De levensduur van mechanische aandrijvingen is in hoofdzaak afhankelijk van de gebruiksfrequentie, de hoogte van de belasting, de technische uitvoering de kwaliteit van de gebruikte materialen en onderhoud. In een goed aangelegde en onderhouden scherminstallatie zijn de gebruiksfrequentie en de belasting de twee belangrijkste factoren die de levensduur bepalen.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Een lange levensduur van een mechanische aandrijving is geen vanzelfsprekendheid. Een installatie met perfecte materialen die slordig is aangelegd en niet wordt onderhouden kan snel versleten zijn. Maar ook een perfect aangelegde installatie kan tegenvallen als er geen kwaliteitsmateriaal in is verwerkt. Dat geldt eveneens als een installatie die op alle punten perfect is uitgevoerd, maar te hoog wordt belast of heel frequent wordt gebruikt een beperkte levensduur kan hebben. Daartegenover kan een installateur in een installatie die maar heel weinig open en dicht gaat concessies doen aan de uitvoering en zal bijvoorbeeld corrosiebescherming belangrijk zijn om een voldoende lange levensduur te bereiken.
3.000 keer open en dicht
Al 38 jaar geleden is de serieuze ontwikkeling van scherminstallaties om energiebesparing te realiseren begonnen. Tijdens die eerste periode is door sommigen al gediscussieerd over de levensduur van de installatie in relatie tot de toen gebruikte materialen, schermmateriaal, trekdraden, kabelschijven en motoren.
Om enigszins een houvast te hebben werd daarom soms uitgegaan van een installatie die 300 maal per jaar geopend en gesloten werd gedurende een periode van 10 jaar. Zo kwam men op een getal van 3.000. Bij het kiezen van dat getal werd voor het energiescherm nog niet direct aan het regelen van het klimaat gedacht.
300.000 keer open en dicht
Een installatie, die een teler ook gebruikt om de hoeveelheid (zon-)licht te regelen of middels een kleine kier vocht af te voeren, zal het getal van 3.000 echter ver overschrijden. Het gaat dan allang niet meer over de vraag hoe vaak een scherm open en dicht loopt, maar hoe vaak het scherm in een bepaalde stand kleine stukjes heen en weer gaat. (figuur 1).
Een getallenvoorbeeld: Een frequentie van 10 keer per uur kan voorkomen. Als we in dit voorbeeld aannemen dat deze intensieve aansturing gemiddeld 12 uur per dag gedurende 250 dagen per jaar plaatsvindt, dan zou het aantal (korte) bewegingen uitkomen op 300.000 in tien jaar.
Het is dus duidelijk dat bij intensief gebruik van het scherm voor klimaatregeling de aantallen bewegingen vele malen groter zijn dan in het begin van de ontwikkelingsperiode van het energiescherm werd aangenomen. Vergelijk dit bijvoorbeeld met de levensduur van de distributieriem in uw auto. Na bijvoorbeeld 100.000 km moet je deze vervangen. Voor de een is dit na een jaar, bij een ander moet het misschien pas na 7 jaar.
Om een indicatie te hebben van de gebruiksfrequentie zou een automatische registratie in de klimaatcomputer van de totale aantallen commando’s openen en sluiten welkome informatie geven.
Belasting op aandrijving
In de scherminstallatie zijn de optredende krachten heel wisselend. Er zijn drie situaties te onderscheiden: De krachten bij het sluiten van het scherm, de krachten bij het samendrukken op pakket en de krachten tijdens het heen en weer bewegen van het scherm inclusief kierregeling
De grootste krachten treden op bij pakketvorming en sluiten. Voor de kracht die nodig is om een pakket goed aan te drukken is een waarde van 18 N (1,8 kgf) per meter profiellengte aan te houden. Als de trekdraden of trek-duwpijpen van het scherm bijvoorbeeld 4 m uit elkaar liggen betekent dit een kracht van 72 N (ca. 7,2 kgf) per bevestigingspunt. Met dit uitgangspunt is dus eenvoudig de totale kracht per trekdraad of tandheugel te berekenen. De krachten tijdens heen en weer bewegen zijn veel kleiner. Het is dus niet zo dat bij een hoge gebruiksfrequentie tegelijkertijd ook de hoogste belasting aanwezig is. Dat is echter wel altijd het geval indien het scherm bij iedere regelcyclus weer volledig sluit.
Belasting en breeksterkte
Kabels moeten bij voorkeur niet zwaarder belast worden dan tot 1/5 tot 1/4 van de breeksterkte. Gebruikelijke rvs kabels in scherminstallaties hebben een breeksterkte van ca. 470 – 520 kgf. Trekkrachten in kabels van scherminstallaties hebben vaak een waarde van 100 – 165 kgf. Ze worden in de praktijk dus hoog belast. Hoe hoog is pas vast te stellen door de kracht te meten. Dat geldt zowel bij vaste en verende blokken als bij slippende blokken.
Slippende blokken bieden alleen de zekerheid van het begrenzen van trekkrachten als de slipkracht van het meeneemelement nauwkeurig bekend is. Het controleren van de slipkracht in een installatie is niet heel moeilijk en leidt soms tot verrassende uitkomsten. Er kan bijvoorbeeld een relatief groot verschil zijn in slipkracht in een situatie wanneer een kabel net niet slipt en wanneer hij doorslipt bij sluiten of pakkettrekken.
Uitzetting goot
In de kassenbouwnorm NEN 3859:2012 worden temperatuurwisselingen per etmaal aangegeven. Voor lichtgekleurde goten is 20ºC tot 40ºC vermeld. Voor constructiedelen in de kas is 20ºC tot 40ºC opgegeven. Een voorbeeld: Bij een gootlengte en kabellengte van 100 m, aluminium goot met een doorsnede-oppervlak van 1.200 mm2, kabel type 7×7, diameter 3 mm, materiaal rvs. Op basis van de temperatuurverschillen in de norm zou een situatie kunnen ontstaan waarbij een rvs trekdraad 20ºC blijft en de temperatuur van de goot naar 40ºC stijgt. Dan neemt de gootlengte ten opzichte van de kabellengte met 46 mm toe.
Het is echter goed voorstelbaar dat een goottemperatuur ’s nachts 10ºC of lager is (gesloten scherm) en de rvs kabel 20ºC. Overdag zou de temperatuur van de goot naar 40ºC en de kabel bijvoorbeeld naar 25ºC kunnen stijgen. In dat laatste geval zou het verschil tussen de goot en de kabel 61 mm bedragen. Omdat de goot langer wordt en de uiteinden van de trekdraadaandrijving (figuur 2) omlopen op kabelschijven, die verbonden zijn met de kasconstructie, rekken de kabels circa 61 mm op.
Effect op belasting
In het voorbeeld van 61 mm verlenging, zou de trekkracht in de kabel toenemen met ongeveer 300 N (30 kgf). Op zichzelf valt dat mee, maar het kan toch een toename van 20 tot 25% betekenen. In hoeverre dit effect schadelijk is zal van geval tot geval verschillend zijn. De werkelijke spanningstoename hangt ook af van de uitgangssituatie: bij welke temperaturen zijn de kas en het scherm gemonteerd. De grootte van de voorspanning van de trekdraden tijdens de montage van het scherm bepaalt mede de belasting op de kabel.
Uitzettingsverschillen
Bij trek-duwsystemen (figuur 3) spelen de uitzettingsverschillen ook een rol, maar daar is de situatie anders omdat enerzijds de trekduwbuis veel meer materiaal bevat dan een trekdraad en anderzijds de aandrijving ongeveer in het midden van de trekduwbuis is gemonteerd. Bovendien is er alleen ter plaatse van die aandrijving een vaste verbinding met de kasconstructie aanwezig. In het bovenstaande voorbeeld moet je dan met lengtes van 50 m in plaats van 100 m rekenen.
Onderdelen van trekdraadsystemen zijn in de afgelopen jaren verder verbeterd. Zo is de diameter van de kabelschijven toegenomen en zijn de groeven in de kabelschijven beter passend voor de gebruikte kabels. Verder gebruikt een aantal leveranciers andere kabeltypen bij de omkeerwielen en assen.
Een andere belangrijke verbetering is het toepassen van gegroefde asbussen (kabeltrommels). Daardoor is de diameter toegenomen ten opzichte van een 60,3 mm as (2”as) en wordt de kabel goed gesteund en geleid. In enkele gevallen gebruiken installateurs een kabel met een hogere kwaliteit. Een probleem bij het beoordelen van de kwaliteit van een kabel is dat de standaard specificaties geen aanwijzing geven voor de weerstand tegen vermoeiing en slijtage. Er zijn een aantal maatregelen mogelijk in het productieproces waardoor een kabel beter bestand is tegen intensief gebruik.
Groef kabelschijf/trommel
Voor het optimaal steunen van de kabel in een omkeerwiel en op de as moet de diameter van de groef van een kabelschijf of kabeltrommel minimaal 5% en maximaal 10% groter zijn dan de kabeldiameter (figuur 4).Voor een kabel van 3 mm betekent dit dat de diameter van de groef minimaal 3,15 mm en maximaal 3,3 mm moet bedragen. Is de groef te krap of te wijd dan verkort dit de levensduur van de kabel. Hetzelfde effect op de levensduur hebben een te kleine kabelschijf en kabeltrommel.
De netheid en nauwkeurigheid waarmee een installatie is uitgevoerd blijft essentieel. Een scheef aanlopende kabel in een kabelschijf is voor kabel en schijf bijzonder schadelijk. Om die reden worden aan de kopgevels en schermscheidingen dilatatiemogelijkheden toegepast.
Diameter groef en kabel
Voor de meest voorkomende kabeltypen bestaan aanbevelingen voor de minimale diameter van de bijbehorende kabelschijven en kabeltrommels. Voor type 7×7 met een doorsnede van 3 mm geldt als absoluut minimum een diameter in de groef van 90 mm. Voor type 7×19 met een doorsnede van 3 mm moet de diameter in de groef minimaal 60 mm zijn. Maar de aanbeveling is om voor type 7×7 een diameter in de groef van 120 mm en voor type 7×19 minimaal 90 mm aan te houden. Verschillende leveranciers en handboeken geven hiervoor echter verschillende waarden op. Vast staat dat grotere diameters de levensduur verlengen. Pas als de diameterverhouding van de groef en de kabel groter is dan een factor 50 tot 60, neemt de levensduur niet meer wezenlijk toe.
Diameter kabeltrommels
Het verder vergroten van de diameter van de kabeltrommels (asbussen) heeft bij de traditionele kabelaandrijving directe consequenties voor de assen en vooral voor de motoren. Daarom is het gebruik van asbussen en/of gegroefde kunststof kabeltrommels voorlopig een voldoende verbetering ten opzichte van het direct wikkelen van een kabel op een as met een diameter van 60,3 mm (2”as).
Voor de omkeerwielen ligt de situatie gemakkelijker. Een omkeerwiel met grote diameter zou horizontaal gemonteerd kunnen worden in plaats van de gebruikelijke verticale stand. Dit is in het verleden wel eens toegepast.
In principe bestaan er mogelijkheden om de samenstelling, opbouw en fabricagemethode van kabels te variëren. Ook bij de kleine kabeldiameters bij scherminstallaties is dat mogelijk. Dit vereist echter nader onderzoek waarbij de medewerking van kabelfabrikanten een vereiste is.
Samenvatting
In scherminstallaties kan het aantal bewegingen tijdens het gebruik van een scherm zeer groot zijn. Dit heeft gevolgen voor de slijtage en vermoeiing van de aandrijvingen. Stap voor stap worden verbeteringen in de scherminstallatie doorgevoerd: grotere kabelschijven met juiste groef, assen met gegroefde kabeltrommels en in sommige gevallen kwalitatief betere kabels. Bij toekomstige ontwikkelingen moeten andere kabeltypen, zoals een grotere kabeldiameter of varianten op trekdraad- en trek-duwaandrijvingen, niet worden uitgesloten. Noodzakelijk is en blijft een nauwkeurige montage waarbij kabels met zo weinig mogelijk zijwaartse afwijking naar wielen en assen lopen.
Tekst en foto’s: Harald Vahl.[/edd_restrict]
[/wcm_restrict]