Titel: Johnson's Versuche über die Adhäsion verschieden geformter eiserner Bolzen.
Autor: Johnson, Walter Rogers
Fundstelle: 1837, Band 66, Nr. III. (S. 7–23)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj066/ar066003

III. Versuche über die Adhäsion verschieden geformter eiserner Bolzen und Stifte, wenn dieselben in verschiedene Holzarten eingetrieben worden sind. Von Hrn. Walter R. Johnson, Professor der Mechanik und Physik an dem Franklin Institute in Philadelphia.

Aus dem American Journal of Science and arts, im Mechanics Magazine No. 729, S. 281.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Die Adhäsion der verschieden geformten Bolzen, Stifte und Nägel ist sowohl für den Brüken- und Schiffbau, als auch für den Bau der Eisenbahnen und für andere ähnliche Zweke ein Gegenstand von höchster Wichtigkeit. Namentlich verdient er in Bezug auf die Eisenbahnen eine größere Aufmerksamkeit, als man auf den ersten Blik vermuthen möchte. Man ist nämlich wegen der hohen Preise des Eisens nicht selten gezwungen flache Schienen anstatt der Kantenschienen anzuwenden, und wenn die Geschwindigkeit eines Wagenzuges, der in Folge seiner eigenen Schwere über eine schiefe Ebene hinabrollt, oder der durch die ganze Kraft seiner Maschine fortgetrieben wird, plözlich durch die Bremse unterbrochen wird, so sucht die Reibung, welche zwischen dem Umfange des Rades und der Schiene Statt findet, die Schiene der Länge nach zu bewegen, und mithin alle jene Bolzen zu überwältigen, womit die Schiene an den Enden der Fasern, die beim Eintreiben der Bolzen durchschnitten wurden, in innigere Berührung gebracht und befestigt wurde. Wenn nun dieses partielle oder totale Ziehen der Räder längs der Schienen bald nach der einen, bald nach der anderen Richtung Statt findet, so werden die Bolzen nothwendig abwechselnden Impulsen nach entgegengesezten Richtungen ausgesezt. Wenn die Triebkraft, was ihre Wirksamkeit betrifft, wirklich von der Reibung abhängt, wie dieß z.B. an der gewöhnlichen Locomotive der Fall ist, so müssen die Wirkungen der beiden erwähnten entgegengesezten Kräfte beinahe ununterbrochen auf einander folgen, indem die Maschine durch ihre Treibräder die Schienen fortwährend nach Rükwärts zu treiben strebt, während der Wagenzug sämmtliche Schienen, über die er sich in demselben Momente bewegt, nach Vorwärts zu drängen sucht. |8| Dieser Einfluß ist so offenbar, daß ich an einer Eisenbahn, auf der der Transport nur nach einer Richtung Statt findet, und an der die Wagen in Folge ihrer eigenen Schwere zurükkehren. Schienen sah, welche ganz lose geworden waren oder nur mehr mit einem einzigen Nagel festhielten, während aus der schiefen Stellung der oberen Flächen oder der Köpfe anderer Nägel deutlich zu erkennen war, daß sie in Hinsicht auf die hölzerne Unterlage in eine schiefe Stellung gerathen. Diese einzige Thatsache dürfte als Beweis für die Wichtigkeit dienen, welche man bei derlei Bauten den Eigenschaften der Bolzen und Nägel beizulegen hat.

Um nun einige dieser Punkte in Bezug auf die Gestalt der Bolzen oder Nägel und auf die Art des Holzes, in welches sie eingetrieben worden sind, zu bestimmen, wurden mehrere Versuche vorgenommen, aus denen die relative Ersparniß bei jeder Form von Bolzen und auch deren Tauglichkeit zu dem Zweke, zu dem sie bestimmt sind, hervorgehen soll. Das bei diesen Versuchen befolgte Verfahren bestand darin, daß jeder Bolzen bis auf eine gewisse Entfernung von seiner Schneide in einen Balken eingetrieben wurde; und daß man ihn dann mittelst eines geeigneten Apparates durch eine direct und nach seiner Längenrichtung wirkende Gewalt auszuziehen suchte. Die hiezu benuzte Maschine war dieselbe, wie jene, deren man sich zur Ermittelung der Stärke des Eisens und Kupfers bei Gelegenheit der Versuche über die Zähigkeit des zu den Dampfkesseln verwendeten Materiales bediente. Ein starkes, mit dem Waagbalken dieser Maschine in Verbindung gebrachtes, eisernes Band hielt die Holzstüke fest; an dem entgegengesezten Theile der Maschine hingegen hielten Zangen mit entsprechenden Wangen, die durch eine starke Schraube fest angezogen wurden, den Kopf und den hervorragenden freien Theil des Bolzens fest. Das Ausziehen des Bolzens und das Zurükziehen des Holzes ward dadurch bewerkstelligt, daß man an dem langen Hebelarme Gewichte anbrachte. Dabei ward sorgfältig darauf geachtet, daß die Gewalt in der Längenachse des Bolzens wirkte, und daß die Gewichte nur sehr allmählich erhöht wurden, damit keine höhere Kraft, als eben zum Ausziehen der Bolzen nöthig war, in Anwendung kam.

Der erste Versuch betraf einen vierseitigen Burden'schen Patentbolzen mit Schneide, welche Art von Bolzen oder Stift dem Patentträger gemäß unter allen Umständen gegen die Holzfaser eingetrieben werden soll. Dieser Bolzen, der 0,375 Zoll im Gevierte hatte, wurde 3 3/8 Zoll tief in eine gesunde Diele aus gut ausgetroknetem gelben Fichtenholze von New-Jersey eingetrieben. Zum Herausziehen desselben war eine Kraft von 2052 Pfd. erforderlich, und der in das |9| Holz eingedrungene Theil des Bolzens wog genau 866 Gran Troy-Gewicht.

Der zweite Versuch ward mit einem Bolzen vorgenommen, der an den Kanten Vorsprünge hatte, und an dem jene Seiten, die mit seiner Schneide parallel liefen, zwischen den Randvorsprüngen ausgekehlt waren, während seine beiden anderen Seiten bis zum Kopfe hinauf glatt verliefen. Einen Querdurchschnitt dieses Bolzens 1 1/5 Zoll über seiner Schneide oder Spize sieht man aus Fig. 1. In einer Entfernung von 8/10 Zoll, d.h. da, wo die Randvorsprünge am wenigsten über die Kante hinausragten, oder wo die zwischen ihnen befindliche Anschwellung einem vollkommenen Quadrate am nächsten kam, hatte er die aus Fig. 2 zu ersehende Gestalt. An beiden Figuren bezeichnet die punktirte Linie die Richtung der Schneide. Gegen den Kopf hin verschwanden sowohl die Randvorsprünge als die zwischen ihnen befindlichen Auskehlungen, wodurch der Bolzen hier eine quadratische Durchschnittsfläche bekam. Dieser Bolzen in dieselbe Diele, wie der vorhergehende eingetrieben, erheischte zum Ausziehen eine Gewalt von 1596 Pfd., wobei der in das Holz eingedrungene Theil 708 1/4 Gran wog. Seine Schneide war unregelmäßig; die Tiefe der Eintreibung war wie beim ersten Versuche 3 3/8 Zoll. Um nun hienach den relativen Werth der beiden beschriebenen Formen von Bolzen zu berechnen, muß man das zum Ausziehen eines jeden Bolzens erforderliche Gewicht durch die Zahl der Grane des in das Holz eingedrungenen Theiles dividiren; wonach 2052 : 866 = 2,37 und 1596 : 703,25 = 2,112. Mithin hat der glatte Bolzen vor dem ausgekehlten und angeschwollenen einen Vorzug, welcher sich beinahe verhält wie 23 zu 21. Dabei kommt noch zu berüksichtigen, daß der glatte Bolzen nur sehr allmählich durch Verstärkung des Gewichtes ausgezogen wurde, während der ausgekehlte unmittelbar nach Anwendung der 1596 Pfd. gleichsam mit einem Zuge entfernt wurde. Bei dem ersten Versuche wurde nachgeforscht, ob der Bolzen schon vor der Anwendung des äußersten Gewichtes nachgegeben hatte, es war jedoch keine Spur hievon zu entdeken.

Dem dritten und vierten Versuch waren Bolzen der beschriebenen Art gewidmet; anstatt des gelben Fichtenholzes ward jedoch gut ausgetroknetes weißes Eichenholz genommen. Der 3 3/8 Zoll tief in dieses eingetriebene glatte Bolzen erheischte eine Kraft von 3910 Pfd. zum Ausziehen, wobei gleichfalls keine Spur eines Nachgebens zu bemerken war, als bis er plözlich um einen Viertelzoll austrat, d.h. so weit als es der gestattete Spielraum und die Elasticität der Maschine erlaubte. Zum Ausziehen des ausgekehlten, mit Randvorsprüngen |10| und Anschwellungen versehenen Bolzens, der in dasselbe Holz gleichfalls 3 3/8 Zoll tief eingetrieben worden ist, waren 3791 Pfd. erforderlich. Dabei war vor dem Austreten desselben eine langsame, ungefähr 1/25 oder 1/20 Zoll betragende Bewegung und ein allmähliches Hervortreiben der Holzfasern unmittelbar um das Eisen herum bemerkbar. Bei diesen Versuchen ergab sich demnach, obwohl der glatte Bolzen ein größeres absolutes Gewicht aushielt, wenn man das Gewicht des Metalles in Anschlag bringt, für den glatten Bolzen ein relativer Werth von 4,515 und für den ausgekehlten einer von 5,354. Die verschiedenen Umstände dieser vier Versuche sind in folgender Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle I.

Textabbildung Bd. 66, S. 10
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Es scheint demnach, daß der ausgekehlte Bolzen in dem gelben Fichtenholze beinahe um 5 Proc. minder vortheilhaft war, als der glatte; während in weißem Eichenholze ersterer gegen 18 1/2 Proc. vor lezterem voraus hatte. Was den Vorzug des ausgetrokneten weißen Eichenholzes vor dem ausgetrokneten gelben Fichtenholze in Hinsicht auf das Festhalten der Bolzen betrifft, so ergibt sich dieser, wenn man den Versuch 1 und 3 vergleicht, wie 1 zu 1,9, und bei einem Vergleiche der Versuche 2 und 4 wie 1 zu 2,37.

Bei den angegebenen Versuchen wurden die Bolzen unmittelbar nachdem sie eingetrieben waren auch wieder ausgezogen. Bei jenen Versuchen hingegen, die in der zweiten Tabelle zusammengestellt sind, wurde das Holz nach dem Eintreiben der Bolzen einige Tage lang in Wasser eingeweicht. Die Holzstüke waren so gleichartig, als man sie füglich bekommen konnte; sie waren sämmtlich aus einem Balken und mit Vermeidung von Aesten und Sprüngen geschnitten.

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Tabelle II.

Textabbildung Bd. 66, S. 12
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Die ersten fünf der in dieser Tabelle aufgeführten Versuche zeigen, daß die bei denselben angewendeten Holzarten in Hinsicht auf die Eigenschaft, Bolzen von einer gewissen Gestalt, welche bis auf eine gewisse Tiefe eingetrieben worden sind, zurükzuhalten, in folgender Ordnung auf einander folgen: 1) Locustbaumholz, 2) weißes Eichenholz, 3) canadisches Tannenholz, 4) unausgetroknetes Kastanienholz, 5) gelbes Fichtenholz. Nach Versuch 6, 7 und 8 steht das Kastanienholz noch über dem gelben Fichtenholze, das canadische Tannenholz aber unter beiden. Dasselbe ergibt sich auch aus Versuch 9 und 10. Vergleicht man das Resultat des ersten Versuches mit jenem des sechsten, und jenes des zweiten mit jenem des siebenten, so ergibt sich, daß die Anschwellung an der Spize des Bolzens nichts weniger als einen Vortheil brachte, sondern daß die Bolzen sogar ohne Anschwellung einen größeren Halt besaßen, als mit einer solchen: so zwar, daß, wenn diese Gestalt auch ohne alle Gewichtserhöhung des Bolzens zu erzielen wäre, sie immer noch geringere Vortheile darböte, als der einfache ausgekehlte Bolzen ohne Anschwellung. Bringt man vollends erst in Anschlag, daß durch die Anschwellung das Gewicht des Bolzens um 47 Gr. (= 806–759) erhöht wurde, so ist offenbar, daß der ausgekehlte Bolzen einen entschiedenen Vortheil vor dem anderen voraus hat. Bei den mit unausgetroknetem Kastanienholze vorgenommenen Versuchen (Nr. 1 und 6) beträgt dieser Vortheil 15 Proc., denn (2440 – 2121)/2121 und bei jenen mit gelbem Fichtenholze (Nr. 2 und 7) 12 1/2 Proc.: denn (2328 – 2069)/2069. Es erhellt auch wirklich, daß, wenn die Fasern des Holzes ein Mal durch den dikeren Theil des Bolzens oder durch dessen Anschwellung auseinander getrieben worden sind, an jenen Stellen, die hierauf der über der Anschwellung befindlichen Einziehung gegenüber zu liegen kommen, ein Verlust in Hinsicht auf den Druk der Holzfasern gegen den Bolzen und mithin auch eine verminderte Reibung beider an einander entstehen muß.

Bei der dritten Reihe von Versuchen wurde das Verhältniß welches zwischen mannigfaltigeren Bolzenformen, als den bisher angewendeten bestehen könnte, auszumitteln gestrebt. Da es offenbar ist, daß die ganze Haltkraft des Holzes großen Theils von der Zahl der Fasern abhängen muß, welche durch den Bolzen der Länge nach zusammengedrükt werden, so war vorauszusehen, daß die Kraft, mit der der Bolzen zurükgehalten wird, großen Theils von dem Flächenraume jener beiden Flächen abhängen muß, die beim Eintreiben des Bolzens gegen die Enden der Holzfasern zu liegen kommen. Es |14| wurden bei dieser Reihe von Versuchen vier Holzarten und zehn verschiedene Formen von Bolzen in Anwendung gebracht; die sowohl in Hinsicht auf die Zwekmäßigkeit der Formen, als in Hinsicht auf die Haltkraft verschiedener Holzarten sich hiebei ergebenden Resultate sind aus der dritten Tabelle zu entnehmen.

Tabelle III.

Textabbildung Bd. 66, S. 14
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Textabbildung Bd. 66, S. 15
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Diese Tabelle liefert drei Reihen von Vergleichspunkten für unausgetroknetes Kastanienholz, ganz ausgetroknetes weißes Eichenholz, und ausgetrocknetes Locustbaumholz. Der quadratische Bolzen ward durch ein Gewicht von 1995, der breite flache durch ein Gewicht von 2394, und der schmale flache durch ein Gewicht von 2223 Pfd. aus dem unausgetrokneten Kastanienholze ausgezogen, was zusammen die Summe von 6612 Pfd. gibt. Die Summe für dieselben Bolzen aber mit weißem Eichenholze ist nach Versuch 5, 6 und 7 nicht weniger als 13110; und die Summe für das Locustbaumholz nach Versuch 13, 14 und 15 gar 18, 280, wonach diese drei Summen sich zu einander verhalten wie 1, 2 und 2 2/3. Hieraus folgt, daß die Haltkraft des weißen Eichenholzes gerade zwei Mal und jene des Locustbaumholzes 2 2/3 Mal so groß ist, als jene des unausgetrokneten Kastanienholzes. Vergleicht man die Resultate der Versuche 1 und 2, so ergibt sich, daß die zum Ausziehen der beiden Bolzen erforderlichen Kräfte mehr mit der Breite als mit der Dike oder mit dem Gewichte der Bolzen im Verhältnisse stehen; denn der Bolzen mit 0,405 Zoll Breite und 0,402 Zoll Dike erheischte 1995 Pfd. zum Ausziehen, während zum Ausziehen des Bolzens von 0,375 Zoll Breite 1873 Pfd. erforderlich waren. Der Berechnung nach ergibt sich 0,373 : 405 = 1873 : 2033 als die Haltkraft, anstatt der beobachteten 1995 Pfd., wornach die Differenz zwischen den beobachteten und den berechneten Resultaten nur + 38 Pfd. ist. Berechnet man die Haltkraft nach dem Gewichte der Bolzen, so erhält man 866 : 942 = 1873 : 2987 oder eine Differenz von 42 Pfd.; während man, wenn man die Dike allein zum Grunde legt, 0,384 : 0,402 = 1873 : 1960, mithin eine Differenz entgegengesezter Art von 35 Pfd. erhält, indem die größere Dike der geringeren Haltkraft entspricht. Dieses Correspondiren zwischen den Breiten und den zum Ausziehen erforderlichen Gewichten tritt noch mehr hervor, wenn man den dritten und namentlich den vierten mit dem zweiten Versuche vergleicht. So ergibt sich, wenn man den breiten flachen Bolzen (Vers. 3) mit dem Versuche 2 vergleicht:

für die Breiten 0,373 : 0,539 = 1873 : 2701 anst. 2394 Dif. – 307
für die Gewichte 0,866 : 0,898 = 1873 : 1942 anst. 2394 Dif. – 452
für die Diken 0,384 : 0,288 = 1873 : 1379 anst. 2394 Dif. – 1015

und vergleicht man den dünneren und leichteren Bolzen (Vers. 4) damit, so erhält man

für die Breiten 0,373 : 0,390 = 1873 : 1958 anst. 2223 Dif. – 266
für die Gewichte 0,866 : 0,566 = 1873 : 1224 anst. 2223 Dif. – 999
für die Diken 0,384 : 0,253 = 1873 : 1234 anst. 2223 Dif. – 989.

Zu beinahe denselben Schlüssen gelangt man, wenn man die |17| mit ausgetroknetem weißen Eichen- und Locustbaumholze angestellten Versuche vergleicht. In der That scheint es, daß bei einer gegebenen Breite der Bolzenfläche eine Verminderung der Dike bisweilen der Haltkraft des Holzes zu positivem Vortheile gereicht; denn in dem weißen Eichenholze erforderte der Bolzen, der nur 0,390 Zoll Breite hatte, eine weit größere Kraft als ein Bolzen, dessen Breite 0,405 Zoll hatte, obschon ersterer nur 0,253, lezterer hingegen 0,402 Zoll Dike hatte. Auch bei den mit dem Kastanienholze vorgenommenen Versuchen erheischte der dünnere, schmälere und leichtere Bolzen eine absolut größere Ausziehkraft.

Dieß veranlaßt uns zu Bemerkungen über die verschiedene Wirkung, welche verschiedene Bolzen auf verschiedene Arten von Holz ausüben. An den weicheren und mehr schwammigen Holzarten werden die Fasern nämlich, anstatt der Länge nach auf den Rüken gelegt zu werden, durch das Eintreiben eines diken und besonders eines stumpfen Bolzens in Massen nach Rükwärts und Abwärts zurükgeschlagen, so daß die Flächen des Holzkornes an gewissen Theilen mit der Oberfläche des Metalles in Berührung bleiben.

Daß die hier dargelegte Ansicht die richtige ist, wurde durch die an den Bolzen mit Anschwellung beobachteten Resultate noch wahrscheinlicher. Denn, während zum Ausziehen des ausgekehlten aber nicht angeschwollenen Bolzens, der in Kastanienholz eingetrieben worden ist (Vers. 6 Tab. II.), 1852 Pfd. nöthig waren, forderte der ausgekehlte und zugleich mit einer Anschwellung versehene Bolzen (Vers. 1 Tab. II.) nur 1710 Pfd. Eben so zeigt Tab. III. Vers. 10, daß der Bolzen mit Anschwellung durch eine Gewalt von 3727 Pfd. aus dem weichen Eichenholze ausgezogen wurde, während zum Ausziehen des Bolzens ohne Anschwellung, Vers. 12, ihrer 4247 nöthig waren. Hienach scheint es, wenn der größte Effect erzielt werden soll, erforderlich, daß die Holzfasern so viel als möglich in der Längenrichtung gegen die Fläche des Bolzens drüken, und zwar in seiner ganzen Länge mit gleicher Intensität. Nach dem Verhältniß ihrer Haltkraft zu dem Gewichte reihen sich die Bolzen den Versuchen 5 bis 12 gemäß in folgender Ordnung:

1. Schmaler flacher Bolzen, mit einem Verhältnisse von 7,049
2. Breiter flacher Bolzen 5,712
3. Ausgekehlter Bolzen ohne Anschwellung 5,662
4. Ausgekehlter, gesägter Bolzen 5,330
5. Ausgekehlter Bolzen mit Anschwellung 4,624
6. Burden's Patentbolzen 4,509
7. Vierseitig gehämmerter Bolzen 4,129
8. Glatter cylindrischer Bolzen 3,200.
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Bei den Versuchen 16, 17 und 18 derselben Tabelle wurden cylindrische Bolzen mit kegelförmigen Spizen nach der Richtung der Holzfasern in das Holz eingetrieben. Diese Methode, glatte und gefurchte cylindrische Bolzen miteinander zu vergleichen, ward deßhalb gewählt, weil sich das Holz gar zu leicht spaltet, wenn man Bolzen von dieser Gestalt quer gegen die Holzfaser eintreibt. Beim Herausziehen dieser Bolzen zeigten sich die von ihnen gelassenen Löcher beinahe vierkantig, was von der Stellung der Jahresringe, und wohl auch davon herrühren muß, daß das Holz nach einigen Richtungen einen höheren Grad von Elasticität hat, als nach anderen. Wahrscheinlich würde sich bei den Versuchen 16 und 17 ein etwas höheres Resultat ergeben haben, wenn die Furchen der Bolzen eben so mit einer Schichte Oxyd überzogen gewesen wären, wie dieß bei dem glatten, zu Versuch 18 genommenen Bolzen der Fall war.

Wenn Löcher in die Steinblöke gebohrt werden, und wenn man diese Löcher später mit Holz verkeilt, welches bei der Befestigung der Unterlagen zur Aufnahme der Bolzen zu dienen hat, so findet die eben beschriebene Experimentirmethode eine Nuzanwendung. Wahrscheinlich dürfte sich in derlei Fällen der gefurchte Cylinder mit kegelförmiger gefurchter Spize als vortheilhaft bewähren.

Es wurden auch einige Versuche zum Behufe der Bestimmung der Wirkung der Eintreibung in verschiedene Tiefen auf die Gesammthaltkraft angestellt. Man wählte zu diesem Zweke zweierlei Bolzen: nämlich den vierseitigen, aus der Hand gearbeiteten, dessen Durchschnitt 0,405 × 0,402 war, und den breiten flachen mit einem Durchschnitte von 0,539 × 0,288. Beide wurden auf verschiedene Tiefen in unausgetroknetes Kastanienholz eingetrieben, und dann einer Gewalt ausgesezt, die eben hinreichend war sie in Bewegung zu sezen. Diese Gewalt ward notirt, und unmittelbar darauf ward der Bolzen um einen Zoll tiefer eingetrieben und neuerdings der Gewalt ausgesezt. Alle meine Versuche bewiesen, daß, wenn ein Bolzen ein Mal in Bewegung gesezt worden ist, die zum gänzlichen Herausziehen nöthige Kraft weit geringer ist, als jene die zur Erzeugung der ersten Bewegung erforderlich war. Dieß erklärt sich leicht dadurch, daß, da die keilförmige Spize 1/2 bis 1 Zoll in der Länge hatte, und da diese Spize beim Zurükziehen um eine geringe Streke größten Theils von dem Druke der Fasern befreit wird, jener Theil der Haltkraft, der durch den kegelförmigen Theil des Bolzens bedingt ist, mit einem Mal aufgehoben wird. Aus Tabelle IV. wird man jedoch entnehmen, daß das bloße Bewegen eines Bolzens mit parallelen Flächen die Haltkraft nicht wesentlich beeinträchtigt, wenn man den Bolzen neuerdings wieder auf eine |19| größere Tiefe als vorher eintreibt. Wenn man aber einen Eisenstab in Holz eintreibt, bis er das Holz in hohem Grade comprimirt, so kann der Rükstoß, den das Holz ausübt, so groß werden, daß der Bolzen nach dem lezten Schlage wieder etwas zurükgetrieben wird, in welchem Falle nothwendig eine bedeutende Verminderung des gewöhnlichen Effecrs Statt finden muß. Hieraus ergibt sich, daß es in Hinsicht auf die Kraft, womit man die Bolzen, womit gewisse Materialien miteinander verbunden werden sollen, eintreibt, gewisse Gränzen gibt.

Tabelle IV

Textabbildung Bd. 66, S. 19
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Vergleicht man die Versuche 1 und 4, so findet man, daß, wenn der flache Bolzen auf 1,8 eingetrieben worden ist, er dem Gewichte nach einen Vortheil von 42,3 Proc. vor dem vierekigen darbot. Eben so ergibt sich aus einem Vergleiche der Versuche 2 und 5 zu Gunsten des ersteren ein Vortheil von 37,7 Proc. Da wenn der Bolzen nur 1,9 Zoll eingetrieben war, ein geringerer Theil seiner parallelen Flächen und dagegen ein größerer Theil der kegelförmigen Spize der Rükwirkung der Holzfasern ausgesezt war, so war natürlich zu erwarten, daß die Haltkraft nicht genau den eingetriebenen Längen entsprechen würde. Dabei versteht sich, daß, wenn hier von Schneiden und von dem keilförmigen Theile der Bolzen, sie mochten vierseitig, flach oder cylindrisch seyn, die Sprache war, die Richtung der Schneide jedes Mal quer gegen die Faser oder das Korn des Holzes gedacht wurde. Der keilförmige kann offenbar so scharf seyn, daß er beinahe zwei parallelen Flächen entspricht. In diesem Falle ist dann die Neigung sich dem seitlichen Druke zu entziehen gering; und da der Druk selbst von der Spize an bis zu der Stelle empor, wo der Bolzen am diksten ist, zunimmt, so kann der Gesammtnuzeffect einer bestimmten Länge so groß seyn, als eine gleiche Länge der parallelen Flächen, und selbst größer: vorausgesezt, daß die Dike des Bolzens so groß ist, daß er beim Eintreiben eine bedeutende Zermalmung und eine unregelmäßige Biegung der Holzfasern erzeugt. Ist hingegen die Schneide sehr stumpf, so kann der Räkstoß so groß werden, daß dadurch die Adhäsion beeinträchtigt wird. In lezterem Falle ist daher der Nuzeffect der Keilform ein negativer, während er in ersterem Falle ein positiver seyn kann.2)

Der erste, zweite und dritte Versuch der lezten Tabelle gibt in der zehnten Columne zu erkennen, daß über eine gewisse Gränze hinaus das Verhältniß des Gewichtes des Metalles zu der Ausziehkraft abzunehmen beginnt, woraus erhellt, daß es, um einen bestimmten Grad der Befestigung zu erzielen, weit vortheilhafter ist, die Zahl der Bolzen anstatt deren Länge zu erhöhen. Es läßt sich ferner aus diesen Versuchen abnehmen, daß die Adhäsion in weit näherer Beziehung zu dem Flächeninhalte der comprimirenden Bolzenflächen, als zu deren Gewichten steht. Bei dreien der Versuche läßt sich dieses Verhältniß als identisch betrachten, und theilt man für jeden der |21| fünf Versuche die beobachtete Haltkraft durch den Flächenraum der beiden Enden der Holzfasern gegenüber liegenden Flächen, so gelangt man zu einem mittleren Resultate, aus welchem hervorgeht, daß die absolute Haltkraft des unausgetrokneten Kastanienholzes an quadratischen oder flachen Bolzen von 1,8 bis 3,9 Zoll in der Länge gegen 813 Pfd. für jeden Quadratzoll jener Flächen beträgt, die die Fasern des Holzes der Länge nach zusammendrüken.

Fig. 7 bis 10 geben Ansichten des Holzes, wenn dasselbe nach der Achse der Löcher oder Aushöhlungen, die nach Ausziehung der Bolzen zurükbleiben, gespalten worden.

Fig. 7 zeigt das bei Versuch 11 Tab. II. erwähnte Locustbaumholz, an welchem zum Ausziehen des Bolzens 3990 Pfd. erforderlich waren. Der obere Theil deutet an, in welchem Grade und auf welche Weise das Holz sich erhob, wenn sich der Bolzen in Bewegung sezte: eine Wirkung, welche der angestellten Untersuchung gemäß in allen Fällen in sehr geringem Grade Statt fand.

Fig. 8 gibt eine Ansicht des auf Tab. III. unter Vers. 3 erwähnten Kastanienholzes, und zwar sowohl unter Anwendung des breiten flachen Bolzens, als auch bei anderen Versuchen. An der Spize der Biegung nach Abwärts erscheinen hier die Holzfasern nicht bloß gebogen, sondern selbst gebrochen.

Fig. 9 zeigt das mit dem geraden ausgekehlten Bolzen (Fig. 10) probirte Stük canadischen Tannenholzes, an welchem dem Vers. 8 Tabelle II. gemäß zum Ausziehen des Bolzens nur 1296 Pfd. erforderlich waren.

Fig. 10 erläutert, wie ein fehlerhaftes Stük Föhrenholz (pitch pine) durch den Bolzen angegriffen wurde. Die zum Ausziehen nöthige Kraft war hier so unbedeutend, daß ich deren Aufführung in den Tabellen für unzwekmäßig hielt.

Fig. 11 ist eine Ansicht des in den Versuchen 1, 5 und 13 Tabelle III. erwähnten quadratischen Bolzens von 0,405 Zoll im Gevierte.

Fig. 12 ist der bei Vers. 9 Tab. III. gebrauchte cylindrische Bolzen von 0,485 Zoll im Durchmesser, der am unteren Ende in eine Schneide ausläuft.

Fig. 13 ist der ausgekehlte, und an zwei Seiten mit Sägezähnen versehene Bolzen, welcher bei Versuch 12 Tabelle III. in Anwendung kam.

Fig. 14 ist ein Bolzen, dessen Flächen mit glatten Auskehlungen versehen sind, welche sich von dem oberen Theile der Endzuspizung bis auf 3 1/2 Zoll hinauf erstreken.

Fig. 15 ist ein Bolzen mit Auskehlung und Anschwellung, d.h. |22| an welchem die Auskehlung in einer Entfernung von zwei Zoll von der Spize tiefer ist, als in einer Entfernung von einem Zoll von derselben. In ersterer Entfernung hat jede Auskehlung 0,066 Zoll in der Tiefe.

Fig. 16 ist ein cylindrischer, in eine Spize auslaufender Bolzen von 0,5 Zoll im Durchmesser.

Fig. 17 ist ein cylindrischer Bolzen von demselben Durchmesser, in dem jedoch von der Spize nach Aufwärts 15 spiralförmig laufende Furchen angebracht sind.

Fig. 18 endlich ist ein flacher Bolzen von 0,390 Zoll Breite und 0,253 Zoll Dike, wie er zu den in Tabelle III. aufgeführten Versuchen 4, 7 und 15 genommen ist.

Ich muß schließlich bemerken, daß die einzigen ähnlichen Versuche, welche zu meiner Kenntniß gelangt sind, von Hrn. B. Bevan in Hinsicht auf die Adhäsion von Stiften, Bodennägeln und Nägeln, welche der Länge und der Quere nach in Holz eingetrieben wurden, angestellt worden sind. Diese Versuche erstreken sich auf verschiedene Holzarten, nämlich auf norwegisches Tannenholz, trokenes Eichenholz, Ulmenholz, trokenes Birkenholz und grünes ägyptisches Feigenholz. Die angewendeten Nägel waren zum Theil sehr klein, denn es gingen von einigen 4560 auf ein Pfund Avoir dup.

Zum Ausziehen eines solchen, auf 0,4 Zoll in eine Tannendiele eingetriebenen Nagels waren 22 Pfd. erforderlich. Von diesen Nägeln an stieg Hr. Bevan allmählich bis zu solchen, von denen 73 auf das Pfund gehen; und bei diesen zeigten sich die zum Ausziehen nöthigen Kräfte bei einer Eintreibung von einem Zoll:

für Tannenholz 187 Pfd.
für Ulmenholz 327
für Eichenholz 507
für Birkenholz 667
für ägyptisches Feigenholz 312

Hr. Bevan untersuchte bis auf einen gewissen Grad den Unterschied, der daraus erwächst, wenn man einen Nagel durch Schlage mit einem Hammer von bestimmtem Gewichte und aus einer bestimmten Höhe, oder durch einfachen Druk in das Holz eintreibt. Er fand hiebei, daß zum Eintreiben eines Nagels der zweiten Art auf einen Zoll Tiefe ein Druk von 235 Pfd. und zum Ausziehen desselben eine Kraft von 187 Pfd. nöthig war; daß zum Eintreiben desselben Nagels auf 1 1/2 Zoll Tiefe 400, zum Ausziehen hingegen 327 Pfd. erforderlich waren; daß endlich eine zweizöllige Eintreibung einen Druk von 610, beim Ausziehen hingegen eine Kraft von 530 Pfd. |23| erheischte. In Versuche dieser Art einzugehen, lag, so höchst interessant sie auch sind, nicht im Plane des Verfassers.

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Folgende Formel dürfte die verschiedenen Versuche repräsentiren: R = lf ± c, wobei N die beobachtete Haltkraft; l die Länge des eingetriebenen Theiles in Zoll, f die Haltkraft per Zoll der parallelen Flächen, und c die Differenzen zwischen der Haltkraft eines parallelen Theiles des Bolzens und einer gleichen Länge der convergirenden Flächen in der Nähe der Spize andeutet. Das + und – wechselt nach dem oben angedeuteten Grunde.

A. d. O.

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