Berechnung der Lastverteilung auf Rollenbatterien in Mehrfachstützen von Seilbahnen

Abstract

Aufgrund natürlicher Gegebenheiten sind bei der Streckenführung von Seilbahnen mitunter spezielle Streckenbauwerke notwendig, wie die Mehrfachstütze oder Kuppe. Es handelt sich dabei um mehrere unmittelbar aufeinander folgende Rollenbatterien. Zwei grundlegende Punkte sind bei der Konstruktion und Berechnung von Stützen, hier im speziellen von Mehrfachstützen, zu beachten: 1. Verschleiß: Es muss sichergestellt werden, dass die Rollen nicht unnötig hohem Verschleiß ausgesetzt werden. Eine Überlastung, welche zur schnelleren Abnutzung führen würde, muss vermieden werden. 2. Seillagesicherheit: Es muss sichergestellt sein, dass auf allen Rollen und bei jedem Lastzustand ein notwendiger Mindestauflagedruck eingehalten wird. Im Fall einer Mehrfachstütze ergeben sich diesbezüglich folgende Probleme: • Die Lastverteilung auf den einzelnen Rollenbatterien pro Stütze ist nicht konstant. Wünschenswert wäre eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung bei allen Lastzuständen. • Das aktuelle Seilrechnungsprogramm Seiba kann solche Mehrfachstützen nicht automatisch richtig abbilden. Momentan muss der Nutzer mit sehr viel Fachwissen spezifische Eingaben tätigen bzw. Werte manuell anpassen. Zur genauen Ermittlung muss zusätzlich noch eine aufwändige grafische Analyse durchgeführt werden. • Es fehlt ein Werkzeug, mit welchem die Lastverteilung über wenige Parameter steuerbar ist. Dazu gehören unter anderem der Ein- und Auslaufwinkel, die Position des Hauptrollenbolzens und die Seilkraft. Im Zuge dieser Arbeit ist ein Programm entwickelt worden, welches dem Anwender die Auslegung von Mehrfachstützen erlaubt. Durch die Eingabe der Ein- und Auslaufwinkel und der Seilkraft soll es möglich sein, die Positionen der Hauptrollenbolzen und die Winkel der einzelnen Rollenbatterien so einzustellen, dass die Lastverteilung möglichst gleichmäßig verteilt ist. Die Problemstellung soll einerseits grafisch über Kräftegleichgewichte in CAD-Programmen bearbeitet werden und andererseits als statisches Problem berechnet werden.

Natural conditions sometimes require special constructions along the ropeway’s profile of the line. These structures are so-called group towers which consist of multiple sequential sheave assemblies. There are two issues an engineer has to think of when he constructs and calculates ropeway towers, especially tower groups: 1. Wear: It has to be ensured that the sheaves are not subject to unnecessary high wear. Overload has to be avoided, because it will lead to quicker wear. 2. Rope position safety: It has to be ensured that on every sheave and at every load situation a minimum contact force between the sheaves and the rope is fulfilled. In case of tower groups the following problems occur: • The load distribution of every single sheave assembly per tower is not constant. A nearly uniform load distribution at all load situations is preferred. • It’s not possible to display such tower groups automatically in the correct way with the use of the actual calculation program Seiba. At the moment the user needs to provide a certain input and change values manually in the program. To obtain a precise solution a complex graphic analysis has to be conducted which requires experienced engineers. • The engineers are in need of a tool which lets them manipulate the load distribution via a few parameters. These parameters include rope tension, angle of incoming and outgoing rope and the position of the sheave assembly main axle. In the course of this master thesis a program will be developed which allows the users to dimension the tower groups. With the input of the angle of incoming and outgoing rope and rope tension it should be possible to get a nearly uniform load distribution by manipulating the position of the sheave assembly main axle and the deflection angle. The problem formulation is to be solved graphically by force diagrams as well as mathematically as a static problem.