Molenroeden

[ Aan deze pagina wordt nog gewerkt. Heb jij ook een vraag? Laat maar horen!]

Molenroeden zijn een van de belangrijkste onderdelen van een windmolen. Ze vormen de basis voor de molenwieken en ze krijgen veel te verduren. Molenroeden zijn door de eeuwen heen altijd in ontwikkeling geweest en nog steeds is er veel aandacht voor betrouwbaarheid en veiligheid van molenroeden.

Vaags & Groot Wesseldijk is een belangrijke producent van molenroeden en we krijgen dan ook veel vragen over deze bijzondere constructies. Deze vragen zijn hieronder gecategoriseerd en beantwoord. Heb je een vraag die er niet tussen staat? Wij geven graag het antwoord!

Algemeen:

V:     Wat zijn molenroeden?

Daar kunnen we een boek over schrijven, maar gelukkig is er Wikipedia.

V:     Waarom worden geklonken molenroeden soms meer dan 100 jaar oud en gelaste roeden niet?

Dat heeft o.a. te maken met het productieproces van staal. Voor 1900 bleef er nog veel verontreiniging achter in het staal. Het was daardoor minder sterk en erg bros, maar de verontreiniging zorgde ook voor corrosiewerende eigenschappen. Modern staal is erg zuiver en veel sterker en taaier, maar roest ook veel sneller. Inmiddels gebruiken we weer weerbestendig staal voor molenroeden. In dit staal zijn uitgekiende hoeveelheden “verontreinigingen” aangebracht die het weer corrosiewerend maken. De sterkte en taaiheid blijven echter ook gegarandeerd.

Daarnaast zijn geklonken constructies veel beter bestand tegen dynamische belastingen dan gelaste constructies. Steeds vaker worden molenroeden dan ook weer geklonken i.p.v. gelast. 

Ontwerp:

V:     Wat is er aan de hand met de “Richtlijnen voor het vervaardigen van molenroeden”?

Al sinds 1985 schreef de Rijksoverheid voor hoe molenroeden gemaakt moeten worden. Dat ging heel lang goed, totdat ze in 2007 deze voorschriften aanpasten. Later bleek dat er erg veel fouten in deze nieuwe voorschriften terecht waren gekomen. Inmiddels zijn alle voorschriften ingetrokken en dus niet meer geldig. Lees hier wat de Rijksoverheid er zelf over vertelt.

V:     Hoe ontwerpen jullie nu dan molenroeden?

Na de problemen met de richtlijnen hebben we zelf uitvoerig onderzoek gedaan naar de dynamische eigenschappen van molenroeden. Hiervoor hebben we o.a. gekeken naar de laatste inzichten bij de moderne windturbines, maar ook naar de normen voor bijvoorbeeld kermisattracties. Al deze nieuwe kennis hebben we gebundeld in ons eigen rekenmodel. Hierin wordt naast de lengte en middenzwaarte ook rekening gehouden met afmeting en gewicht van de ophekking en zelfs met de ashoek. Met deze gegevens gaan we op zoek naar een zo optimaal mogelijk ontwerp. Dat vergt veel nauwkeurigheid, want bijvoorbeeld een paar kilo verschil aan de uiteinde van een roede kan al vele miljoenen omwentelingen levensduur schelen. Ook rekenen we de verwachte levensduur uit bij verschillende gebruiksregimes. Pas als alle controles mooie uitkomsten geven, gaan we verder met het ontwerp. De uitkomsten van onze berekeningen worden altijd bij onze offerte meegeleverd. Onze roeden kunnen nu vaak wel 3 tot 5 maal meer omwentelingen maken dan roeden volgens Richtlijnen 1985.

V:     Waarom maken jullie de roeden niet gewoon nog veel sterker? Dan gaan ze toch langer mee?

Er is een verschil tussen sterkte en duurzaamheid. De roede sterker maken wil niet zeggen dat ze langer kunnen draaien. Sterkere roeden zijn ook zwaarder, waardoor bij elke omwenteling de vermoeiing ook groter is. Ook zijn zware roeden niet geschikt voor de rest van de constructie van de molen. Met ons optimalisatiemodel kunnen we heel nauwkeurig roeden ontwerpen die niet te zwaar zijn en toch heel lang meegaan.

Materiaal:

V:     Waarom zijn molenroeden van staal?

Vroeger waren roeden van hout. Omdat hout schaars werd en de duurzaamheid beperkt was, worden roeden vanaf midden 19e eeuw ook van staal gemaakt. Eerst werden de verbindingen gemaakt met klinknagels en later werden roeden gelast.

Constructie:

V:      Waarom moeten de dwarsnaden bij aanliggende zijden verspringen?

Dat hoeft niet. Technisch gezien is het niet nodig. In de eerste Richtlijnen van 1985 werd dit echter wel voorgeschreven. Het kan zeker geen kwaad en bij dwarsnaden waar de plaatdikte wijzigt is het zelfs aan te bevelen.

V:      Waarom moet je dwarsnaden tegenlassen? Je kunt toch ook doorlassen?

Doorlassen is inderdaad een beproefde lasmethode. Echter bij dynamische belasting is een doorgelaste las aanmerkelijk minder betrouwbaar. Het is dus belangrijk om bij de productie van roeden eerst alle dwarsnaden te lassen (met tegenlas) en pas daarna een koker te maken. Maak je eerst stukken koker die vervolgens (met doorlas) aan elkaar gelast worden, dan heeft de roede een aanmerkelijk kortere levensduur.

V:     Jullie maken de hekstokgaten e.d. al in de staalplaat vooraf het samenstellen. Is dat niet lastig?

Ja, dat vergt inderdaad veel kennis en voorbereiding maar is ook erg belangrijk voor de kwaliteit. Het is noodzakelijk dat hekstokgaten met een automatisch snijsysteem (CNC) gesneden worden en niet uit de hand. Handmatig snijwerk geeft veel oneffenheden (kerfwerking) en dat is funest voor de dynamische levensduur van de roede. Wanneer je daarnaast gaten pas snijdt wanneer de roede een koker is, blijft er erg veel verontreiniging achter in de roede. Deze verontreiniging is vaak niet meer te verwijderen en is erg nadelig voor conservering van de binnenzijde.

Conservering:

V:     Waarom worden jullie roeden niet thermisch verzinkt?

Thermisch verzinken van roeden is niet aan te raden. Er zijn veel meer nadelen dan voordelen. Lange roeden moeten in 2 onderdompelingen worden verzinkt en dat geeft veel kwaliteitsproblemen en verontreiniging, vooral in het midden en aan de binnenzijde van de roede. Dat zijn juist de plekken die extra aandacht nodig hebben en waar je nooit meer bij kunt. Roeden die thermisch verzinkt worden kunnen niet van weerbestendig staal gemaakt worden. Als het zink zijn werk niet (meer) doet, heb je dus geen bescherming meer. Wij maken de roeden van weerbestendig staal en die zijn altijd beschermd. Daarnaast voorzien wij al onze roeden nog altijd van een hoogwaardige holle ruimte behandeling. De ervaring leert dat deze bescherming tientallen jaren meegaat. Pas daarna treedt de weerbestendigheid van het staal in werking.

 

Levensduur:

Als we het over levensduur van molenroeden gaan hebben, is het goed om eerst wat basiskennis over vermoeiing in metalen (metaalmoeheid) te kennen:

Vermoeiing of metaalmoeheid is het verschijnsel dat materiaal breekt bij een relatief lage spanning ver onder de vloeigrens onder langdurige wisselende belasting. Op microschaal (kristalschaal) ontstaan, ver beneden de gemiddelde trekspanning, microscheuren rond imperfecties (onregelmatigheden) in het atoomrooster door het plaatselijk overschrijden van vloeigrens, treksterkte en de werkelijke breukspanning. Deze microscheuren zijn de oorzaak, de kiemen, van het ontstaan van metaalmoeheid bij wisselende belasting van een metalen onderdeel. De standtijd van een metalen onderdeel bij vermoeiing door wisselende belasting wordt beïnvloed door factoren zoals temperatuur, oppervlakteafwerking, microstructuur, aanwezigheid van agressieve chemicaliën, restspanning in het materiaal t.g.v. bewerkingen en eventuele warmtebehandeling. De standtijd van een metaal dat onderhevig is aan wisselende belastingen wordt uitgedrukt in het aantal belastingwisselingen die het metaal kan doorstaan voor het breekt. De hoogte van de belastingwisseling heeft invloed op het maximum aantal wisselingen. Deze invloed is zelfs logaritmisch, dus een kleine verhoging van de spanning kan een groot effect hebben op de vermoeiing. Vermoeiing is een optelsom van alle wisselingen die het materiaal al heeft meegemaakt en is niet uit te wissen. Helaas is vermoeiing ook niet te meten. Alleen naderhand kan het breukvlak onderzocht worden op het verloop van de vermoeiing. Het is bekend dat ter plaatse van een las een daling van de vermoeiingssterkte optreed. De vermoeiing van een las is dan ook veelal maatgevend voor de levensduur van een roede.

 

 

 

 

Naar boven