Titel: Tanney's und Maitrejean's Sicherheits-Bremse Haspel, Krahne und andere Hebmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1864, Band 174, Nr. I. (S. 1–5)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj174/ar174001

I. Sicherheits-Bremse für Haspel, Krahne und andere Hebmaschinen, von Tanney und Maitrejean.

Aus Armengaud's Génie industriel, Juli 1864, S. 3 bearbeitet.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Das Herabstürzen des großen Kronleuchters im Napoleon-Circus zu Paris in Folge eines Zahnbruches an dem zum Aufziehen und Herablassen dienenden Haspel, als man jenen umfangreichen und schweren Beleuchtungs-Apparat, um ihn von unten reinigen zu können, niederlassen wollte, veranlaßte die HHrn. Tanney, ehemaliges Mitglied, und Maitrejean, Regisseur des Circus, welche Zeugen jenes Unfalles waren, über einen Mechanismus nachzudenken, durch welchen einem ähnlichen Unglück vorgebeugt werden könne, und sie waren so glücklich, eine ziemlich einfache Vorrichtung zu finden, welche ganz geeignet ist, die gewünschte Sicherheit zu gewähren, und die sich auch leicht mit der bisherigen Construction des Haspels mit Federbremse1) verbinden läßt.

Das Wesentliche dieser Vorrichtung, welche in den Figuren 810 an einem derartigen Haspel angebracht nach der von dem Ingenieur-Mechaniker Piat zu Paris ausgeführten Construction dargestellt ist, besteht darin:

1) Daß die Bremsfeder F sich nicht gewöhnlich im ungespannten Zustande befindet und erst durch den von einem Arbeiter auszuübenden Druck gespannt werden muß, sondern immer durch einen mit einem Laufgewicht beschwerten Hebel L angezogen wird, und daß dieser Hebel von einem Arbeiter gehoben werden muß, wenn die Bremse gelöst werden soll;

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2) daß die Bremstrommel P, P' nicht fest, sondern drehbar auf der Achse A der Haspelwelle sitzt und mit ihr durch ein Sperrrad K und zwei an die Speichen der Bremstrommel sich stützende Sperrkegel C und C' in Verbindung steht, daß demnach die Bremsfeder F während des Hebens der Last angezogen seyn kann, ohne dieser Bewegung einen Widerstand entgegenzusetzen, und daß sie nur beim Niederlassen der Last soviel als nothwendig nachgelassen werden muß.

In der vorliegenden Ausführung dieser Sicherheitsbremse sind auf der concaven Seite der Bremsfeder nach innen verjüngte Holzklötzchen (wie kurze Radfelgen) befestigt, welche sich an den gußeisernen Bremsring anlegen und an diesem einen größeren Reibungswiderstand bewirken, als die Stahlfeder selbst bei gleichem Druck erzeugen würde. Die Bremstrommel ist aus zwei Theilen P und P' zusammengesetzt, die durch sechs Schraubenbolzen p verbunden sind und von denen der eine aus einer Bodenscheibe und dem Bremsring besteht, und der andere als zweite Bodenscheibe in den Bremsring eingepaßt ist. Zwischen diesen beiden Theilen ist das Sperrrad R auf die Achse A festgekeilt und zwei gegenüberstehende der sechs Verbindungsbolzen p bilden die Achsen und Stützpunkte für die Sperrklingen C und C', welche durch die Feder r, r' an das Sperrrad angedrückt werden. Das eine Ende f' der Bremsfeder F ist an dem Haspelgestell B befestigt, das zweite Ende f derselben dagegen drehbar mit dem kürzeren Arme des Spannhebels E verbunden; am längeren Arme dieses Hebels ist eine cylindrische, am freien Ende mit einem kurzen dreigängigen Schraubengewinde versehene Zugstange G eingehängt, und diese geht in horizontaler Lage durch die cylindrische Schraubenmutter m, welche sich in der am Gestell B angegossenen Hülse b dreht und an welcher der mit dem Laufgewicht belastete Hebel L so befestigt ist, daß beim Niedersinken dieses Hebels die Zugstange G angezogen und die Feder F gespannt, beim Heben desselben nachgelassen wird, und es leuchtet ein, daß bei richtig gewählter Abmessung der Zugstange G und des Hebels E die Feder vollkommen gespannt seyn kann, wenn der Hebel L sich nahezu in horizontaler Lage befindet und so den größtmöglichen Zug ausübt, und daß sie dann hinreichend lose am Bremsring anliegen wird, wenn der Hebel L um einen rechten Winkel aufwärts gedreht worden ist.

Der Haspel selbst bedarf wohl keiner näheren Beschreibung; es genügt anzudeuten, daß für größtmögliche Sicherheit beim Aufziehen der Last das gewöhnliche, an der Seiltrommel selbst befestigte, in Fig. 1 sichtbare Sperrrad, dessen Sperrkegel sich an das Haspelgestell B stützt, auch hier zu allem Ueberfluß noch beibehalten ist.

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Zu dieser Ausführung unserer Sicherheitsbremse muß Folgendes bemerkt werden:

1) Die Sicherheit des Apparates beruht offenbar auf der Festigkeit der Zähne des Sperrrades K und der Bolzen p, welche als Stützpunkte der Sperrkegel C und C' dienen. Diese Festigkeit muß so bemessen werden, daß jeder Radzahn und ein Sperrkegel für sich allein bei der größten Last, für welche der Haspel anwendbar seyn soll, den erforderlichen Widerstand leistet, weil man auch beim Anbringen von zwei Sperrkegeln niemals eine so genaue Theilung des Sperrrades voraussetzen darf, daß eine gleiche Vertheilung des Druckes auf die Sperrkegel und die in Eingriff stehenden Radzähne angenommen werden kann. Im Gegentheil würde ohne den Spielraum der Achsen des Rades und der Sperrkegel immer nur einer dieser letzteren wirklich in Angriff genommen seyn, und es ist deßhalb auch zweckmäßiger, die beiden Sperrkegel in zwei diametral gegenüberstehenden Zähnen eingreifen zu lassen, weil dann die Theilungsfehler des Rades durch den Spielraum der Bremstrommel auf der Achse der Haspelwelle am besten ausgeglichen werden und zugleich auch der sonst einseitige Druck auf diese Achse soviel als möglich aufgehoben wird. Jene Festigkeit der Radzähne darf aber nicht, wie unser Original angibt, nach der Formel für die Brechungsfestigkeit:

Pl = 1/6 Rab²

worin P den Druck auf den Zahn, l seine Länge in der Richtung des Halbmessers, b die Breite am Grunde des Zahnes im Sinne des Umfanges, a die Dicke desselben parallel zur Achse genommen und R den entsprechenden Festigkeits-Coefficienten bezeichnet, berechnet werden, weil der Druck nicht an der Spitze des Zahnes angreift und diesen abbiegen will, sondern nach der einfachen Formel für die Schubfestigkeit:

P = Gab,

worin G der Coefficient dieser Festigkeit für das entsprechende Material ist, der für Gußeisen zu 250 Kil. für den Quadratcentimeter genommen werden kann.

2) Wenn die Bremstrommel beim Niedersinken der Last sich in dem Sinne dreht, wie in der Zeichnung angedeutet ist, nämlich so, daß sie die Bremsfeder durch den an ihrem Umfang statthabenden Reibungswiderstand an dem befestigten Ende f' abzureißen strebt, das freie Ende f derselben dagegen dem Hebel E entgegenschiebt, so ist die Spannung dieser Feder bei f' die größte, bei f die kleinste, und es muß dann auch die Befestigung der Bremsfeder bei f' weit stärker seyn, als sie in der Zeichnung in Fig. 9 angedeutet ist, während am Ende f Alles viel schwächer seyn kann; ebenso genügt dann ein ziemlich kleines Gewicht an |4| dem Hebel L, um einen sehr großen Reibungs-Widerstand auf der Bremstrommel zu erzeugen, also auch einer großen Last an der Seiltrommel das Gleichgewicht zu halten. Vernachlässigen wir die geringe Kraft, welche zum Biegen der Feder erforderlich ist, betrachten wir diese also wie ein vollkommen biegsames Band, so haben wir zwischen den Spannungen T und T' der Feder bei f und f' die bekannte Beziehung:

T' = Te,

worin f den Reibungscoefficient zwischen der Feder (hier den Holzklötzchen) und dem Bremsring, φ den Bogen, nach welchem die Feder den Bremsring umspannt, für den Halbmesser = 1 und e die Basis der natürlichen Logarithmen oder die Zahl 2,71828 bedeutet, und für den Reibungswiderstand F auf der Bremstrommel hat man

F = T'T = T (e – 1).

Nimmt man z.B. für den gegebenen Fall f = 0,4*, φ = 4/5 . 2π, so folgt

T' = Te0,64π = 7,463 T, F = 6,463 T,

T = 0,155 F;

die Spannung der Bremsfeder ist darnach bei f' fast 7 1/2 mal so groß als bei f, und diese letztere ist 15 1/2 Proc. von dem erforderlichen Reibungswiderstand, oder da sich die Durchmesser der Seiltrommel (mit Einrechnung der Seildicke) und der Bremstrommel wie 7 : 19 verhalten, 7/19 × 15,5 = 5,7 Proc. von der zu hebenden Last.

Würde sich dagegen die Trommel im entgegengesetzten Sinne drehen, so hätte man auch umgekehrt

T = T'e, F = TT' = T (1 – e),

und mit den obigen Werthen ergäbe sich

T' = 0,134 T, F = 0,866 T, T = 1,155 F;

es würde also in diesem Falle für gleiche Last die Spannung bei f über 7mal so groß als bei der ersten Drehungsrichtung des Haspels; diesem Falle möchte daher die in der Zeichnung angedeutete Stärke der Verbindungen in f und f' besser entsprechen.

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Lassen wir endlich wie in unserem Original zu, daß die Gewindweite der dreigängigen Schraube G 0m,12 beträgt, und daß das Gewicht am Hebel L 0m,75 von der Achse der Schraubenspindel G entfernt ist, nehmen aber den Hebel E einfach als gleicharmig an, so erhalten wir für die Größe W jenes Laufgewichtes, wobei dann auch das auf denselben Abstand reducirte Gewicht des Hebels L selbst mit eingerechnet ist, den Werth:

W = 0,12/(0,75 × 2π) T = 0,0255 T oder nahe 1/40 T;

mithin wird sich im ersten Falle

W = 0,0255 × 0,155 F = 0,00394 F oder 1/254 F,

und W = 0,00145 oder 1/690 der zu bewegenden Last berechnen. Es wird also in diesem Falle für ziemlich große Lasten schon das Moment des Hebels L allein zum Bremsen ausreichen.

Bei der entgegengesetzten Drehungsrichtung dagegen und sonst gleichen Umständen müßte das Moment des Hebels L und seines Laufgewichtes fast 7 1/2mal so groß werden, also W mehr als 1 Proc. der zu bewegenden Last betragen.

G. Decher.

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Diesen Apparat bezeichnet man jetzt häufig, aber unrichtig, mit dem Namen: Krahn, und nennt insbesondere den locomobilen Haspel Laufkrahn; zum Krahn gehört außer dem Haspel noch der Kranichhals, durch welchen eine außerhalb der Verticalebene der Haspelwelle befindliche Last gehoben werden kann.

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In unserem Original ist zur Erläuterung einer durchaus unrichtigen Berechnung der Spannung der Feder f = 0,62 angenommen, was aber offenbar nur für den neuen rauhen Zustand der Holzstücke und des Bremsringes zulässig ist; für den durch den Gebrauch entstehenden geglätteten Zustand dürfte f = 0,4 mehr der Wahrheit entsprechend seyn.

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