Titel: Gollner, über ein englisches Förderseil.
Autor: Gollner, H.
Fundstelle: 1890, Band 276 (S. 69–77)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj276/ar276012

Ueber ein englisches Förderseil; untersucht von Prof. H. Gollner.

(Schluſs des Berichtes S. 23 d. Bd.)

Die Einrichtung der beiden Apparate zur Durchführung der maschinellen Drehungsproben ist aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen.

Die erste Einrichtung besteht nach Fig. 3 aus einem entsprechend geformten Stück Weiſsbuchenholz, in welches bei a und b je ein Stahlbacken eingelassen werden kann, der eine Nuth zur Lagerung des Probedrahtes in der Drehachse enthält. Ein Deckstück aus Stahl mit derselben Längsnuth versehen, dient zum Klemmen des Probedrahtes an seinem einen Ende, welches Klemmen mittels einer starken Klammer k erreicht wird.

Fig. 3., Bd. 276, S. 69

Der entsprechend geklemmte Probedraht wird durch die angedeutete Bohrung des Holzstückes geführt und mit dem zweiten, freien Ende centrisch in die Handkurbelnabe mittels keilförmigen, eine Längsnuth führenden Stahlbacken eingeführt und daselbst befestigt. Das Aufbiegen der vorstehenden Drahtenden (an beiden Seiten) sichert gegen |70| eine Längsverschiebung des Probedrahtes; die Lagerung der Enden desselben in die schon angedeuteten Nuthen bei Drehung der Handkurbel, die Inanspruchnahme desselben auf Drehung und Zug.

Die 29 durchgeführten Drehungsversuche sind durchaus gelungen; sowohl die Anzahl der ganzen als zehntel und hundertstel Umdrehungen der Handkurbel bis zum Eintritte des Bruches konnte mit Benutzung der auf der Stirnfläche des Holzkörpers (zunächst der Handkurbel) angegebenen Theilung mit völliger Sicherheit bestimmt werden, da sich der Moment des Drahtbruches zweifellos feststellen lieſs.

Aus dem Aussehen der erhaltenen Bruchstücke konnte auf den durchaus regelmäſsigen Verlauf der Versuche bei sorgfältiger Einstellung des Apparates geschlossen werden. Die Ergebnisse der Verwindungsversuche mit den Seil- und Bindedrähten sind in der Tabelle III enthalten.

Tabelle III (Draht-Verwindungsproben).

Art. der
Probedrähte
Bindedraht

d = 0cm,18

Versuchs-Nr.
n
(bis zum
Bruche)

1729


44,0

1730


28,60

1731


42,65

Mittel-
werth

38,40

Control-
versuch

37,70

Probe-
länge

10cm,0

Geglühter
Seildraht

d = 0cm,14
Versuchs-Nr.
n
1753
69,70
1754
87,65
1755
78,70
1756
81,65
1757
70,13
1758
121,05
Versuchs-Nr.

n
1759

101,60
Mittel-
werth
87,21
Control-
versuch
85,70







Hart-
gezogener
Seildraht


d = 0cm,14
Versuchs-Nr.
n
1735
34,70
1736
33,90
1737
30,77
1738
29,60
1739
35,00
1740
44,00
Versuchs-Nr.
n
1741
24,80
1742
35,00
1743
36,90
1744
25,40
1745
24,30
1746
31,30
Versuchs-Nr.

n
1747

32,90
1748

29,00
1749

29,70
Mittel-
werth
31,82
Control-
versuch
27,20
Control-
versuch
29,50

Die verhältniſsmäſsig geringe Anzahl von Verwindungen für den Bindedraht, nämlich im Mittel n = 38,4 bis zur Erreichung der Bruchgrenze, ist lediglich auf dessen schon früher erwähnte, stark beschädigte Oberfläche zurückzuführen. Die für den hart gezogenen Seildraht erreichte Zahl der Verwindungen im mittleren Betrage von n = 31,82 muſs in Rücksicht auf den Zustand des Materiales an sich, sowie auf die, durch die angewendete ungünstigere Versuchsmethode hervorgerufene zusammengesetzte Inanspruchnahme des Materiales als eine sehr befriedigende bezeichnet werden.

Der Einfluſs des Ausglühens des hart gezogenen Drahtes gibt sich durch eine Erhöhung der Zahl der Verwindungen bis zum Bruche um 174 Proc. kund.

Die zweite Vorrichtung zum Zwecke der Durchführung der Verwindungsversuche |71| ist nach Fig. 4 in folgender Weise eingerichtet. In das genau gedrehte Guſseisenrohr R können zwei kolbenartige Theile k1 und k2 aus Guſseisen eingeführt werden, welche in ihrem Innern zwei gegenüberstehende prismatische Stahl backen aufnehmen können, zwischen welchen die genau centrische Klemmung der beiden Enden der Probedrähte mit Hilfe der 4 Stellschrauben durchzuführen ist. Die Entfernung der innen gelegenen Stirnflächen dieser Kolben entspricht der Gebrauchslänge der Probedrähte.

Fig. 4., Bd. 276, S. 71
Fig. 5., Bd. 276, S. 71

Der Kolben k2 ist mit einem genau ausgeglichenen Hebel versehen, an dessen äuſserem Ende eine Wagschale anzuordnen ist, um durch Aufgabe von Schrotten das jeweilig herrschende Drehmoment für den Probedraht bestimmen zu können. Der Zeiger Z dient zur Anzeige der mittleren Hebellage. Der Kolben k2 kann sich nach Bedarf in dem Rohre R verschieben, es ist daher einer etwaigen Verkürzung des zu verdrehenden Probedrahtes nichts im Wege.

Der vordere Kolben k1 ist mit einem Sperrrade S versehen, in dessen hohle Nabe der Vierkant zum Aufstecken einer vorhandenen Handkurbel angebracht ist.

Zum Sperrrade S gehört der Sperrhaken h, um eine Rückdrehung des verdrehten Probedrahtes zu hindern.

Um die Zahl von Verwindungen anzuzeigen, ist ein einfaches Zählwerk angeordnet, welches auf 0,02 Umdrehung genau die Anzahl der bis zum Bruche benöthigten Verwindungen (je um 360°) ablesen läſst.

Die normale Probelänge beträgt 20cm,0; diese kann aber auch auf eine beliebig kleine Gröſse herabgemindert werden.

Nach Erledigung der Untersuchung der Drahtmaterialien konnte |72| nunmehr auf die umfassenden Dehnungs- und Zerreiſsversuche mit den Seil-Litzen und den Rundseilen als Elementarseile des Flachseiles übergegangen werden.

Die wichtigste Vorbereitung für die Durchführung dieser Versuchsreihen bezog sich auf die Art der Fassung der Enden der Litzen- und Rundseile. Diese Fassung wurde nach einer Methode durchgeführt, welche sich von der von Prof. Tetmajer angegebenen nur durch Anwendung von Lettermetall, statt Bronze, als Ausguſsmaterial für die in Fig. 5 dargestellte pfannenartige Vertiefung des gelenkigen Spannkopfes unterscheidet.

Die Anwendung von Lettermetall hatte den wesentlichen Vortheil der niederen Schmelztemperatur (etwa 300°), welche das vergossene Ende des Drahtseiles hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften nicht zu verändern vermag, während bei Anwendung von Bronzeeinguſs ein Ausglühen desselben Seilendes nicht zu vermeiden ist, wodurch – wie aus den Ergebnissen der Drahtproben hervorgeht – eine wesentliche Veränderung (Verminderung) der im hartgezogenen Zustande hoch entwickelten mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Steifheit eintritt, die den Bruch des Probestückes an der geschwächten Stelle unter Nachweis einer geringeren Festigkeit zur Folge hat.

Die durchgeführte Fassungsmethode für die Litzen und Seile hat sich in allen Fällen bewährt und trat in keinem Falle der Bruch in der Fassungsstelle ein.

Bei Untersuchung der Zugelasticität der Litzen und Seile ergab sich, daſs diesen zusammengesetzten Probekörpern mehrere Grenzen dieser Art zukommen; so wurde für die Litzen eine zweifache, für die Rundseile eine dreifache Zugelasticitätsgrenze, welch letztere mit der Flieſsgrenze zusammenfiel, sichergestellt. Die Grenzen der Zuginanspruchnahme, innerhalb welchen der constante Zugelasticitätsmodulus Geltung hat, sind in der bezüglichen Tabelle eingetragen.

Die Dehnungsmessungen für den Versuch Nr. (1686) ergaben folgende Einzelresultate:

Belastungen
Pk
Stand des Meſs-
instrumentes
Dehnungen
Δl in cm
Belastungen
Pk
Stand des Meſs-
instrumentes
Dehnungen
Δl in cm
47,0 1000 45,8 0,12
200 46,8 0,02 11002 45,6 0,14
400 46,6 0,04 1200 45,3 0,17
600 46,4 0,06 1300 44,9 0,21
8001 46,2 0,08 1350 44,5 0,25
900 60,0 0,10 14003 41,9 0,51

1 Elasticitätsgrenze.

2 Streckgrenze.

3 Bruchgrenze.

Die Bruchdehnung betrug (für Versuch Nr. 1686) 2,6 Proc. bei der Gebrauchslänge l = 20cm,0.

|73|

Tabelle IV (Litzenzerreiſsproben).

Textabbildung Bd. 276, S. 73
|74|

Die Werthe der Zugelasticitätsmodule nehmen mit. Erhöhung der Zuginanspruchnahme in allen Fällen ab, die verhältniſsmäſsigen Dehnungen nehmen zu.

In der Tabelle IV sind die Ergebnisse der Zerreiſsproben mit Seillitzen zusammengestellt.

Bemerkungen zu den Seilzerreiſsproben:

Nr. 1680: Bruch der einzelnen Drähte erfolgte rasch hintereinander fast in einem und demselben Seilquerschnitte. Die Messung der Contraction zweier Drähte ergab 58,8 Proc. Die Bruchdehnung des Rundseiles konnte mit 3,7 Proc. (Gebrauchslänge = 20cm,0) ermittelt werden.

Nr. 1681: Bruch der einzelnen Drähte rasch hintereinander (bis auf zwei Stück) sehr nahe in einem Querschnitte. Die Rundseiltrümer erscheinen stellenweise aufgewickelt. Die Messung der Contraction zweier Seildrähte ergab 63,2 Proc.

Nr. 1682: Bruch einer Litze innerhalb der Gebrauchslänge plötzlich in einem Querschnitte; Bruch der übrigen Litzen zunächst dem Spannkopfe, die Contraction zweier Drähte wurde mit 49,0 Proc. ermittelt. Ein Seiltrum war in die vier Litzen aufgelöst.

Nr. 1683: Bruch des Seiles zunächst der Einspannvorrichtung. Seiltrum aufgelöst; Bruch der Drähte in den Litzen plötzlich und sehr nahe in einem Querschnitte. Zwei zerrissene Drähte wiesen eine Contraction von 58,8 Proc. nach.

Die Bruchdehnung konnte nur bei einer Litzenprobe (Nr. 1686) und nur bei einer Seilprobe (Nr. 1680) mit Sicherheit ermittelt werden; in allen übrigen Fällen gelang es nicht, die im Momente des Bruches bestehende Dehnung direkt zu beobachten. Die Dehnungen selbst wurden auf 0cm,005 genau ermittelt. Diese betrugen für das Rundseil Nr. 1680:

Belastungen
Pk
Stand des Meſs-
instrumentes
Dehnungen
Δl in cm
Belastungen
Pk
Stand des Meſs-
instrumentes
Dehnungen
Δl in cm
47,9 3500 47,0 0,09
500 47,8 0,01 38001 46,9 0,10
1000 47,7 0,02 4000 46,7 0,12
1500 47,6 0,03 45002 46,2 0,17
2000 47,5 0,04 5000 45,5 0,24
25001 47,4 0,05 55003 40,5 0,74
3000 47,2 0,07 Bruchdehnung = 3,7 Proc.

1 Erste und zweite Elasticitätsgrenze.

2 Dritte Elasticitätsgrenze und Flieſsgrenze.

3 Festigkeitsgrenze.

Beurtheilt man die Mittelwerthe der aus den Litzenproben erhaltenen wichtigsten mechanischen Gröſsen, so ergibt sich, daſs die beiden Elasticitätsgrenzen durchschnittlich bei einer Inanspruchnahme von 7421at,2 und 10204at,0 erreicht wurden. Die mittleren Zugelasticitätsmodule betrugen rund 2000000at und 1500000at, die mittlere Flieſs- und Festigkeitsgrenze

|75|

Tabelle V (Seilzerreiſsproben).

Textabbildung Bd. 276, S. 75
|76|

10204at,1 bezieh. 12677at,8, endlich konnten die mittleren specifischen Arbeitsmodule bis zu den Elasticitätsgrenzen mit durchschnittlich 13,61 und 40kcm,05 ermittelt werden.

Aus der Tabelle V (Seilzerreiſsproben) können analog folgende Mittelwerthe betreffend die wichtigsten mechanischen Gröſsen hervorgehoben werden.

Die mittleren Elasticitätsgrenzen sind
erreicht bei

5870,2,

8939,5

und

10435at,9
Die zugehörigen mittleren specifischen
Arbeitsmodule betragen

9,25,

27,08


55kcm,81
Die mittleren Elasticitätsmodule sind
rund

2000000,

1600000


1200000at
Die mittlere Zugfestigkeit wurde er-
reicht bei

12682at,6.

Zusammenfassung.

Die Ergebnisse der mit den Seildrähten durchgeführten mechanischen Untersuchungen gestatten folgendes Schluſsurtheil über die Qualität des Drahtmateriales an sich, und über die Verwendung derselben bei Herstellung der Litzen und Elementarrundseile für Flachseile:

1) Der untersuchte Seildraht (0cm,14 Stärke) besitzt im hartgezogenen Zustande die für die sachgemäſse Seilfabrikation wesentlichen Eigenschaften und zwar: eine hochentwickelte Elasticität, eine hochgelegene Elasticitäts-, Streck- und Festigkeitsgrenze, ferner die Eigenschaft der Gleichartigkeit, endlich die Eigenschaft der Deformationsfähigkeit im vorzüglichen Maſse, und muſs der erprobte Draht als solcher von vorzüglicher Qualität festgestellt werden.

2) Der Seildraht behält auch nach erfolgtem Ausglühen die Eigenschaften eines homogenen Stahldrahtes, obschon für diesen die charakteristischen mechanischen Grenzwerthe und zwar: die Zugelasticitätsgrenze um 37,6 Proc., der Zugelasticitätsmodulus um 44,6 Proc., die Streckgrenze um 63,2 Proc., der specifische Arbeitsmodul für die Elasticitätsgrenzen um rund 30 Proc. gesunken, während sich die verhältniſsmäſsige Querschnittsverminderung um 40 Proc. erhöhte.

3) Durch das Spinnen des Seildrahtes zu den Elementarrundseilen tritt eine Erhöhung der Streckgrenze im Seilmateriale um 4,7 Proc. ein, der gleichzeitig auftretende mittlere Verlust an Zugfestigkeit erreicht 9,2 Proc.

4) Das Verhältniſs der mittleren Zugfestigkeiten für

Seildraht Seillitze und Rundseil ergibt sich mit
100 90,9 90,8

Das Verhältniſs der Bruchdehnungen wurde für dieselben Materialien ermittelt mit

1,55 Proc. 2,6 Proc. 3,7 Proc.

5) Das Verhältniſs der specifischen Arbeitsmodule bis zur Streckgrenze des Drahtes, der Litze und des Seiles ist durch folgende Werthe auszudrücken:

|77|
Seildraht Seillitze und Rundseil
100 122 171

wodurch nachgewiesen ist, daſs in Folge des Spinnens des Seildrahtes zur Litze und zum Elementarrundseil des Flachseiles eine derartige Verschiebung (Erhöhung) der Streckgrenze, und gleichzeitig eine solche Aenderung in der totalen Deformation dieser Seilelemente eintritt, daſs eine wesentliche und höchst vortheilhafte Erhöhung des mechanischen Arbeitsvermögens (für die Volumseinheit) derselben Elemente resultirte.

6) Nachdem die Inanspruchnahme für den Seildraht und das Elementarrundseil an der maſsgebenden (ersten) Zugelasticitätsgrenze fast vollständig übereinstimmt (5844at,1 für den Draht und 5870at,2 für das Rundseil), so kann die erste Grenze als Grundlage für die Bestimmung der zulässigen Zuginanspruchnahme des Flachseiles verwerthet werden.

Unter der Voraussetzung einer, in der „unruhigen“ Inanspruchnahme des Förderseiles begründeten dreifachen stabilen Sicherheit ermittelt sich die zulässige Zuginanspruchnahme (kzat) und die dieser entsprechenden verhältniſsmäſsigen elastischen Deformation (Δlz : l) für

den Seildraht: kzat = 1948,0, (Δlz : l) = 0,00080, für
das Rundseil: kzat = 1957,1, (Δlz : l) = 0,0010,

wofür der Schluſswerth kz = 2000at und (Δlz : l) = 0,0010 gesetzt sei. Hieraus ergibt sich schlieſslich eine x-fache Bruchsicherheit durch Zerreiſsen und zwar: für den Seildraht: x = 6,98, für das Rundseil: x = 6,34.

Diese Werthe ergeben sich auf Grund der alleinigen Berücksichtigung der Zuginanspruchnahme des Flachseiles, wenn eben lediglich dessen Qualität an sich in Betracht gezogen wird.

Bei Beurtheilung der relativen Qualität des Seiles, d. i. jener mit Rücksicht auf den speciellen Verwendungszweck desselben, ist neben der Zuginanspruchnahme kzat noch die thatsächlich eintretende Biegungsinanspruchnahme (kbat) in Betracht zu ziehen, welchen beiden Theilinanspruchnahmen eine maximale Inanspruchnahme Kt = Kz + Kb entspricht. Wird kt in Beziehung zur Zugelasticitätsgrenze (Kpat) im nachgewiesenen Mittelwerthe von rund 5860at,0 gebracht und kt = 0,5, Kp = 2928at angenommen, so ergibt sich unter der Voraussetzung, daſs der kleinste noch zulässige Durchmesser der Seilscheibe in Anwendung kommt, für die zulässige

Zuginanspruchnahme = 976 und für die
Biegungsinanspruchnahme. K b at =1952, daher noch die
Maximale (totale) Inanspruch-
nahme

K t at

=2928;

also Inanspruchnahme, welche mit jenen für harte Guſsstahlseile, die sich für Förderzwecke bewährt haben (siehe u.a. die für den Oberbergamtsbezirk Dortmund maſsgebenden Bestimmungen), sehr befriedigend übereinstimmen.

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