In der praktischen Anwendung im Zusammenhang mit dem Betrieb von Seilgeräten und traktionswindenunterstützten Maschinen erfolgt die Verankerung der Seile in der Regel auf Grundlage von Literaturangaben aus der Anfangszeit der Holzrückung mit Seilgeräten (...

© Nemestothy, N. (2020)

Friction: Ermittlung von Reibungskoeffizenten von Forstseilen an Baumankern

Projektleitung

Christoph Huber

Forschungseinrichtung

Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)

Projektnummer

101507

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

Kooperationsabkommen Forst Holz Papier| Österreichischer Forstverein| Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Allgemeine Projektinformationen

Schlagwörter (deutsch)

Reibungsbeiwert, Seilreibung, Baumanker, Haftreibung

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Titel (englisch)

Frictional performance of forestry ropes bent over tree stems

Abstract (englisch)

In forest operations, ropes are widely used to anchor forest machines on trees or stumps. In many cases, anchor ropes are wrapped several times around the anchor in order to transmit the pulling force to them. In this connection, the number of wrappings largely depends on the friction between ropes and anchor materials.
In the last few years, synthetic fiber ropes are increasingly being used for anchorage purposes. These ropes differ significantly from steel ropes in terms of flexibility, surface properties, and elasticity. By now, only little is known about the frictional performance of fiber anchor ropes. Also the construction of steels ropes changed during the last few decades. Processes like strand compaction and overmolded core inserts are very likely to influence the frictional performance of steel ropes.
Thus, the primary purpose of this project is to investigate the frictional behavior of different loaded steel and fiber ropes bent over tree anchors. For the tests, a test rig will be designed and commissioned. In the event, the main parameters studied experimentally will include rope diameter and construction, stem diameter of different tree species, and the influence of different temperature of the bast fibers

Projektziele

Überprüfung der von Pestal angegebenen Reibungsbeiwerte für die Bemessung von Baumanker
Ermittlung von Reibungsbeiwerten für unterschiedliche Kombinationen von Forstseilen und Ankerbäumen (Baumart, Saftzustand etc.)
Erstellung von Richtlinien für die forstliche Anwendung

Praxisrelevanz

Die Kenntnis von Reibbeiwerten spielt nicht nur in der Forstwirtschaft eine wesentliche Rolle. Auch in anderen Bereichen, wie der Wildbach- und Lawinenverbauung sowie im industriellen Bereich spielt die Kenntnis von Reibbeiwerten eine wesentliche Rolle und trägt somit wesentlich zur Arbeitssicherheit in diesen Branchen bei.

Berichte

Abschlussbericht

Kurzfassung

Die Verankerung von Seilen in der Forstwirtschaft an Bäumen und Stöcken erfolgt oftmals durch die Verwendung von Seilreibungskräften. Die Berechnungen dazu basieren auf den grundlegenden Erkenntnissen von Ernst Pestal aus dem Jahre 1961. Seither haben sich sowohl die in der Forstwirtschaft verwendeten Seile geändert, als auch die Anwendungsfälle erweitert. Mithilfe von praktischen Messungen an einer eigens dafür konstruierten Prüfanlage wurde überprüft, inwiefern bestehende Literaturangaben und Annahmen für derzeit verwendete Seile zutreffen und welche Faktoren einen Einfluss auf die Haft- und Gleitreibung der Seile besitzen. In einem weiteren Teilprojekte wurde die Eignung von unterschiedlichen, in der Holzernte häufig verwendeten Seilenverbindungen untersucht. Hierbei wurde mittels Zerstörungsprüfungen unterschiedliche Belastungen von Endverbindungen hinsichtlich Bruchkraft getestet und die Ergebnisse mit den in einschlägigen Normen vorgeschriebenen Grenzwerten für deren Einsatz verglichen. Die Ergebnisse der Seilreibungsversuche konnten einen deutlichen Einfluss des Umschlingungswinkels, aber auch der Gegenhaltekraft auf den Reibungskoeffizienten beweisen. Zudem konnten auch teils signifikante Unterschiede zwischen den Seiltypen festgestellt werden. Aufgrund der damit bewiesenen eingeschränkten Gültigkeit bisheriger Annahmen wurden Berechnungsformeln um Korrekturfaktoren ergänzt und die Tabellen für die Ermittlung der Haft- und Gleitreibbeiwerte erstellt. Große, statistisch signifikante Unterschiede in der tatsächlichen Bruchkraft konnte zwischen den Seilendverbindungen festgestellt werden. Während symmetrische und asymmetrische Seilschlösser ähnlichen Belastungen standhielten und die geforderten Kräfte großteils aufnehmen konnten, kam es bei den direkt belasteten Pressklemmen frühzeitig zu einem Versagen dieser. Erstmalig wurde auch die indirekte und kombinierte Belastung von Endverbindungen mittels Seilgleiter getestet. Deren Werte unterschieden sich teils signifikante von jenen mit direkter Belastung.

Berichtsdateien

Ermittlung von Reibungskoeffizienten von Forstseilen an Baumankern

Abstract (deutsch)

Die Verankerung von Seilen in der Forstwirtschaft an Bäumen und Stöcken erfolgt oftmals durch die Verwendung von Seilreibungskräften. Die Berechnungen dazu basierten auf den Grundlegenden Erkenntnissen von Pestal aus dem Jahre 1961. Seither haben sich sowohl die in der Forstwirtschaft verwendeten Seile geändert, also die Anwendungsfälle erweitert. Mithilfe von praktischen Messungen an einer eigens dafür konstruierten Prüfanlage wurde überprüft, inwiefern bestehende Literaturangaben und Annahmen für derzeit verwendete Seile zutreffen und welche Faktoren Einfluss auf die Haft- und Gleitreibung der Seile besitzen.

In einem weiteren Teilprojekt wurde die Eignung von unterschiedlichen, in der Holzernte häufig verwendeten Seilendverbindungen untersucht. Hierbei wurden mittels Zerstörungsprüfung unterschiedliche Belastungen von Endverbindungen hinsichtlich Bruchkraft getestet und die Ergebnisse mit den einschlägigen Normen vorgeschriebenen Grenzwerte für deren Einsatz verglichen.

Die Ergebnisse der Seilreibungsversuche konnten einen deutlichen Einfluss des Umschlingungswinkels, aber auch der Gegenhaltekraft auf den Reibungskoeffizienten nachweisen. Zudem konnten auch teils signifikante Unterschiede zwischen den Seiltypen festgestellt werden. Aufgrund der damit bewiesenen eingeschränkten Gültigkeit bisheriger Annahmen wurden Berechnungsformeln um Korrekturfaktoren ergänzt und Tabellen für die Ermittlung der Haft- und Gleitreibbeiwerte erstellt.

Zwischen den Seilendverbindungen konnte große, statistisch signifikante Unterschieden in der tatsächlichen Bruchkraft festgestellt werden. Während symmetrische und asymmetrische Seilschlösser ähnlichen Belastungen standhielten und die geforderten Kräfte großteils aufnehmen konnten, kam es bei den direkt belasteten Pressklemmen frühzeitig zu einem Versagen dieser. Erstmalig wurden auch indirekte und kombinierte Belastungen von Endverbindungen mittels Seilgleitern getestet. Deren Werte unterschieden sich teils signifikant von jenen mit direkter Belastung.

Abstract (englisch)

In forestry, ropes are frequently anchored to trees and trunks using rope friction to reduce forces inside the rope. Up to now, the calculations therefore are mainly based on findings of Pestal from 1961. However, the ropes that are used in forestry nowadays have changed a lot since then and there application areas have expanded too.

To assess reliable data for rope friction coefficients in forestry, a special testing machine was developed. In particular, this machine should help to clarify if existing literature references on friction coefficients for forestry ropes are still suitable and which factors may impact both the static and dynamic friction of ropes.

In a separate chapter, this report deals with the durability and suitability of different rope-end-connectors used in timber harvesting operations. Different loads on end connectors were applied to test them for breaking strength. The results were compared with values prescribed in the relevant standards for their use.

The results of the rope friction tests demonstrated a clear influence of the wrapping angle, but also of the counterforce on the coefficient of friction. In addition, significant differences between rope types were found in some cases. Due to the limited validity of previous assumptions, correction factors were added to the calculation formulas and tables were created to determine the coefficients of static and dynamic friction.

Large, statistically significant differences in the actual breaking force were found between the rope-end-connectors. While symmetrical and asymmetrical wedge sockets withstood similar loads and were largely able to absorb the required forces, the directly loaded aluminium ferrules failed at an early stage. Indirect and combined loads on end connections using rope sliders were also tested for the first time. In some cases, their values differed significantly from those with direct loads.

Autor/innen

Huber, C., Richter, J., Haas, C., Nemestóthy, N.