Was ist ein Stahlseil? Die Eigenschaften und Struktur von Stahlseilen verstehen!

Ein Drahtseil ist ein komplexes mechanisches Gerät mit vielen beweglichen Teilen, die alle zusammenarbeiten, um einen Gegenstand oder eine Last zu stützen und zu bewegen. In der Hebe- und Takelageindustrie wird ein Drahtseil an einer Winde oder einem Hebezeug befestigt und mit Wirbeln, Schäkeln oder Haken ausgestattet, um es an einer Last zu befestigen und diese kontrolliert zu bewegen. Es kann auch zum Heben und Senken von Aufzügen oder als Stützvorrichtung für Hängebrücken oder Türme verwendet werden.

Drahtseile sind aus vielen Gründen ein bevorzugtes Hebewerkzeug. Sein einzigartiges Design besteht aus mehreren Stahldrähten, die einzelne Drähte bilden, die spiralförmig um einen Kern angeordnet sind. Diese Struktur bietet Festigkeit, Flexibilität und die Fähigkeit, Biegebelastungen zu bewältigen. Unterschiedliche Konfigurationen von Material, Draht und Drahtstruktur bieten unterschiedliche Vorteile für die jeweilige Hebeanwendung, darunter:

• Stärke
• Flexibilität
• Verschleißfestigkeit
• Ermüdungsbeständigkeit
• Druckfestigkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• Rollwiderstand

Die Auswahl des geeigneten Drahtseils für Ihre Hebeanwendung erfordert jedoch einige sorgfältige Überlegungen. Unser Ziel ist es, Ihnen zu helfen, die Bestandteile eines Stahlseils, die Struktur des Stahlseils sowie die verschiedenen Arten von Stahlseilen und deren Verwendungsmöglichkeiten zu verstehen. Auf diese Weise können Sie das leistungsstärkste und langlebigste Drahtseil für die jeweilige Aufgabe auswählen.

Drahtseile sind Maschinen mit vielen beweglichen Teilen

Seit unserer Kindheit sind die meisten von uns darauf konditioniert, sich eine Maschine als ein Gerät mit Zahnrädern, Wellen, Riemen, Nocken und verschiedenen summenden Teilen vorzustellen. Nach den Gesetzen der Physik ist ein gewöhnliches Brecheisen jedoch eine einfache Maschine, auch wenn es nur aus einem Teil besteht.

Ein Drahtseil ist eigentlich eine sehr komplexe Maschine. Ein typisches 6 x 25-Seil hat in seinen Außenlitzen 150 Litzen, die sich alle unabhängig voneinander und gemeinsam in einem sehr komplexen Muster um den Kern bewegen, wenn das Seil gedreht wird. Bei der Konstruktion eines Seils werden die Litzen und die Lücken zwischen den Litzen so ausbalanciert, dass beim Biegen des Seils entsprechende Lagerspiele vorhanden sind, um eine interne Bewegung und Anpassung der Litzen und Litzen zu ermöglichen. Diese Abstände ändern sich mit zunehmender Biegung, liegen aber im gleichen Bereich wie die Abstände in Motorlagern von Kraftfahrzeugen.

Das Verstehen und Akzeptieren der „Maschinenidee“ ermöglicht es einem Seilbenutzer, mehr Respekt vor dem Seil zu haben und eine bessere Leistung und längere Lebensdauer seiner Seilanwendungen zu erzielen. Jeder, der ein Seil verwendet, kann es effizienter und effektiver nutzen, wenn er das Konzept der Maschine vollständig versteht.

Die Konstruktion eines fertigen Stahlseils besteht aus vier Grundkomponenten:

1. Drähte aus Metall, die einen einzigen Faden bilden
2. Mehrsträngige Karos, die spiralförmig um einen Kern gelegt sind
3. Stahl- oder Hanfextrakt
4. Schmierung

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Drähte sind der kleinste Bestandteil des Stahlseils und bilden die einzelnen Seelen im Seil. Drähte können aus einer Vielzahl von Metallmaterialien hergestellt werden, darunter Stahl, Eisen, Edelstahl, Monel und Bronze. Drähte können je nach Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Krümmung des Stahlseils in verschiedenen Qualitäten hergestellt werden.

Die Drähte selbst können beschichtet sein, sind jedoch meist in „glänzender“ oder unbeschichteter Ausführung erhältlich.

Vene

Drahtseilkerne bestehen aus zwei oder mehr Litzen, die in einem bestimmten Muster angeordnet und verdrillt sind. Anschließend werden die einzelnen Adern spiralförmig um den Seilkern gelegt.

Drähte aus Drähten mit größerem Durchmesser sind widerstandsfähiger gegen Abrieb, während Drähte aus Drähten mit kleinerem Durchmesser flexibler sind.

Kern (Essenz)

Der Kern eines Stahlseils verläuft durch die Mitte des Seils und stützt die Litzen und hilft dabei, ihre relative Position unter Belastung und Biegebeanspruchung beizubehalten. Kerne können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, darunter natürliche oder synthetische Fasern und Stahl.

Schmierung

Die Schmierung wird während des Herstellungsprozesses aufgetragen und dringt bis zum Kern ein. Die Schmierung von Drahtseilen hat zwei Hauptvorteile:

1. Reduziert die Reibung, wenn sich einzelne Drähte und Seile übereinander bewegen
2. Bietet Korrosionsschutz und Schmierung am Kern, an den Innendrähten und an der Außenfläche

Stahlseilstruktur

Die folgenden Begriffe helfen, den Aufbau und die Eigenschaften von Stahlseilen zu beschreiben:

• Länge
• Durchmesser
• Vorgeformt oder ungeformt
• Richtung und Art der Verlegung
• Oberflächenbeschaffenheit von Drähten
• Seilklasse
• Kernklasse

Länge

Gesamtlänge (zugeschnitten), wenn es um die Spule gewickelt und geliefert wird.

Durchmesser

Dies ist der angegebene Nenndurchmesser des Drahtseils und kann in Zoll oder Millimetern angegeben werden.

Venenanordnungen

Die Anzahl der Drahtschichten, die Anzahl der Drähte pro Schicht und die Größe der Drähte pro Schicht wirken sich auf die Art des Drahtmusters aus. Das Drahtseil kann mit einem der folgenden Muster oder mit zwei oder mehr der folgenden Muster erstellt werden.

• Einlagiges Stahlseil– Das häufigste Beispiel ist ein 7-litziges Seil mit einem einlitzigen Kern und sechs Litzen gleichen Durchmessers um ihn herum.
• Gefülltes Stahlseil – Zwei gleich große Drahtschichten um ein Zentrum, wobei die innere Schicht halb so viele Drähte wie die äußere Schicht hat. In den Vertiefungen des Innendrahtes werden kleine Fülldrähte entsprechend der Anzahl in der Innenschicht verlegt.
• Seale Stahlseil – Zwei Drahtschichten um ein Zentrum mit der gleichen Anzahl Drähte in jeder Schicht. Alle Drähte in jeder Schicht haben den gleichen Durchmesser. Die großen Außendrähte liegen in den Tälern zwischen den kleineren Innendrähten.
• Warrington Stahlseil – Zwei Drahtschichten um einen Mittelpunkt mit einem Drahtdurchmesser in der inneren Schicht und zwei Drahtdurchmessern, groß und klein, in der äußeren Schicht. Die größeren Außenschichtstränge stehen in den Tälern, die kleineren in den Scheiteln der Innenschicht.
• Kombinationsstahlseil – Ein Kombinationsgarn entsteht aus einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr der oben aufgeführten Muster.

Vorgeformt

Bei einem vorgeformten Stahlseil werden die Litzen und Kerne während des Herstellungsprozesses in die spiralförmige Form gebracht, die sie im fertigen Stahlseil annehmen werden.

Vorgeformte Seile können bei bestimmten Anwendungen von Vorteil sein, bei denen ein gleichmäßigeres Aufwickeln auf einer Trommel, eine größere Flexibilität oder eine höhere Ermüdungsfestigkeit beim Biegen erforderlich ist.

Richtung und Art der Wicklung

Die Richtung und Art der Wicklung bezieht sich auf die Art und Weise, wie die Drähte (rechts oder links) zu einem Kern gewickelt werden und wie die Drähte um den Kern gewickelt werden (normaler Schlag, langer Schlag oder alternativer Schlag).

• Wickeln in normaler Seilrichtung – Die Drähte sind mit der Seilachse ausgerichtet. Die Liegerichtung der Drähte im Seil ist entgegengesetzt zur Liegerichtung des Seils. Regelmäßig verlegte Seile sind widerstandsfähiger gegen Quetschkräfte, von Natur aus widerstandsfähiger gegen Verdrehungen und lassen sich auch besser aufspulen als lang in einer Trommel verlegte Seile.
• Wicklung für Wicklung – Die Drähte bilden einen Winkel mit der Seilachse. Stranganordnung und Strang verlaufen in gleicher Richtung um den Kern. Langschlagseile haben eine höhere Ermüdungsfestigkeit und sind widerstandsfähiger gegen Abrieb.
• Alternative Lage – Drahtseile bestehen aus abwechselnd regelmäßigen Platten- und Langplattendrähten und werden hauptsächlich für Spezialanwendungen verwendet.

Oberflächenbearbeitung von Drähten

Verzinkt (verzinkt), mit Zink/Aluminium-Legierung beschichtet (Mischmetall), Edelstahl oder unbehandelter Stahl („poliert“).

Seilklasse

Die Festigkeit von Stahlseilen wird in verschiedene Klassen eingeteilt, darunter:

• Verbesserter Kohlenstoffstahl (IPS)
• Ekstra Geliştirilmiş Karbon Çeliği (EIPS) IPS’den %15 daha güçlüdür
• Ekstra Ekstra Geliştirilmiş Karbon Çeliği (EEIPS), EIPS’den %10 daha güçlüdür

Die Festigkeitskurve von Kohlenstoffstahl bildet die Grundlage für die Berechnung der Festigkeit der meisten Stahlseillitzen.

Kerntypen

Stahlseileinlagen werden wie folgt klassifiziert:

• Kendir Özlü (FC)
• Unabhängiger Stahlkern (IWRC)
• Stahlkern (WSC)

Ein Hanfkern kann aus natürlichen oder synthetischen Polypropylenfasern hergestellt werden. Faserkerne bieten mehr Flexibilität als Stahlkerne, sind jedoch anfälliger für Quetschungen und werden nicht für Umgebungen mit hohen Temperaturen empfohlen.

Der Stahlkern kann ein eigenständiges Stahlseil oder ein einzelner Draht sein. Stahlkerne eignen sich am besten für Anwendungen, bei denen ein Faserkern möglicherweise keine ausreichende Unterstützung bietet, oder in einer Arbeitsumgebung, in der die Temperaturen 180 °F überschreiten können.

Basierend auf dem, was wir oben gelernt haben, liefert diese Beschreibung des Stahlseils dem Benutzer die folgenden Informationen:

1″ 6 x 25 FW EIP RRL IWRC

• Durchmesser = 1″
• Anzahl der Kerne = 6
• Anzahl der Drähte pro Kern = 25
• Kernfolge = Gefülltes Stahlseil
• Güteklasse = Extra verbesserter Kohlenstoffstahl
• Richtung und Art der Wicklung = Normale Rechtswicklung
• Kerntyp = Unabhängiger Stahlkern

Stahlseiltypen

Die Klassifizierung von Drahtseilen gibt die nominale oder volle Anzahl der Litzen in jeder Litze sowie die Gesamtzahl der Litzen an. Hierbei handelt es sich um allgemeine Klassifizierungen, die möglicherweise nicht unbedingt die tatsächliche Konstruktion der Seile widerspiegeln. Allerdings haben alle Stahlseile derselben Größe und Drahtsorte innerhalb jeder Klassifizierung die GLEICHEN Festigkeits- und Gewichtsklassen und im Allgemeinen die gleichen Preise.

Die folgende Tabelle zeigt einige der gängigsten Drahtseilkonfigurationen, geordnet nach spezifischen Klassifizierungen.

Neben der allgemeinen Klassifizierung von Stahlseilen gibt es noch andere Arten von Stahlseilen, die eine spezielle Konstruktion haben und für bestimmte Hebeanwendungen konzipiert sind.

Rotationsfestes Stahlseil

Einige Arten von Stahlseilen, insbesondere Langschlag-Stahlseile, sind unter Last anfälliger für Verdrehungen. Das verdrehsichere Stahlseil ist so konstruiert, dass es sich nicht verdreht, windet oder sich verdreht, und kann in einem einsträngigen oder mehrteiligen System verwendet werden.

Beim Transport, Abbinden und Verlegen von drehungsfreien Stahlseilen ist besondere Vorsicht geboten. Durch unsachgemäße Handhabung oder Aufspulen kann es zu Verdrehungen im Seil kommen, die eine unkontrollierte Drehung verursachen können.

Komprimiertes Stahlseil

Komprimierte Stahlseile werden aus komprimierten Drähten hergestellt, indem diese durch eine Matrize oder durch Rollen geführt werden, wodurch der Außendurchmesser des gesamten Drahts verringert wird. Dieser Vorgang findet statt, bevor das Seil geschlossen wird.

Dieser Vorgang glättet die Oberfläche der Außenlitzen im Seil, erhöht aber auch die Dichte des Seils. Dies führt zu einer glatteren Außenoberfläche und erhöht die Festigkeit im Vergleich zu vergleichbaren Rundstahlseilen (bei Vergleich mit gleichem Durchmesser und gleicher Klassifizierung) und trägt gleichzeitig durch die erhöhte Verschleißfestigkeit zu einer Verlängerung der Oberflächenlebensdauer bei.

Komprimiertes/geschmiedetes Seil

Geschmiedete Stahlseile unterscheiden sich von komprimierten Stahlseilen dadurch, dass der Durchmesser des geschmiedeten Stahlseils durch eine Rotationsschmiedemaschine komprimiert oder verringert wird, nachdem das Stahlseil geschlossen wurde. Ein Schmiedestahlseil kann aus runden oder gepressten Drähten hergestellt werden.

Die Vorteile eines geschmiedeten Stahlseils bestehen darin, dass es abriebfester ist, eine bessere Druckfestigkeit aufweist und im Vergleich zu einem runden Stahlseil mit gleichem Durchmesser und gleicher Klassifizierung eine höhere Festigkeit aufweist. Allerdings weist ein geknicktes Stahlseil möglicherweise eine geringere Biegeermüdungsfestigkeit auf.

Kunststoffbeschichtetes Stahlseil

Die Außenfläche eines Stahlseils kann mit einer Kunststoffbeschichtung versehen werden, um es vor Verschleiß und anderen Umwelteinflüssen zu schützen, die Korrosion verursachen können. Da man die einzelnen Drähte und Drähte unter der Kunststoffabdeckung jedoch nicht sehen kann, kann es schwierig sein, sie zu inspizieren.

Mit Kunststoff imprägniertes (PI) Seil

Kunststoffgefüllte Stahlseile werden mit einer Kunststoffmatrix imprägniert, in der die Innenräume zwischen den Litzen und den Litzen ausgefüllt werden. Kunststofffüller trägt zur Verbesserung der Biegeermüdung bei, indem er den inneren und äußeren Verschleiß reduziert. Für anspruchsvolle Hebeanwendungen werden kunststoffgefüllte Stahlseile eingesetzt.

Kunststoffbeschichtetes oder kunststoffgefülltes IWRC-Seil

Dieser Drahtseiltyp verwendet einen unabhängigen Drahtseilkern (IWRC), der mit Kunststoff gefüllt oder damit beschichtet ist, um den inneren Verschleiß zu reduzieren und die Biegeermüdungslebensdauer zu erhöhen.

Sammeln und Verpacken

Denken Sie daran, dass das Drahtseil ein komplexes mechanisches Teil ist. Es gibt eine Reihe unterschiedlicher Eigenschaften und Eigenschaften, die die Leistung und Lebensdauer von Stahlseilen beeinflussen können. Berücksichtigen Sie bei der Bestimmung des besten Drahtseiltyps für Ihre Hebeanwendung Folgendes:

• Stärke
• Flexibilität
• Verschleißfestigkeit
• Zerquetschende Kraft
• Ermüdungsfestigkeit
• Korrosions-/Rostbeständigkeit
• Rotationsstärke

Wenn Sie ein Stück Seil auswählen, das für eine bestimmte Funktion haltbar ist, wird es wahrscheinlich einen Kompromiss geben, der sich auf eine andere Funktion auswirkt. Beispielsweise ist ein Seil mit einem Faserkern flexibler, weist jedoch möglicherweise eine geringere Druckfestigkeit auf. Ein Seil mit Litzen mit größerem Durchmesser ist abriebfester, weist jedoch eine geringere Ermüdungsfestigkeit auf.

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