilgarnen(Naturfasern oder Chemiefasern), das entwederdurch Seilformung ohne Drehung (Legen oder Verkleben), durch zwei- oder mehr

9、stufiges Verseilen,durch Ummanteln oder durch Verflechten hergestelltist.Je nach Werkstoff und Machart haben Faserseile unterschiedliche Eigenschaften. Zum leichteren Auffinden des fr einen bestimmten Zweck am besten geeigneten Seiles soll diese Richtlinie mithelfen.Es werden seiltechnische Begriffe

10、, Macharten undWerkstoffe sowie das Verhalten der Seile im praktischen Betrieb behandelt. Auerdem werdenSchadensformen und deren Erkennung beschrieben.1 BegriffeIn diesem Abschnitt sind die wichtigsten Begriffe frFaserseile zusammengefat. Die Benennungen undErklrungen stimmen berein mit DIN 83 305 T

11、eil 2/Dez. 1984. Darin sind auch die enghschen und franzsischen bersetzungen der Benennungen enthalten.1.1 Seil-Aufbau1.1.1 FaserseilLinienfrmiges textiles Gebilde aus Seilgarnen, dasdurch Verseilen oder durch Seilflechten hergestelltist.1.1.2 SeilgarnGarn oder Zwirn aus textilen Faserstoffen, Natur

12、fasern oder Chemiefasern fr die Herstellung von Faserseilen.1.1.3 Seil-LitzeDurch Verseilen von Seilgarnen hergestelltes Halberzeugnis.1.1.4 KardeelDurch Verseilen von Seil-Litzen hergestelltes Halberzeugnis fr die Weiterverarbeitung zu einem Faserseil im Kabelschlag. Ein Kardeel entspricht im Aufba

13、u einem Seil im Trossenschlag.1.1.5 Seil-EinlageBndel aus miteinander verseilten oder verflochtenenSeilgarnen in der Mitte des Seilquerschnittes zur Ab-sttzung der Seil-Litzen bei gedrehten Seilen oderzur Ausfllung des Hohlraumes bei geflochtenen Seilen.1.1.6 Seil-KernBndel aus miteinander verflocht

14、enen oder parallelHegenden Seilgarnen als berwiegend kraftaufnehmendes Element im Innern eines geflochtenen Faserseiles vom Typ Kern-Mantelgeflecht.1.1.7 Seil-MantelSchlauchfrmige, meist geflochtene Umhllung alsBestandteil eines Faserseiles, z.B. eines Seiles vomTyp Kern-Mantelgeflecht.1.1.8 Verseil

15、enSchraubenlinienfrmiges Umeinanderdrehen (Verdrehen) von Seilgarnen, Seil-Litzen oder Kardeelen.1 .1 .9 SeilflechtenSammelbegriff fr unterschiedhche Arten des Verflechtens (z.B. Verkreuzen, Verschlingen) von Seilgarnen oder Seil-Litzen.1.1.10 FlechtteilSeil-Element aus einem oder mehreren Seilgarne

16、n,auch aus einer oder mehreren Seil-Litzen, fr dieHerstellung von geflochtenen Faser seilen.1.2 Seil-Geometrie1 .2.1 Seil-NenndurchmesserNennwert fr den Durchmesser des den Seilquerschnitt umschreibenden Kreises in mm.Bild 1 . Nenndurchmesser des Seiles1.2.2 Seil-NenngreNennwert ohne Einheit fr die

17、Bezeichnung vonQuadratgeflecht-Seilen. Er ist identisch mit demZahlenwert fr den Seil-Nennumfang des den Seilquerschnitt umschreibenden Kreises in Zoll. DieMultiplikation dieses Nennwertes mit 8 ergibt denZahlenwert des Seil-Nenndurchmessers in mm.1.2.3 Seil-NennumfangNennwert fr den Umfang des den

18、Seilquerschnittumschreibenden Kreises in mm. (Die Angabe desSeil-Nennumfanges ist nicht mehr allgemein gebruchlich und wird in den Normen fr Faser seilenicht mehr angewendet.)B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - S

19、tand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1990 VDI 2500 -3-1 .2.4 Schlaglngea) Bei gedrehten Seil-Litzen :Steigungshhe der schraubenlinienfrmig liegendenueren Seilgarne in der Seil-Litze in mm.SchlaglngeBild 2. Schlaglnge fr Seile Form A, B und Cb) Bei gedrehten Seil

20、en :Steigungshhe der schraubenlinienfrmig liegendenSeil-Litzen eines Seiles im Trossenschlag oder Steigungshhe der schraubenlinienfrmig liegendenKardeele eines Seiles im Kabelschlag in mm.1.2.5 FlechtlngeLnge des Seilabschnittes fr einen Umlauf einesFlechtteiles bei einem geflochtenen Seil in mm.Bil

21、d 3. Flechtinge fr Rundgeflecht-Seile (Form E)Bild 4. Flechtlnge fr Quadratgeflecht-Seile (Form L)1.2.6 DrehungsrichtungDie schraubenlinienfrmige Steigungsrichtung der Fasern im Seilgarn oder der Garne im Zwirneines Seilgarnes, der Seilgarne in einer Seil-Litze, der Seil-Litzen im Trossenschlag-Seil

22、 oder imKardeel, der Kardeele im Kabelschlag-Seil.GarnLitzeSeilBild 5. Trossenschlag-Seilin Z-DrehungSeilBild 6. Kabelschlag-Seilin Z-Drehung1.2.7 FlechtteilungAnzahl der Flechtteile am Umfang von Rundgeflecht-, Kern-Mantelgeflecht- oder SpiralgeflechtSeilen.1.3 Seil-Macharten (siehe auch Abschnitt

23、3)1.3.1 Gedrehtes Faser seilSammelbegriff fr Faserseile, die durch VerseilenvonSeilgarnen zu Seil-LitzenSeil-Litzen zu Seilenoder vonSeilgarnen zu Seil-LitzenSeil-Litzen zu KardeelenKardeelen zu Seilenentstehen.(1. Verseilstufe)(2. Verseilstufe)(L Verseilstufe)(2. Verseilstufe)(3. Verseilstufe)1.3.2

24、 Trossenschlag (Form A und B)Verseilen von Seil-Litzen zu einem gedrehten Seil.1.3.3 Kabelschlag (Form C)Verseilen von Kardeelen zu einem gedrehten Seil.1.3.4 Geflochtenes FaserseilSammelbegriff fr Faserseile, die durch Seilflechtenoder durch Umflechten eines Seil-Kernes bzw. einerSeil-Einlage mit S

25、eilgarnen oder Seillitzen entstehen.Rundgeflecht (Form E)Seilflechtung durch Verkreuzen von Seilgarnen oderSeil-Litzen zu einem schlauchfrmigen Seil mit oderohne Seil-Einlage.Spiralgeflecht (Schlinggeflecht) (Form H)Seilflechtung durch Verschlingen von Seilgarnenoder Seil-Litzen zu einem schlauchfrm

26、igen Seil. Eswird angestrebt, den handelsbhchen Begriff Spiralgeflecht“ durch den technisch besseren BegriffSchlinggeflecht“ zu ersetzen.Kern-Mantelgeflecht (Form K)Seil-Kern als berwiegend kraftaufnehmendes Element mit umhllendem, formstabilisierendem SeilMantel, der aus Seilgarnen oder Seil-Litzen

27、 geflochten ist.Quadratgeflecht (Form L)Paarige Verflechtung von 8 Seil-Litzen zu einem Seil.Weitere relevante Begriffe sind festgelegt in den NormenDIN 53815 Prfung von Textilien; Begriffefr den einfachen ZugversuchDIN 60001 Teil 1 Textile Faserstoffe; FaserartenDIN 60900 Teil 1 Garne und Zwirne; t

28、echnologische EinteilungDIN 60900 Teil 2 Garne und Zwirne; Begriffe undZeichen fr die Angabe derMachart im Tex-SystemDIN 60905 Teil 1 Tex-System; GrundlagenB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-4- VDI

29、 2500 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 19902 Werkstoffe fr FaserseileBis zum Ende des vorigen Jahrhunderts var nahezuder einzige Rohstoff fr Faserseile der in Europawachsende Stengelhanf. Mit der Erschlieung derKolonien in den wrmeren Zonen kamen Manila-,Sisal- und Koko

30、sfasern hinzu. Nach der Erfindungdes Polyamids in Deutschland als Perlon und inden USA als Nylon fast gleichzeitig bekanntgewor-den wurde auch diese Chemiefaser als Seilwerk-stoff verwendet. Wenig spter folgte Polyester undnach weiteren Jahren kamen dann die Polyolefinehinzu. Neuentvicklungen wie Ar

31、amide und Koh-lenstoffasern werden zur Zeit erprobt. Hierbeihandelt es sich um linear hochfeste Werkstoffe. DerEinsatz dieser Werkstoffe fr Seile ist wegen der geringen Querfestigkeit begrenzt.2.1 PflanzenfasernPflanzenfasern haben gegenber Chemiefasern einegeringere Bruchkraft. Dies gilt auch fr Se

32、ile ausPflanzenfasern. Durch entsprechende Seilkonstruktion kann die Dehnung verndert werden. Pflanzenfasern fr Seile sind mit Ausnahme von Kokosfasern empfindlich gegen Feuchtigkeit (Einleitungvon Verrottungsprozessen). Bei starker Austrocknung geht die Bruchkraft zurck. UV-Bestrahlungvermindert di

33、e Bruchkraft.2.1.1 Hanf (Ha)Die Hanfpflanze (Canabis sativa), aus Zentralasienkommend, lieferte vor Einfhrung von anderenPflanzenfasern den Rohstoff fr die Seilherstellung.Die Hanffasern, durch Rsten (Verrottungsproze)als Rsthanf oder durch Trocknen und Brechen derStengel aus Grnhanf gewonnen, werde

34、n durchSchleien, Schwingen und Hecheln als Seilrohstoffaufbereitet. Grnhanf ist nur in imprgniertem odergeteertem Zustand einsetzbar, da die Fulnisbakterien sonst eine schnelle Beeintrchtigung der Bruchkraft einleiten.2.1.2 Manila (Ma)Manilafasern, auch Abaca genannt, sind Blattfasernder Musa textil

35、is, einer Verwandten der BananenPflanze. Von ihrem Ursprungsland kommt auch derName. Manila ist der Hauptausfuhrhafen der Philippinen, die auch heute noch 90% der Manilafasernliefern neben Sumatra, Borneo oder auch Mittelamerika.Je nach Aufbereitung (Handmesser, Maschinen, Ent-faserungsmaschinen) un

36、d Beschaffenheit der Messerentstehen feine oder grobe Fasern.Die Fasern werden nach Faserfarbe und Feinheitgradiert. Feine Grade sind hell und haben hchsteBruchkraft, grobe dunkle Fasern haben geringereBruchkraft.2.1.3 Sisal (Si)Sisalfasern werden aus den lanzettfrmigen Bltternder Agave sisalana gew

37、onnen. Die Trennung der Fasern vom Blattfleisch sowie Trocknung und Reinigung erfolgen maschinell.Die Bruchkraft von Sisalfasern Hegt unter der vonManilafasern, da erstere unter Feuchtigkeitseinflustrker aufquellen. Durch Spinnen mit l wird dieQuellung hinausgezgert.2.1 .4 Sonstige PflanzenfasernZu

38、ihnen gehren z.B. die Agave-Fasern Henequenaus Mexico und verschiedene Pflanzenfasern ausSdostasien. Derartige Fasern haben meist nur rtliche Bedeutung. In letzter Zeit wird Henequen-Faserals vollwertiger Ersatz fr Sisal eingesetzt.2.2 Chemiefasern, Tabelle 1Unter Chemiefasern werden hier nach dem E

39、xtru-sionsverfahren durch Pressen von geschmolzenerSpinnmasse durch Dsenplatten erstellte synthetische Fasern verstanden. Die so entstandenen Dsen-rohfden werden auf die mehrfache Lnge verstreckt. Der Verstreckungsgrad ist je nach Faserrohstoff verschieden. Das Verstrecken legt das Makro-molekularge

40、fge, Bild 7, und damit die physika-Hschen Eigenschaften, insbesondere Reikraft undDehnung, fest.2.2.1 Polypropylen (PP)Grundmaterial fr das Polypropylen ist das Propy-len, das grotechnisch durch thermisches Spaltenvon Kohlenwasserstoffen gewonnen wird. Rohstoffbasis sind Erdl und Erdgas. Polypropyle

41、n ist einWerkstoff mit geringer Dichte von 0,91 kg/dm.Fr den Bereich der Seilherstellung darf nur isotaktisches Polypropylen verwendet werden. Durch UV-Bestrahlung werden die Bruchkraft und das Arbeitsvermgen herabgesetzt. Eine ausreichende Lichtbestndigkeit ist durch Zusatz von UV-Absorbern zuerrei

42、chen. Die Schwarzeinfrbung mit Ru bietetnach dem derzeitigen Stand der Technik den bestenSchutz. Die Nabruchkraft entspricht der Trockenbruchkraft, da die Wasseraufnahme Quellung null ist. Die chemische Bestndigkeit ist gut. Polypropylen hat einen sehr geringen elektrischen Leitwert. Die Entflammbar

43、keit kann durch Zustze herabgesetzt werden. Der Einflu der Temperatur aufdie Seilbruchkraft geht aus Bild 8 hervor.Polypropylen wird fr die Seilherstellung nach folgendem Verfahren aufbereitet:B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStand

44、ardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1990 VDI 2500 5 Tabelle 1 . Vergleichende bersicht ber ChemiefasernEigenSchftenWerkstoffFeinheitsbezogeneHchstzugkraft*)FasercN/texReidehnungFaser%AbfalldurchFeuchtigkeit%Dichtekg/dmSchmelzpunktCLichtbestndi

45、gkeitChemischeEmpfindlichkeitFeinheitsbezogene Knoten -hchstzugkraft*)%Polypropylen (PP)DrhteBndchenMultifileber 47bis 4747 bis 7515 bis 257 bis 207 bis 25jO 0,91 165 nur ausgerstetgutunempfindlich 70 bis 90Polyethylen (PE) (ber 40) 20 70 0,95 bis 0,96 135 50 bis 75Polyamid (PA)PA 6PA 6.665 bis 85 1

46、2 bis 25 1,14 215250gut empfindlichgegen Suren50 bis 70Polyester (PES) (ber 60)65 bis 8510 bis 20 1,38 260 sehr gut sureunempfindlichalkaliempfindlich40 bis 60Aramid 200 2 bis 5 0 1,44 480 mig empfindlich gegenbestimmte Suren25 bis 40*) Die feinheitsbezogene Hchstzugkraft in cN/tex entspricht der Re

47、ilnge in kmKettenmoleklPolyesterooostrkere Hauptkette(Aroma ten ringe)Polyamidstrkere Bindungzwischen Haupt kettenaromatischePolyamideBild 7. Entwicklungsstufen von ChenniefasernMonofil-ExtrusionMultifil-ExtmsionDrahtdurchmesser 100 imF aserdurchmesser20 bis 100 |imFlachfolien-Extrusion Foliendicke

48、80 bis 200 imBlasfolien-Extrusion Foliendicke 30 bis 100 |im2.2.2 Polyethylen (PE)Durch die geringe Zeitstandfestigkeit des Werkstoffes (kalter Flu) wird der Einsatz derartiger Seilestark eingeschrnkt (z.B. bei einer Dauerbeanspruchung von 40% der Seilbruchkraft ist bereits nach2 Tagen mit Seilbruch zu rechnen).Weitere Nachteile von PE: kleine Bruchkraft, kleinespezifische Reiarbeit, niedriger Schmelzpunkt(135 C), hoher Verseilverlust (siehe Abschnitt 4.7).ber Seile aus Polyethylen gibt es wegen der unbefriedigenden Eigenschaften keine deutschen Normen. Der Einflu der Temperatur auf d