Entwicklung und Inbetriebnahme eines Modellprüfstands für Seilbahnen

Abstract

Schneller, komfortabler und leistungsfähiger, dies sind die Anforderungen für neue Seilbahnen. Bei älteren Seilbahnsystemen wie z.B. beim 4er Sessellift war noch ein annähernd konstanter Beladungszustand vorhanden. Aufgrund des Trends hin zu immer noch schwereren Sesseln und Kabinen, die aufgrund der höheren Fahrgeschwindigkeit aber auch einen größeren Abstand zueinander haben, projiziert sich der Beladungszustand auf lokale Lastspitzen. Diese lokalen Lastspitzen können unangenehme Schwingungsphänomene verursachen, die den Fahrkomfort deutlich verschlechtern. In dieser Arbeit wird ein Prüfstand basierend auf der linearen Saitentheorie entwickelt, konstruiert und gefertigt, für die Evaluierung der Seilmodelle. Zu Beginn dieser Arbeit wird eine Anforderungsliste erarbeitet, von der die Funktionsstruktur abgeleitet wird. Die Untergruppen der Funktionsstruktur Seilmodell, Antrieb und Messtechnik werden dabei genauer betrachtet. Als nächstes werden mit Hilfe von Wirkprinzipien für die Funktionen mehrere Varianten entwickelt. Anschließend werden die unterschiedlichen Lösungskonzepte miteinander bzw. in unterschiedlichen Kombinationen analysiert und darauf geachtet, ob diese realisierbar sind. Dies erfolgt mit dem Morphologischen Kasten. Der nächste Abschnitt befasst sich mit der mathematische Beschreibung des Prüfstands, mit der allgemeinen Wellengleichung. Diese wird mit dem Näherungsverfahren nach Galerkin approximiert. Anschließend wird das Modell um die Nichtlineare Saitentheorie erweitert und der Prüfstand mit Matlab simuliert. Mit Hilfe der Erkenntnisse der mathematischen Modellbildung wird der Antrieb dimensioniert. Das Antriebskonzept basiert auf einer zeitlich veränderlichen Seilkraft. Die Seilkraftänderungen werden mit den unterschiedlichen Eigenfrequenzen des Systems abgestimmt, um Resonanz zu erzeugen. Das Simulations-Messprogramm ist mit Hilfe von LabView erstellt, in diesem werden die einzelnen Sensoren für die Seilauslenkung implementiert. Außerdem ist noch ein Kraftsensor vorhanden, der die Seilkraftänderung misst. Anschließend erfolgt die Inbetriebnahme und Messauswertung.

Faster, more comfortable and increasingly powerful, these are the new requirements for cable cars. In older cable car systems, e.g. in the 4-seat there was still an approximately constant loading condition. Due to the development to larger seats, cabins and also the increasing velocity and the larger distance from each other, the loading state projects onto local load peaks. These local load peaks can cause unpleasant vibration phenomena that degrade the ride comfort. In this thesis, a test bench based on the linear string theory is developed, constructed and manufactured for the evaluation of rope models. At the beginning of this thesis, a list of requirements is developed with which the function structure is derived. The subgroup of the function structure rope model, drive and technique of measurement are considered in more detail. Next, several variants are developed with the aid of operating principles for the functions. Subsequently, the different solution concepts or in different combinations are analyzed and tensioned whether these are realizable, this is done with the morphological box. In addition, the mathematical description of the test bench is made with the general wave equation. This is approximated by the Galerkin approximation method. The power unit is dimensioned with the knowledge of the mathematical modeling. The power unit concept is based on a time-variable rope force. The changes in the cable load are matched with the different natural frequencies of the system in order to generate resonance. The simulation measuring program is created with the help of LabView, in which the individual sensors for the cable deflection are implemented. Additionally there is, a force sensor, which measures the changes of the cable force. This is followed by commissioning and measurement evaluation.