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über die Scheibe B im Sinne der Bewegung hinwegziehen muß. Beide Scheiben könnten für die gemeinsame Uebertragung der gesamten Umfangskraft nach irgend einer Gesetzmäßigkeit nur dann herangezogen werden, wenn das Seil bereits auf der Scheibe A dem ganzen umschlungenen Bogen nach rutscht. Der Fall wird dann praktisch, wenn man wie zur etwas gewaltsamen Verhinderung des Zustandes nach Abb. 10 und 12 manchmal ausgeführt die erste Rille aus Gußeisen, die zweite und die folgenden aus Holz oder Leder herstellt, da hier die zweiten und folgenden Rillen unverhältnismäßig stärker abgenutzt werden.
Von dem in Abb. 11 dargestellten Ausgangszustand an würde dagegen die Scheibe A nur in Anspruch genommen werden können, wenn bereits das Seil auf der Scheibe B rutscht. Man sieht also, daß nicht erst das Auftreten der sinnfälligen Ueberspannungen einen mangelhaften Betrieb versinnbildlicht, sondern daß schon außer
halb dieses Grenzfalles Unstimmigkeiten vorhanden sind, indem das Seil entweder auf der einen oder auf der ande.n Scheibe rutschen muß. Wenn diese Erscheinung auch nicht so auffälliger Natur ist, so entspricht sie doch ebenfalls einem unnötigen Kraftverbrauch und einer übermäßigen Abnutzung des Seiles und der Scheiben; jedenfalls fehlt auch hier jede Uebersichtlichkeit. Es wäre eine gefährliche Selbsttäuschung, wenn man in einem solchen Fall aus dem Fehlen grobsinnfälliger Störungserscheinungen auf einen ordnungsmäßigen Betrieb schließen wollte.
Bei einer statisch unbestimmten Brücke kann man wenigstens durch sorgfältige Messung und Rechnung dem elastischen Verhalten mit einigermaßen befriedigender Genauigkeit folgen und die Belastung verteilen. Auch wird diese ursprüngliche Verteilung, abgesehen von Zufälligkeiten wie Bodensenkungen und dergl., nicht wieder gestört. Bei einem Mehrscheiben antrieb mit Umschlingung durch dasselbe Seil liegt der Fall wesentlich ungünstiger. Sind hier schon für einen angenommenen Belastungsfall die erforderlichen Größen nicht mit der genügenden Genauigkeit festzustellen und zu verkörpern, so kommt durch die ständige Abnutzung die etwa einer ständigen Pfeilersenkung zu vergleichen wäre eine immer wachsende Verstärkung der Ungenauigkeiten hinein. Dabei summen sich die schließlich erreichten Unterschiede durch die stete Drehung des Antriebes zu außerordentlich starken Werten auf'), wodurch die geradezu verblüffenden Störungserscheinungen zu erklären sind.
Hier sei nachgetragen, daß diese Erscheinungen der Ueberspannung nicht etwa an das Nebeneinander der Treibscheiben oder -rillen auf einer Achse gebunden sind, sondern grundsätzlich genau so bei Treibscheiben auftreten, die voreinander liegend, etwa durch Zahnräder, miteinander zwangläufig gekuppelt sind. Wenn deshalb z. B. in dem Buch von Heise und Herbst") die für eine solche Anordnung aufgestellte Behauptung, damit seien die mehrrilligen Antriebscheiben und ihre Mängel gänzlich vermieden, aufgegriffen wird, so muß dazu folgendes bemerkt werden: Daß seinerzeit durch die Aufnahme der Antriebe mit zwei voreinander liegenden Scheiben gewisse Erfolge erzielt worden sind, rührt in erster Linie daher, daß damit die früher üblichen Drei- oder Vierrillen-Antriebe, bei denen die Ueberspannungen besonders stark auftraten, völlig verlassen wurden. Durch ungewöhnliche Größe der Treibscheiben werden weiter die Auflagerdrücke der Seilstränge in den Rillen verkleinert, wozu der einzige grundsätzliche Vorzug dieser Anordnung an sich kommt, daß die Achsendrücke als Summe einer geringern Zahl von Seilzügen kleiner sind..
Hinsichtlich der Ueberspannungen tritt aber unverkenn bar eine Verschlechterung ein: Bei der geringern freien Seillänge zwischen den voreinander gelagerten Treibscheiben besonders bei entgegengesetzter Umschlingung gegenüber der Länge der über die Umlenkscheibe, laufenden Seilschlinge bei nebeneinander liegenden Treibscheiben, vergl. Abb. 18, treten die Spannungswechsel nach Abb. 14 in schnellerer Aufeinanderfolge ein, weil die Gesamtdehnung entsprechend kleiner ist; gerade den Spannungswechseln sind aber die zerstörenden Wirkungen zuzuschreiben. Dabei ist wieder zu beachten, daß bei der S-Windung des Seiles im Vergleich zur O-Windung infolge des stärkeren Reibungsschlusses auf Scheibe B auch die Ueberspannungen an sich höher sind. Damit stellt sich der Fall nach Abb. 18 rechts unten als der ungünstigste rücksichtlich der Ueberspannun
1) Vergl. Z. 1916 S. 447:
2) Lehrbuch der Bergbaukunde, 2. Aufl S 349
a
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Abb. 18. Zweischeibenantrieb verschiedener Seilführung.
a jeweils durch die Ueberspannungen beanspruchtes freies Seilstück.
gen dar. Diese Tatsachen werden auch durch die Praxis voll bestätigt.
Mehrscheibenantriebe mit Seilspannungs-
Angesichts der sinnfälligen Unvollkommenheiten hat man sich, und zwar seit etwa einem Menschenalter, lebhaft bemüht, Abhilfe zu schaffen, woran die ersten einschlägigen Firmen mit tätig gewesen sind; hier darf, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die schon früher erschienenen Aufsätze in der Zeitschrift »Bergbau« verwiesen werden. Lediglich zur Vervollständigung der dort behandelten Fälle seien hier noch die ebenfalls schon auf irrigen Grundvorstellungen beruhenden Vorschläge zur Abhilfe angeführt:
a) D. R. P. 139559, b) Z. 1902 S. 1689,
c) D. R. P. 242441, d) D. R. P. 261903, e) D. R. P. 252475, die übrigens bezeichnenderweise sämtlich von voreinander gelagerten Treibscheiben ausgehen. Abhilfever
Während alle bisherigen - im ganzen zwölf suche nicht dem Grundübel zu steuern versuchten, d. h. nicht die statische Unbestimmtheit der Anordnung beseitigten, ist mit Hülfe einer inzwischen auch in der Praxis voll bewährten Einrichtung des Verfassers 1) eine völlige Ausschaltung dieser Störungserscheinungen erreicht worden, und zwar indem planmäßig das kinematische Gebilde eines Mehrscheibenantriebes mit Umschlingung durch dasselbe Seil statisch bestimmt ausgestaltet wurde. Nach der rein schematisch aufzufassenden Abbildung 19 sind zwischen die lose auf ihrer Antriebwelle angeordneten Treibscheiben Ausgleichgetriebe nach Art der für Kraftfahrzeuge verwendeten eingeschaltet worden, wodurch die eingeleitete Antriebkraft an die einzelnen Treibscheiben weitergegeben wird. Das Planetenrad eines solchen Ausgleichgetriebes der Einfachheit halber ist hier ein Zweischeibenantrieb zugrunde gelegt stellt nichts anderes dar als einen Wagebalken, etwa entsprechend Abb. 5, der eine gesetzmäßige Verteilung der an der einen Stelle, nämlich der Planetenradachse, eingeleiteten Antriebkraft auf die einzelnen
1) Vergl. D. R. P. 263931 und 292500.
Durch Einbau eines Seilspannungsausgleiches statisch bestimmt gemachter Zweischeibenantrieb.
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Ohnesorge Seil- und Kettenförderungen mit Spannungsausgleich als statisch bestimmte Gebilde.
Abstützpunkte, d. s. hier die beiden Treibscheiben, verbürgt. Da sich, wie oben erwähnt, namentlich bei ständig gleicher Umlaufrichtung einer solchen Anordnung die von Haus aus vorhandenen Ungleichmäßigkeiten durch Abnutzung dauernd vergrößern, da sich ferner die Ausgleichbewegung gleichzeitig dauernd summiert, so mußte der Wagebalken hier als Zahnrad ausgebildet werden, das dieser stetigen Verschiebung ebenso dauernd ohne Störung der gesetzmäßigen Verteilung nachkommen konnte. Damit wird eine stete Anpassung an die verschiedenen Geschwindigkeiten der beiden Scheiben erreicht, die gerade auf die mit der gemeinsamen Umschlingung durch dasselbe Seil geschaffene Zwangsbedingung zurückzuführen sind.
Die Gesamtanordnung ist hier also tatsächlich statisch bestimmt, während z. B. der Antrieb zweier, von zwei parallel laufenden Seilen umschlungenen Treibscheiben mit Zwischenschaltung eines Ausgleichgetriebes') als statisch überbestimmte oder bewegliche Anordnung anzusprechen ist, mithin geradezu eine Verkennung des Wesens eines Ausgleichgetriebes darstellt. Daß eine solche weitverbreitet ist, beweisen auch die Ausführungen in dem »Technischen Leitfaden für die Kraftfahrtruppen« von Koppen 2), wonach bei ungleichem Widerstande der beiden angetriebenen Hinterräder eines Kraftwagens das Ausgleichgetriebe bestrebt sei, den Unterschied des Widerstandes auszugleichen, und zwar so, daß das weniger Widerstand findende Rad entsprechend schneller laufe als das andere Rad. Danach wäre also ein Ausgleichgetriebe als ein Mittel zur gleichmäßigen Arbeitsübertragung auf die beiden Treibräder anzusehen. In Wahrheit bedingt das Ausgleichgetriebe aber nur die Anpassung an die Zwangsbedingung, die einerseits durch die in sich unverschiebliche Fahrbahn, anderseits durch die Ungleichheiten in den Raddurchmessern oder in den Umfangsgeschwindigkeiten beim Bogenfahren geschaffen ist. Die übertragenen Drehmomente sind immer gleich; findet das eine Rad nicht die seiner Beanspruchung entsprechende Reibung auf dem Boden, so dreht es sich unter Abwälzen des Ausgleichgetriebes in der Luft, geht also gewissermaßen durch.
Die Vorteile des Ueberganges von der statischen Unbeştimmtheit zur statischen Bestimmtheit sind hier ganz besonders sinnfällig: Unabhängig von den ursprünglich vorhandenen Abweichungen in den Durchmessern der Treibscheiben und in der örtlich verschiedenen Dicke des Seiles, unabhängig von der während des Betriebes wechselnden Belastung und der im Betrieb eintretenden ungleichmäßigen Abnutzung wird die durch das Ausgleichgetriebe geschaffene gesetzmäßige -Belastungsverteilung ständig beibehalten, so daß jetzt tatsächlich die verschiedenen Treibscheiben in ganz bestimmter. Weise an dem zu leistenden Gesamtdrehmoment dauernd teilnehmen. Man kann mit Fug und Recht behaupten, daß jetzt erst ein solcher Mehrscheibenantrieb den ihm ursprünglich untergelegten Sinn erhält, der vorher unter den Störungser.scheinungen meist völlig verloren ging.
Gelegentlich der bemerkenswerten Erörterung über einen der verfehlten Versuche zur Lösung unserer Aufgabe in Z. 1902 S. 1988 betont Dr. Hoffmann die Unerfüllbarkeit der Forderung, die Geschwindigkeit der Umfangselemente einer Treibscheibe der veränderlichen Geschwindigkeit der sie überdeckenden Seilelemente anzupassen; in diesem Zusammenhang hebt er hervor, daß zwei oder mehr Treibscheiben gleicher Umfangsgeschwindigkeit sich genau so verhielten wie eine Scheibe mit gleichem umschlungenem Bogen. Das ist in strengem Sinne wohl zutreffend, doch bildet ein Mehrscheibenantrieb mit Spannungsausgleich gewissermaßen die erste Annäherung an diesen Fall, weil sich hier die einzelnen Treibscheiben tatsächlich auf die Geschwindigkeiten der sie überlaufenden Seilstränge einstellen. Damit besitzt schon auf dem Gebiete, wo man an sich die geforderte Leistung bei durchaus zulässiger Vorspannung mit einer einzigen Treibscheibe bewältigen könnte, ein Mehrscheibenantrieb mit Spannungsausgleich den Vorzug, weil - ganz abgesehen von der Möglichkeit, die Vorspannung herabzusetzen mit der Versetzung der Scheiben gegeneinander die durch das Einkriechen des Seiles unter dem Spannungsabfall bedingte Bewegung gegen die Scheibe, d. h. der Gesamtschlupf, stark beschränkt wird 3).
Ganz besonders bezeichnend für diese statische Bestimmtheit ist auch die Möglichkeit, die in die Seilschleife zwischen den beiden Treibscheiben eingeschaltete Umlenkrolle ver
Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure.
schieblich zu lagern, so daß sie gleich zu der erforderlichen Spannrolle ausgebildet werden kann, während sonst noch eine besondere volle Umschlingung angeordnet werden mußte, um die Möglichkeit der Vorspannung zu schaffen. Eine in die Seilschleife zwischen zwei festen Treibscheiben eingeschaltete bewegliche, unter Gewichtbelastung stehende Umlenkrolle kann nämlich die aus der Strecke kommenden Aenderungen der Seillänge nicht ausgleichen, weil dies nur unter Rutschen des Seiles über die Treibscheiben hinweg möglich sein würde; im Gegenteil untersteht die Umlenkrolle der Wirkung der Anordnung als chinesischer Winde, d. h. sie macht die in dem Aufsatz »Seilförderanlagen mit Ausgleichsgetrieben« beschriebenen Bewegungen. Wird dagegen in eine solche Anordnung zwischen die beiden Treibscheiben ein Ausgleichgetriebe eingeschaltet, so entfällt zunächst jede Rückwirkung von den Treibscheiben her auf die Spannrolle. Gleichzeitig erhält diese die Freiheit, sich den Aenderungen der Seillänge aus der Strecke her anzupassen, da hier auch dieser Ausgleich über die Treibscheiben hinweg ohne Seilrutschen möglich ist, und zwar gleichgültig, ob sich die Anlage in Ruhe befindet oder ob der Antrieb arbeitet. Denn die zum Ausgleich der Aenderungen eintretenden Bewegungen lagern sich einfach auf der Grundbewegung des Seiles auf, d. h. es tritt eine ungehinderte algebraische Aufsummung ein.
Auch in rein baulicher Hinsicht werden mit der statisch bestimmten Anordnung wertvolle Vorteile erzielt. Wie schon oben erwähnt, hatte man bisher den Treibscheiben ungewöhnlich große Durchmesser gegeben, um die Auflagerdrücke klein zu halten und damit wenigstens die Abnutzung hinauszuziehen. Da aber das Auftreten der Ueberspannungen auf die Dauer durch kein Mittel zu verhindern war, so baute man die Maschinen so stark, daß sie diesen innern Beanspruchungen nach menschlichem Ermessen gewachsen waren. Man kam aus beiden Gründen in einzelnen Fällen zu ganz ungefügen Abmessungen, die jedenfalls zu der Nennleistung der Maschinen kaum noch im Verhältnis standen. Hier liegen die Verhältnisse vor, die der Verfasser schon einmal in Z. 1916 S. 703 gelegentlich eines andern Falles gerügt hat. Man hat nämlich einfach die alte Faustregel benutzt, eine Bauart, die sich in einer bestimmten Ausführung nicht bewährt, nun einfach stärker und schwerer zu machen. Wie dort schon erwähnt, geht aber der Leitgedanke des neuzeitlichen Maschinenbaues dahin, nachzuforschen, ob man nicht mit demselben oder sogar geringerem Aufwand, nur mit einer sinnvollern Verteilung das Gleiche oder gar Besseres erreichen kann. Das ist auch hier durch die Umwandlung zur statischen Bestimmtheit ermöglicht worden. Da nämlich die oben erwähnten Rücksichten auf ungleichmäßige Abnutzung völlig entfallen, so können zunächst die Scheiben weit kleiner gemacht werden, brauchen jedenfalls nicht größer zu sein, als es durch die Seilstärke bedingt ist, während anderseits die Beseitigung der Ueberspannungen in Verbindung mit der genauen rechnerischen Nachprüfbarkeit gestattet, die ganze Bauart wesentlich leichter auszuführen.
Damit gewinnt man auch freies Feld für das Wiederaufgreifen der geradezu in Verruf geratenen Antriebe mit mehr als zwei Treibscheiben, weil z. B. bei einem Dreischeibenantrieb mit Spannungsausgleich das Anwachsen der Uebertragungsfähigkeit bei gegebener Vorspannung störungsfrei erreicht werden kann. Aus dem gleichen Grunde ist hier übrigens auch die Ausfütterung der Seilrillen mit einem Stoffe besonders hohen Reibungswertes gefahrlos statthaft. Bisher brachte eine solche das Auftreten der Ueberspannungen in besonderer Höhe mit sich, während die durch einen begrenzten Reibungsschluß bedingte Rutschmöglichkeit auf Scheibe B immerhin als ein allerdings wenig zuverlässiges Sicherheitsventil anzusehen war. Ebenso bestehen auch bezüglich der ein stärkeres Anwachsen der Gesamtspannung verbürgenden S-windung des Seiles (Abb. 18) selbst. bei Voreinanderlagerung der Treibscheiben in dieser Hinsicht keine Bedenken mehr.
Diese grundsätzlichen Erwägungen werden bestätigt durch eine Untersuchung von Dipl.-Ing. Goetze an ciner von der Maschinenfabrik Hasen clever A.-G., Düsseldorf, für die Zeche >Teutoburgia« des Bochumer Vereins in Castrop gebauten Streckenförderanlage mit Spannungsausgleich, übrigens auch wieder einer Maschine mit voreinander gelagerten, entgegengesetzt umschlungenen Treibscheiben. Die Anlage konnte mit und auch ohne Spannungsausgleich betrieben werden, und es wurden daher Parallelversuche unter den gleichen äußeren Bedingungen, d. h. ohne Nutzlast der Strecke durchgeführt, so daß lediglich die gleichbleibenden, von voruherein erheblichen Streckenwiderstände als Belastung auftraten. Schon bei ursprünglich gleich gedrehten Treibrillen zeigte sich ein Arbeiten des Spannungsausgleichers in Gestalt der allmäh
14. Juni 1919.
lichen Versetzung der Scheiben gegeneinander, das natürlich bedeutend stärker wurde, als die Scheiben für die nachfolgenden Versuche im Sinne der im Betriebe sonst eintretenden Abnutzung, vgl. Abb. 10, auf verschiedene Durchmesser abgedreht wurden. Während hierbei die mit Spannungsausgleich arbeitende Anlage einen mittleren Leistungsverbrauch von 4,5 kW 6,3 PS aufwies, stieg mit Ausschaltung des Spannungsausgleichers, der durch Verschrauben zu einer starren Kupplung gemacht wurde, der Leistungsverbrauch zeitweilig auf 8,4 kW 11,4 PS, so daß die Spitzenleistung um 80 vй, die durchschnittliche Motorleistung um 40 vH höher ausfiel als bei eingeschaltetem Ausgleicher. Da dieser Mehrverbrauch ausschließlich auf das Anwachsen innerer Kräfte, d. h. also eine Verschlechterung des Wirkungsgrades, zurückzuführen ist, so sind wahrscheinlich die Zusatzspannungen noch weit über das in Abb. 12 angenommene Maß hinausgegangen. Dieses Anwachsen der Kraft war begleitet von einem starken Geräusch der Zahnräder wie Knurren und Aechzen des Seiles, wobei gleichzeitig das zeitweilige, durch Abb. 14 versinnbildlichte Rutschen des Seiles auf den Scheiben deutlich zu bemerken war.
Die Umwandlung des statisch unbestimmten Gebildes in ein bestimmtes erhält hier auch durch Einschaltung des Seilspannungsausgleichers ihren sinnfälligen Ausdruck, so daß bei der Nachprüfung der Gesamtanordnung die gesetzmäßige Verteilung von vornherein klar erfaßt werden kann. Die Anordnung muß also gleichzeitig als besonders gut geeignetes Lehrbeispiel für die Arbeitsverhältnisse in einem solchen Mehrscheibenantrieb bezeichnet werden. Ja, der volle Einblick in die statisch unbestimmte Anordnung ist erst nach Schaffung der statisch bestimmten überhaupt möglich gewesen, wie auch die letztere Anordnung erst die Vergleichgröße für die Untersuchung bietet, wieviel von der eingeleiteten Arbeit nutzbringend verwendet wird und wieviel sich lediglich in Abnutzungsarbeit am Seil und an den Scheiben umsetzt. Damit wird die statisch bestimmte Anordnung hier geradezu zur Bezugeinheit, weil, abgesehen von der geringen Eigenreibung des Ausgleichgetriebes, d. h. seinem Wirkungsgrad, ein auf Spannungsausgleich eingestellter Mehrscheibenantrieb den praktisch vollkommensten, eigentlich einzig richtigen Vertreter seiner Gattung' darstellt. Jedenfalls erscheint
von der statisch bestimmten Anordnung aus rückwärts gesehen der bisherige Antrieb schlechthin als Unding. Damit lassen sich die in Abb. 20 enthaltenen Sinnbilder für einen statisch unbestimmten nnd einen statisch bestimmten Zweischeibenantrieb aufstellen, wo wieder der Einbau eines Gelenkes in eine bisher starre Verbindung eine lehrreiche Beziehung zu den in Abb. 1 und 2 niedergelegten Formen erkennen läßt.
Es könnte nun scheinen, als wenn das bauliche Mittel zur Verkörperung dieser Umwandlung, nämlich das Ausgleichgetriebe selbst, einen Verstoß gegen die oben aufgestellte Grundforderung bedeute, insofern, als entsprechend dem in Abb. 6 dargestellten Gesperre mit zwei Klinken auch hier mit der Anwendung eines zweiten Planetenrades über die rein äußerliche Gegengleichheit hinaus keine Wirkung erreicht zu sein scheint. Es ist nämlich klar, daß selbst bei bearbeiteten Zähnen ein gleichmäßiges Anliegen der beiden Planetenräder nicht zu erzielen. ist, so daß nur eines davon trägt und das ganze Getriebe dementsprechend berechnet werden muß. Nun erfüllt aber die Anordnung eines solchen zweiten Planetenrades doch insofern eine technische Aufgabe, als damit zunächst von vornherein in einfachster Weise die namentlich bei größeren Winkelgeschwindigkeiten erforderliche Auswuchtung gegen einseitige Fliehkräfte erreicht ist. Darüber hinaus tritt aber die volle, durch die Gegengleichheit versinnbildlichte Wirkung mit der Zeit auch tatsächlich ein, indem mit der allmählichen Abnutzung des ursprünglich allein tragenden Planetenrades das zweite zum Anliegen kommt, bis im Laufe der Zeit die gewünschte gleichmäßige Inanspruchnahme erreicht ist. Während also bei einer statisch unbestimmten Brücke die Auflagerbedingungen nur durch elastische Formänderung zu erfüllen sind, wird infolge der hier vor-› liegenden stärkeren Abnutzung der Zähne, d. h. durch bleibende Formänderung, eine Druckverteilung geschaffen, die auf Erreichung gleicher Belastungsverhältnisse hinstrebt und dauernd erhalten bleibt. Es liegt hier also ein merkwürdiger Grenzfall statisch unbestimmter Belastungsverteilung vor. Wie aus obigen Ausführungen hervorgeht, tritt bei einem starren Mehrscheibenantrieb nicht etwa wie man im ersten Augenblick erwarten könnte und wünschen möchte ein solcher selbstätiger Ausgleich der ursprünglich verschiedenen Beanspruchungen der einzelnen Scheiben durch Abnutzung auch ein, vielmehr findet eine stete Verstärkung der Ungleichheiten statt. Es bedurfte also der planmäßigen Umwandlung des statisch unbestimmten Gebildes in ein solches statischer Bestimmtheit.
Zusammenfassung.
An einigen Beispielen wird das Bestreben besprochen, statisch unbestimmte Gebilde, die nur durch genaue Messung und Rechnung nachprüfbar sind, in statisch bestimmte, d. h. einer einfachen Vorstellung meist in der Urform des Wagebalkens zugängliche Gebilde umzuwandeln. Dabei wird auf den Fehler hingewiesen, daß dieser Umwandlung nicht gleichzeitig die ihr gebührende sinnfällige Ausdrucksform verliehen wird. Im Anschluß daran werden die bisherigen Mehrscheibenantriebe mit Umschlingung durch dasselbe Seil in ihrer Wirkung als statisch unbestimmte Gebilde behandelt, und es wird gezeigt, wie durch Einbau eines Spannungsausgleichgetriebes zwischen die einzelnen Treibscheiben statische Bestimmtheit erreicht wird. Aus der gleichzeitig erzielten erheblichen Kraftersparnis wird die Tatsache abgeleitet, daß der große Mehrverbrauch bei den bisherigen Antrieben ausschließlich in Abnutzungsarbeit, vor allem am Seil und an den Scheiben, bestand.
Versuche mit Stiftnietungen nach dem Schuchschen Verfahren.
Von R. Baumann.')
(Mitteilung aus der Materialprüfungsanstalt der Technischen Hochschule Stuttgart)
Der Vorschlag, statt der Nieten mit fertig hergestellten Setzköpfen Stifte zu verwenden, an denen auf beiden Seiten gleichzeitig Köpfe angestaucht werden, ist bekanntlich nicht
1) Nach einem Vortrag im Württembergischen Bezirksverein am 21. November 1918.
Sonderabdrücke dieses Aufsatzes (Fachgebiet: Materialkunde) werden an Mitglieder des Vereines sowie Studierende und Schüler technischer Lehranstalten gegen Voreinsendung von 60 (Postschéckamt Berlin, Konto Nr. 49405), an andere Bezieher zum Preise von 75 ♪
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neu. Er dürfte in erster Linie aus der Absicht entstanden sein, die Kosten für das Anstauchen der Setzköpfe zu ersparen und das Einbringen der Nieten zu vereinfachen, hat aber doch noch weitere Vorteile. Zunächst gelingt es viel leichter als bei Nieten mit Köpfen, gleichförmige Erwärmung des ganzen Stückes zu erzielen. Wird aber der Setzkopf nicht ausreichend miterwärmt, so springt er verhältnismäßig
postfrei abgegeben. Zuschlag für Auslandporto 5 §. Lieferung etwa zwei Wochen nach dem Erscheinen der Nummer.
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Abb. 2.
Baumann: Versuche mit Stiftnietungen nach dem Schuchschen Verfahren.
leicht ab. In der Stuttgarter Materialprüfungsanstalt sind darüber schon früher Versuche gemacht worden, von deren Ergebnissen folgendes aufgeführt sei1).
Versuche mit Nieten, an denen nur das zur Bildung des Schließkopfes erforderliche Schaftstück erwärmt worden war, ergaben zwar, daß diese Nieten nach dem Erkalten die Bleche ungefähr ebenso stark zusammenpreßten wie Nieten, deren Setzkopf mit angewärmt worden war, doch sprangen bei den ersteren mehrere Setzköpfe ab, wie Abb. 1 (Textbl. 7) zeigt.
Zugversuche mit Stäben, die aus den fertigen Nieten herausgearbeitet wurden, führten zu dem Ergebnis, daß die Bruchdehnung des Stabes aus einem nur teilweise angewärmten Nietschaft kleiner war als die eines Stabes aus einer ganz angewärmten Niete. Die Zähigkeit des ersteren erwies sich somit als geringer. Noch anschaulicher trat dies zutage, als Versuche mit Nieten in der aus Abb. 2 hervorgehenden Weise durchgeführt wurden. Die Nietköpfe werden dabei unmittelbar durch die Bleche belastet.
Die Nieten waren bei zwei Versuchen scharfkantig zwischen Kopf und Schaft abgedreht, bei zwei anderen Versuchen wiesen sie dort eine Abrundung auf. Prüfung erfolgte nicht bei gewöhnlicher Temperatur, sondern, da es sich um Dampfkesselnieten handeln sollte, bei 300o. Die in Abb. 3 bis dargestellten Ergebnisse zeigen anschaulich, daß die nur am Schließkopf angewärmten Nieten bei geringerer Last und nach erheblich kleinerer Streckung gebrochen sind, als die gleichförmig angewärmten. Die Streckung war namentlich bei der nur im Schaft angewärmten Niete mit scharfer Ecke zwischen Kopf und Schaft sehr klein.
derschicht wird dann beim Nieten verdrückt und bildet so die Quelle von Undichtheiten, die durch Stemmen zu beseitigen sind, während dieses sonst bei sachgemäßer Arbeit entbehrt werden könnte. Bei Stiftnieten wird dagegen erwartet, daß der Zunder bei der Kopfbildung abspringt.
Ein schwerwiegender Nachteil der zylindrischen Nietstifte ist jedoch darin zu erblicken, daß es nicht immer sicher gelingt, das Nietmaterial auf die beiden Köpfe gleich zu verteilen und zentrisch sitzende Köpfe zu erzielen. Etwas einseitige Schließköpfe kommen freilich auch bei Nieten mit Setzkopf vor.
Diese Gesichtspunkte haben einen erfahrenen Nietereifachmann, Oberwerkmeister Jöllenbeck, zu der Erfindung geführt, statt der zylindrischen Stifté solche mit kegelig vorgepreßtem Kopf nach Abb. 7 zu verwenden. Als Vorteile werden u a. angeführt die billigere Herstellung und die gleichförmigere Erwärmung der Nieten sowie das Abspringen des Zunders beim Stauchen der Köpfe. Damit soll erreicht werden, daß Köpfe nicht mehr abspringen und daß das Verstemmen meist unnötig ist, was natürlich erhebliche Ersparnisse an Löhnen und Werkzeugen sowie an Arbeitszeit zur Folge hat.
Abb. 7.
Die Nietart ist durch D. R. P. 302 269 und Auslandpatente geschützt und wird durch die Firma Emil K. Schuch & Co. in 'München vertrieben.
Die übrigen Gesichtspunkte, die beim Nieten zu beachten sind, sind die gleichen wie bei der gewöhnlichen Nietung. Erstens soll kein zu hoher Druck beim Nieten geäußert werden, weil sonst die Bleche notleiden und zur Rißbildung neigen. Die aus einer früheren Veröffentlichung (Mitt. über Forschungsarbeiten Heft 135/136) entnommenen Bilder, Abb. 8 und 9 (Textbl 7), gebèn Beispiele dafür, was in dieser Hinsicht nicht selten gerade in der Absicht, etwas besonders Gutes zu tun, geleistet wird. Die Stuttgarter Versuche 1) haben aber ergeben, daß die Kraft, mit der die fertigen Nieten auf die Bleche drücken, auf die es also ankommt, nicht größer wird, wenn die Nietmaschine noch so stark preßt. Der zweite Gesichtspunkt, nämlich daß die Schließkraft so lange aufrecht erhalten bleiben muß, bis das Nietmaterial ausreichend erkaltet ist und die Widerstandsfähigkeit gewonnen hat, die zur Erreichung der erforderlichen Kraft zum Zusammenhalten der Bleche nötig ist, kann ebenfalls als bekannt gelten. Erwähnt sei im Zusammenhang damit der Betriebskontrollapparat für hydraulische Nietmaschinen der schon genannten Firma Schuch, der Nietkraft und Schließzeit selbsttätig aufzeichnet und dessen Erfindung, wie ich annehme, durch unsere Versuche angeregt worden ist.
Eine Nietverbindung, die mit den Schuchschen Stiftnieten hergestellt worden ist, wurde in der Materialprüfungsanstalt Stuttgart untersucht.
Das eingelieferte Stück ist in Abb. 10 und 11 dargestellt. Abb. 12 (Textbl. 7) zeigt die durch Strichelung hervor gehobene Schnittfläche durch die in Abb. 10 und 11 mit M bezeichnete Niete nach Schleifen, Polieren und Aetzen. Der aus dem konischen Stiftteil gebildete Kopf liegt oben. Die beim Nieten entstandene Wölbung der Bleche ist durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet. Das Nietloch ist oben enger als unten, das Material der Bleche daher dort gegen den Nietschaft gepreßt, was das Dichthalten daselbst begünstigen dürfte und zu einem Teil von der Verbiegung der Bleche, zum andern Teil von ihrer Formänderung unterhalb des Kopfes herrührt; im mittleren Teil des Nietloches besteht ein schmaler Spielraum zwischen Lochrand und Schaft.
1) Z. 1912 S. 1890.