Analyse und Simulation des Gurtschieflaufs an Gurtförderanlagen

Abstract

Gurtschieflauf ist eine der häufigsten Ausfallursachen von Gurtförderanlagen und verursacht hohe Kosten für eine große Anzahl von Betreibern von Gurtförderanlagen. Obwohl die Leistungsfähigkeit der Förderanlagen in den letzten 100 Jahren extrem gesteigert wurde, tritt immer noch oft Gurtschieflauf im Betrieb auf. Dies ist hauptsächlich auf ein ungenügendes Verständnis zwischen Ursachen und auftretendem Schieflauf des Fördergurtes zurückzuführen, da in der Praxis immer mehrere Ursachen für Schieflauf gleichzeitig auftreten und es nicht möglich ist, den Einfluss einzelner Ursachen durch deren Beseitigung abzuschätzen, da diese wiederum Auswirkungen auf andere Ursachen haben können. Zwar wurde im Laufe der Jahre eine Vielzahl von Gegenmaßnahmen entwickelt, die den Gurtlauf stabilisieren oder den seitlichen Verlauf begrenzen sollen, jedoch ist der Zusammenhang zwischen Gegenmaßnahme und Lenkwirkung weitgehend unbekannt, ebenso wie die optimale Einbauposition oder die benötigte Anzahl an Lenkeinrichtungen. In dieser Arbeit werden die häufigsten Ursachen für Schieflauf beschrieben und deren Wirkungsweisen analytisch aufgearbeitet. Wenn eine analytische Beschreibung nicht möglich oder zu ungenau ist, werden numerische Methoden eingeführt, die eine Beschreibung ermöglichen. Aus verschiedenen analytischen Modellen zum Kontakt zwischen Gurt und Tragrolle/ Trommel wird ein modulares Finite-Elemente-Berechnungsmodell entwickelt, das sich effizient an jede flache oder gemuldete Förderanlage anpassen lässt. Um dieses Berechnungsmodell zu verifizieren und zu validieren, werden Versuche an einer Versuchsanlage mit einem flachen Gurt und an einer praxisnahen Versuchsanlage mit gemuldeten Gurt durchgeführt. Die Versuche an der gemuldeten Anlage ergeben einen detaillierten Einblick in die Lenkmechanismen von Tragrollen auf den Gurt. Für beide Systeme werden Modellierungsstrategien entwickelt und die Simulationsergebnisse abschließend mit den Messergebnissen verglichen. Es zeigt sich, dass eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Messung und Simulation erreicht werden kann, wenn in der Simulation auch nichtlineare Effekte berücksichtigt werden, die an realen Anlagen auftreten können. Es wird erkennbar, dass die entwickelte Simulationsmethode leistungsfähig und flexibel genug ist, um in der Zukunft reale Gurtförderanlagen abbilden und simulieren zu können.