Titel: Neuerungen an Arbeitsmessern.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1883, Band 248 (S. 393–399)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj248/ar248156

Neuerungen an Arbeitsmessern.

Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 26.

In dem Maſse, als der Werth einer genauen Ermittelung der von einer Kraftmaschine geleisteten oder von einer Arbeitsmaschine verbrauchten Arbeit mehr und mehr erkannt wird, wendet man auch den Instrumenten zur Messung mechanischer Arbeit (in der Regel Dynamometer genannt) und ihrer Verbesserung erhöhte Aufmerksamkeit zu. Von den in der technischen Literatur verzeichneten Neuerungen an Arbeitsmessern mögen die folgenden hier beschrieben werden.

Eine Bremsscheibe mit Wasserkühlung von Thiabaud, welche hauptsächlich zur Untersuchung groſser Maschinen von mehr als 80° bestimmt ist, zeigt Fig. 1 und 2 Taf. 26 nach Oppermann's Portefeuille économique, 1882 Bd. 7 S. 185. Die Scheibe besteht im Wesentlichen aus einem aus zwei Theilen zusammengeschraubten hohlen Kranze S, welcher mit Hilfe der Klemmbacken M und der Schraubenmuttern E auf der zu bremsenden Welle befestigt wird. Dieser Kranz ist so breit, daſs neben dem mit Holzklötzen D besetzten Bremsbande F noch ein schmäleres, auch aus zwei Theilen zusammengeschraubtes Band T Platz findet, welches mit jenem durch die Oese O gekuppelt ist. Das Band T überdeckt zwei Rillen a und c, mit welchen die Höhlung B in Verbindung steht, und ist an zwei gegenüber liegenden Punkten mit Rohrstutzen A und C versehen, von denen der eine in die Rille a, der andere in die Rille c führt. An denselben werden Schläuche für die Wasserzu- und Ableitung befestigt. Das durch A zuströmende, zunächst die Rille a ausfüllende Wasser gelangt durch einen Kanal in den Hohlraum B, nimmt hier die durch die Reibung erzeugte Wärme auf, tritt dann durch einen zweiten Kanal in die Rille c und flieſst durch C ab. Leistet die untersuchte Maschine z.B. 100e, so sind von dem Wasser in 1 Secunde 100 × 75 : 424 = 17c,7 fortzuleiten, wenn man von der ausgestrahlten und sonst fortgeleite ten Wärme absieht. Würde also in der Secunde 1l Wasser durch den Bremskranz flieſsen, so würde dasselbe um 17,7° erwärmt werden. Damit diese 17c,7 in 1 Secunde von der Reibungsfläche an das Wasser übergehen, muſs allerdings die Temperatur in dieser Fläche bedeutend höher sein als die Temperatur des Kühlwassers; immerhin aber wird diese gleichmäſsige Kühlung genügen, um die Uebelstände, welche sonst beim Bremsen gröſserer Maschinen in Folge der Erhitzung der Bremsscheiben sich geltend machen, zu vermeiden oder doch wesentlich zu vermindern. Die Vorrichtung soll sich z.B. bei der Untersuchung einer Turbine von 150e gut bewährt haben. Die Holzklötze sind zur Erleichterung der Schmierung mit Rinnen versehen.

Unter den zur Untersuchung von Arbeitsmaschinen bestimmten Apparaten mit direkter Kraftmessung ist zunächst eine neue Form der dynamometrischen Wage von White, verbessert von S. Batchelder (vgl. |394| 1844 92 * 410) zu erwähnen, welche von Silver und Gay in North Chelmsford, Mass., herrührt und in Fig. 3 Taf. 26 nach dem Journal of the Franklin Institute, 1882 Bd. 114 S. 383 dargestellt ist. Wie bei dem Apparate von Batchelder wird auch hier die Bewegung von einer Riemenscheibe r, welche von einer Kraftmaschine oder einer Wellenleitung den Antrieb erhält, auf eine Riemenscheibe s, welche die zu untersuchende Maschine treibt, durch Vermittelung von Kegelrädern a, b und c übertragen. Während jedoch bei der Anordnung von Batchelder die Riemenscheibe r sich mit dem Kegelrade b auf derselben Welle w befand, ist dieselbe hier auf eine vorgelegte Welle v aufgekeilt, von welcher die Welle w durch zwei gleich groſse Stirnräder getrieben wird. Hierdurch ist der Hauptübelstand der älteren Anordnung, daſs die beiden Riemenscheiben r und s in verschiedenen Ebenen liegen, beseitigt. Es können hier die beiden Scheiben, welche bei ausgeschaltetem Apparate für den Antrieb der Arbeitsmaschine dienen, direkt mit den Scheiben r und s durch Riemen verbunden werden. l ist eine Leerscheibe.

Der von dem treibenden Rade b wie auch der von dem getriebenen Rade c auf das Zwischenrad a ausgeübte Zahndruck ist, wenn die Bewegung im Sinne der Pfeile stattfindet, nach oben gerichtet und die Summe beider Drücke kann mittels Hebelwage direkt gewogen werden. Mit Berücksichtigung der Zahn- und Achsenreibung kann man daraus die Umfangskraft im Theilkreise der Räder bestimmen. Das von der Welle v getriebene Zählwerk z, welches bequem ein- und ausgeschaltet werden kann, gibt zugleich die Umlaufzahl an, aus welcher bei bekanntem Durchmesser die Umfangsgeschwindigkeit im Theilkreise der Räder folgt. Das ebenfalls mit b und c in Eingriff befindliche Kegelrad a1 dient nur als Gegengewicht für a. Der Zahndruck wird sich auf a und a1 ungefähr gleichmäſsig vertheilen; die Wirkung ist aber dieselbe, als ob a allein vorhanden wäre. Das Laufgewicht auf dem Wagebalken gibt Zehntel Pfund (englisch) bis zu 12 Pfund, reducirt auf den Aufhängepunkt der Schale e, an und für diese sind Gewichtstücke von 5, 10, 25, 50 und 100 Pfund vorhanden. Die Raddurchmesser und Hebellängen sind so gewählt, daſs die Rechnung möglichst einfach wird. Unterhalb der Schale e ist ein Bremscylinder t angebracht, um das Auf- und Abschlagen des Wagebalkens zu mildern. Dieser Buffercylinder wie auch die vorgelegte Welle v sind übrigens schon früher von J. B. Francis benutzt worden. Der Wagebalken kann auf beiden Seiten angebracht werden, um gekreuzte Riemen zu vermeiden. Das Gestell wird durch Abwärtsschrauben der Rolle o auf 3 Rollen gestellt und kann dann bequem fortbewegt werden. In der gebräuchlichen Ausführung hat der Apparat eine Gröſse, daſs er bei 1000 Umdrehungen in der Minute und bei Benutzung sämmtlicher Gewichte etwa 18c überträgt.

Der Apparat von W. P. Tatham zur Abwägung der Riemenspannung (vgl. 1882 243 * 274) wurde in mehrfacher Hinsicht zur Erzielung gröſserer |395| Genauigkeit verbessert und auſserdem durch Anbringung einer Registrirvorrichtung zu einem totalisirenden Arbeitsmesser gemacht, so daſs er nun die in Fig. 4 Taf. 26 nach dem Journal of the Franklin Institute, 1882 Bd. 114 S. 401 veranschaulichte Anordnung erhalten hat, in welcher er für das Franklin Institute in Philadelphia ausgeführt worden ist. Den Antrieb nimmt die Riemenscheibe a auf, während die Scheibe b die Bewegung auf die zu untersuchende Maschine überträgt. Von der mit a auf gleicher Welle befestigten Scheibe e geht ein Riemen r über die losen Scheiben c und d und die mit b auf gemeinschaftlicher Welle sitzende Scheibe i. Die Scheiben c und d sind in Hebeln gelagert, welche bei m und n sich auf Schneiden stützen und deren innere Enden an dem Wagebalken h in gleichen Entfernungen von dessen Drehpunkt o aufgehängt sind. Die Durchmesser der Scheiben und ihre gegenseitige Lage sind hier so gewählt, daſs der Zug des Riemens r in allen Theilen senkrecht zu den die Scheiben c und d tragenden Hebeln bezieh. zur Verbindungslinie ihrer Schneiden wirkt. Die Lager der Scheibe e können behufs Spannung des Riemens r durch Schraube und Mutter abwärts gezogen werden. Die Spannung in dem Riemenstücke 1 ist nur um den geringen Betrag, welcher der Zapfenreibung der Scheibe c entspricht, gröſser als die Spannung in 2 und ebenso ist die Spannung in 3 ein wenig gröſser als in 4. Um aber auch den Einfluſs dieser Zapfenreibung zu beseitigen, ist die Anordnung so getroffen, daſs die Riemenstücke 1 und 4 in der betreffenden Projection durch die Schneiden m und n gehen. Auf diese Weise kann an dem Hebel h direkt die Differenz der Spannungen in 2 und 3 gewogen werden, welche nach Abzug der geringen Achsenreibung der Scheiben b und i vollständig für den Antrieb der zu untersuchenden Maschine in Rechnung kommt.

Die Hebelübersetzungen sind durch direkte Belastungen der Riementheile ermittelt.

Der Wagebalken h wird bei einer Untersuchung zunächst mit Gewichten beschwert, bis fast die Gleichgewichtslage erreicht ist, und dann eine am Ende von h angebrachte Federwage benutzt. Diese ermöglicht, die Aenderungen im Kraftbedarfe der Maschine durch den Apparat selbstthätig aufzeichnen zu lassen. Auf der Achse o des Wagebalkens ist zu diesem Zwecke ein vertikaler Arm befestigt, welcher durch eine kurze Gelenkstange mit dem um u schwingenden Zeiger z verbunden ist. Das untere Ende des letzteren trägt einen Schreibstift, unter welchem von der Welle der Scheiben b und i mittels Schraubengetriebe ein Papierstreifen langsam fortbewegt wird. Von derselben Welle wird zugleich ein Zählwerk betrieben. Die Benutzung einer Gewichtsbelastung am Wagebalken h neben der Federwage hat den Vortheil, daſs man den Apparat auch für die Uebertragung gröſserer Kräfte benutzen kann, ohne auſsergewöhnlich starke Federn nöthig zu haben. In dem aufgezeichneten Diagramme hat man nur zu den der veränderlichen |396| Federspannung entsprechendes Ordinaten eine constante Strecke zu addiren, welche der Gewichtsbelastung zukommt.

Ein dem vorigen sehr ähnlicher, in Fig. 5 Taf. 26 nach dem Iron, 1881 Bd. 17 S. 201 abgebildeter Apparat ist von Ed. Farcot in Paris (hauptsächlich zur Untersuchung von Gebläsen) construirt worden. Die Gesammtanordnung ist umgekehrt wie bei Figur 4. Die Arbeit aufnehmende Welle a liegt oben, die Arbeit abgebende Welle d unten. Dies entspricht besser dem gewöhnlichen Falle, daſs die treibende (Transmissions-) Welle höher als die getriebene Maschine liegt. Die Riemenspannungen werden hier nicht auf einen gemeinschaftlichen Hebel übertragen; es werden vielmehr die beiden Hebel h und h1, welche die losen Scheiben tragen, direkt durch angehängte Gewichte belastet.

Bei einem Versuche werden zunächst die gleichen Gewichte p und p1 angehängt, welche eben genügen, um das Gleiten des Riemens zu verhindern. Darauf wird, eine Bewegung im Sinne der Pfeile vorausgesetzt, der Hebel h noch so viel belastet, als zur Herstellung des Gleichgewichtes nöthig ist, wenn der Apparat allein, ohne die zu untersuchende Maschine, angetrieben wird. Diese Belastung entspricht der Zapfenreibung der Achsen b, c, d und wird von der Gesammtbelastung, welche nach Einrückung der Maschine das Gleichgewicht hält, abgezogen. Der Rest gibt annähernd die Differenz der Spannungen im auf- und im ablaufenden Riemen der Scheibe e, da die Achsen b und c genau in der Mitte der Hebel h und h1 liegen. Das Resultat ist fehlerhaft erstens wegen der Neigung der Riemen und zweitens wegen der Vernachlässigung der zusätzlichen Reibung an den Achsen von b und d. Der erste Fehler kann ziemlich genau, der zweite jedoch nur annähernd durch Multiplication der Nettobelastung mit passenden Faktoren ausgeglichen werden. Die Achsenreibung von b und c wird hier geringer, die von d aber gröſser sein als bei dem vorigen Apparate, da Riemenzug und Schwere hier bei b und c entgegengesetzt, bei d gleich gerichtet sind, also umgekehrt wie dort. Die Umfangsgeschwindigkeit, der Scheibe e wird wie gewöhnlich durch einen Umlaufzähler ermittelt. Auf der Achse d ist noch eine Scheibe f angebracht, um welche eine Schnur gelegt werden kann. Das eine Ende der letzteren wird an einer am Gestelle aufgehängten Federwage g befestigt, während das andere über eine Rolle geführte Ende mit einem Gewichte belastet wird. Die Schnur wirkt dann als Bremsband, welches einen Theil der von a auf d übertragenen Arbeit als solche vernichtet, so daſs nur der Rest auf die Maschine übergeht. Durch Veränderung der Schnurbelastung kann man jenen Theil vergröſsern und verkleinern und erhält dadurch eine ganz brauchbare Controle über die durch Wägung der Riemenspannungen erhaltenen Werthe.

Die folgenden beiden Apparate gehören zu der Klasse von Arbeitsmessern, bei welchen die Kraftleistung von einer Riemenscheibe auf eine andere neben der ersteren befindliche durch Federn übertragen wird. |397| Diese Einrichtungen sind besonders zur Ermittelung der in einer bestimmten Zeit verbrauchten Gesammtarbeit, d.h. also zur Benutzung als totalisirende Arbeitsmesser geeignet (vgl. Valet 1876 220 * 398. Schuckert 1879 233 * 301. Matter 1882 244 * 286. Zuppinger 1883 247 * 480).

Die Textfigur 1 zeigt nach dem Engineer, 1882 Bd. 54 S. 485 einen einfachen, aber auch entsprechend unvollkommenen Apparat von Ayrton und Perry, ausgeführt von R. Sennett in London. Auf einer in zwei Böcken gelagerten Welle befinden sich neben einander 3 Riemenscheiben F, G und H. F ist fest auf der Welle und erhält den Antriebsriemen, G ist Losscheibe und H ist mit einer auf der Welle festgekeilten Scheibe E durch Schraubenfedern B verbunden. Von H wird die zu untersuchende Maschine betrieben. In Textfigur 2 ist die im Wesentlichen gleiche Einrichtung als dynamometrische Wellenkuppelung dargestellt.

Fig. 1–2., Bd. 248, S. 397

Die Dehnung der Federn, welche ihrer Spannung proportional gesetzt werden kann und mithin ein Mais für die übertragene Umfangskraft abgibt, wird in folgender Weise gemessen: An der Nabe der Scheibe E bezieh. an E selbst ist ein radialer Arm r befestigt, welcher durch ein kurzes Gelenkstück mit einem Zeiger z verbunden ist. Dieser ist drehbar um den Zapfen o, welcher am Umfange der mit H verbundenen Scheibe A angebracht ist, und trägt am freien Ende einen glänzenden Knopf. Bei der relativen Drehung der Scheibe E gegen H und A bewegt sich dieser Knopf in nahezu radialer Richtung über die Scheibe A fort und zeigt dadurch in vergröſsertem Maſsstabe die Dehnung der Federn an. Bei der Drehung bringt der Knopf einen glänzenden Kreis zur Erscheinung, dessen Halbmesser sich mit der Federspannung, d.h. der auf die Arbeitsmaschine übertragenen Umfangskraft ändert. Bringt man nun vor der Scheibe A eine feststehende Skala an, welche am zweck-massigsten mit Hilfe direkter Riemenbelastung aufgestellt wird, so kann man leicht, wenn auch nicht mit groſser Genauigkeit, die übertragene Kraft ablesen. Der Zeiger z ist etwas biegsam und die Verbindung |398| zwischen z und r kann derart verändert werden, daſs der Zeiger, wenn keine Kraft übertragen wird, durchgebogen ist und der Knopf erst bei einer bestimmten Inanspruchnahme der Federn den Umfang der Scheibe A verläſst. So kann man es z.B. einrichten daſs, eine bestimmte Geschwindigkeit vorausgesetzt, der Knopf erst bei der Uebertragung von 4e sich gegen A zu bewegen beginnt, während er vielleicht bei etwa 6e schon die innere Grenzlage erreicht hat.

In Fig. 6 bis 9 Taf. 26 ist nach Armengaud's Publication industrielle, 1882 Bd. 28 S. 392 ein totalisirender Arbeitsmesser von Mégy, Ingenieur bei Sautter und Lemonnier in Paris, abgebildet. Bei demselben sind wie bei dem Apparate von Matter (1882 244 * 286) statt der Schraubenfedern Blattfedern benutzt, was wohl kaum als zweckmäſsig bezeichnet werden kann. Die Blattfedern werden, wenn man bei gleicher Kraftübertragung gleiche relative Verdrehung der betreffenden Theile erreichen und übergroſse Riemenscheiben vermeiden will, immer stärker beansprucht werden als Schraubenfedern, daher leichter erschlaffen oder gar brechen.

Die Welle A erhält den Antrieb durch die Riemenscheibe P und überträgt die Bewegung durch 4 Federpaare R, S auf die um A lose drehbare Scheibe Q, von welcher die zu untersuchende Maschine getrieben wird. Die 4 Federn R sind an eine auf der Welle A festgekeilte Hülse c angeschraubt (vgl. Fig. 9), während die Federn S in gleicher Weise an der Nabe der Riemenscheibe Q befestigt sind. An den Enden von R sind zwei eine Gabel bildende Backen r angebracht, von denen mittels zugespitzter Schrauben die Federn S gehalten werden. Diese müssen zwischen den Schraubenspitzen genügend Spielraum haben, damit ein Klemmen, welches die gleichmäſsige Zunahme der Biegung mit der Belastung stören würde, vermieden wird. Die Federn R werden jedoch in ungünstiger Weise auch auf Verdrehung beansprucht. Zur Messung der relativen Drehung der Hülse c gegen die Scheibe Q ist die Verlängerung von c mit steilem Gewinde versehen und eine darauf sitzende Mutier D mit der Nabe von Q durch zwei Führungsbolzen derart verbunden, daſs sie sich gegen Q nicht drehen, wohl aber verschieben kann. Diese Verschiebung, welche proportional der Drehung von c gegen Q stattfindet, wird durch den Zeiger e (Fig. 6), welcher auf der Achse des Hebels E befestigt ist, angegeben, so daſs sich danach die übertragene Umfangskraft bestimmen läſst. Im vorliegenden Falle wird jedoch die Verschiebung ferner durch den Hebel E auf eine kleine Welle g1 übertragen, auf welcher innerhalb des Gehäuses F eine stählerne Reibungsrolle g befestigt ist. Letztere ruht auf einer Scheibe f (Fig. 9), welche von der Welle A durch Zahnräder eine gleichmäſsige Drehung erhält. Wird von dem Apparate keine Arbeit übertragen, so steht die Rolle g auf dem Mittelpunkte der Scheibe f, bleibt also bei der Drehung von f in Ruhe. Sobald aber durch den Apparat Kraft übertragen, also die Hülse D und dadurch auch die Rolle g vorschoben wird, erhält auch |399| letztere durch die Scheibe f eine Drehung, welche hiernach sowohl der Geschwindigkeit der Welle A, als auch der übertragenen Umfangskraft proportional sein muſs, mithin ein Maſs für die übertragene Arbeit liefert. Die Umdrehungen der Rolle g werden durch Zahnräder g2 und g3 auf ein Zählwerk übertragen.

Um zu bestimmen, wie viele Kilogrammmeter einer Einheit des Zählwerkes entsprechen, braucht man nur die Riemenscheibe Q, etwa mit Hilfe eines übergelegten belasteten Riemens, eine Zeit lang zu bremsen und die hierbei ermittelten Kilogrammmeter durch die von dem Zählwerke angegebene Zahl zu dividiren. Führt man dies wiederholt mit verschiedenen Belastungen und verschiedenen Geschwindigkeiten aus, so ward der auf diese Weise sich ergebende Mittelwerth ziemlich genaue Resultate liefern. Damit die Scheibe f und die Rolle g sich immer mit möglichst gleichbleibendem Drucke berühren, ist die sehr lang ausgeführte Achse von f auf eine Feder gestellt (vgl. Fig. 8). Das Gehäuse F, welches das ganze Räderwerk enthält, ist drehbar an der Welle A aufgehängt, damit es in eine zum Ablesen möglichst bequeme Lage gebracht werden kann.

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