Titel: Neuere Maschinenelemente.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 292 (S. 296–300)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj292/ar292082

Neuere Maschinenelemente.

(Schluss des Berichtes S. 232 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

5) Seilscheiben und Riemenscheiben.

Unter der Ueberschrift: Ein Hanfseiltrieb mit äusserst geringer Geschwindigkeit macht C. Habermann, k. k. Bau- und Maschineningenieur-Adjunkt, in der Oesterreichischen Berg- und Hüttenzeitung, Bd. 44 S. 580, beachtenswerthe Mittheilungen. Wenn auch unstreitig die grössere Geschwindigkeit bei Kraftübertragungen die grösseren Vortheile bietet, so können doch in den mannigfachen Vorkommnissen der Praxis geringe Geschwindigkeiten vorkommen, deren Umgehung andere, vielleicht noch grössere Unzuträglichkeit mit sich bringt; es heisst dann, von den vorliegenden Uebeln das kleinste zu wählen. Ueber seine Ermittelungen berichtet Habermann Folgendes:

Besagter Hanfseiltrieb ist bei der Wasserhaltungsdampfmaschine am Koziciner Schachte, somit bei einer langsam gehenden Maschine, in Anwendung und hat derselbe die Bestimmung, die von dem Motor abgegebene Kraft an die in einiger Entfernung liegende Kunstkurbelwelle bezieh. an die Kunstwinkel und die an denselben hängenden Gestänge zu übertragen.

Bevor ich jedoch auf die nähere Erörterung dieses Gegenstandes eingehe, will ich vorausschicken, dass bei der genannten Anlage mehrere Arten von Kraftübertragungen versucht wurden, welche sich aber alle mehr oder weniger als nicht sehr zweckdienlich erwiesen. So wurde eine |297| Drahtseiltransmission mit mehreren parallel neben einander laufenden Seilen versucht, welche sich von dem bekannten Jarolimek'schen Stahlschnurtrieb nur dadurch unterschied, dass statt der einzelnen Stahldrahtspiralschnüre vollständige Drahtseile Verwendung fanden. Solche Seile, die aus Flusseisendraht mit 60 k Bruchfestigkeit in der Stärke von 16 mm angefertigt waren, zeigten 108 Drähte von Nr. 10 und waren ihrer acht Stück auf eine Rillenscheibe aufgelegt. Obwohl die Beanspruchung der Seile in Folge der äusserst stark gehaltenen Construction derselben nur eine minimale war, functionirte dieser Seiltrieb nur insolange gut, als alle Seile möglichst gleich fest angespannt waren. Schon nach Verlauf einiger Zeit machten sich denn auch schon die demselben anhaftenden Mängel bemerkbar, die hauptsächlich darin bestanden, dass ein stetiges, und zwar ungleiches Dehnen der einzelnen Seile insbesondere an deren Spleissungsstelle zu beobachten war. Trotzdem das Herstellen der Seilverbindungen von geübtester Hand in möglichst bester Form besorgt wurde, konnte diesem Uebelstande doch nicht ganz begegnet werden; es fand immer wieder ein allmähliches Dehnen der einzelnen Seile und demzufolge auch eine sehr unvollkommene Uebertragung der Kraft statt. Das sich wiederholende, sehr kostspielige Ueberspleissen der Drahtseile, welches auch unliebsame Betriebsstörungen im Gefolge hatte, drängte schliesslich zum Verlassen dieser Transmissionsart.

Man schritt hierauf zu einer Kraftübertragung mittels Riemen und wählte hierzu eine 500 mm breite, 20 mm starke Hanfgurte, zu welchem Behufe die vorhandenen gerillten Seilscheiben einen Kranz aus Holzbelag erhielten. Dieser Hanfriementrieb arbeitete zwar anstandsloser als der besprochene Drahtseiltrieb, erforderte jedoch nach längerer Zeit gleichfalls ein öfteres Uebernähen der Gurte zufolge stattgehabten Dehnens derselben. Dieser Umstand, als auch der sehr ins Gewicht fallende Nachtheil der verhältnissmässig sehr geringen, kaum 1 ½jährigen Dauer der ziemlich kostspieligen Hanf gurte waren für die Nichtwiedererneuerung derselben maassgebend.

Nachdem man mit den angeführten Mitteln den Zweck nicht erreicht hatte, sah man sich in Anbetracht der bei verschiedenen hierortigen Anlagen in mannigfaltigster Art und mit den besten Erfolgen in Benützung stehenden Hanfseiltrieben vor den Versuch mit diesem Transmissionsmittel gestellt, und wurden die gehegten Hoffnungen auch erfüllt.

Als Motor dient eine liegende Verbunddampfmaschine mit Condensation von etwa 20 e, welche derzeit jedoch nur etwa 12 e an die Kunstkurbelwelle abgibt.

Die liegende Dampfmaschine überträgt mittels Kurbel ihre Arbeit auf eine Seilscheibe, deren Schwesterscheibe 5,5 m wagerechten Abstand hat; von der Welle der letzteren wird mittels Kurbel und Schubstange die Kraft auf die beiden durch die Korbstange gekuppelten Kunstkreuze übertragen. Die Kunstkurbelwelle liegt 1,15 m tiefer als die Dampfmaschinenwelle. Der Durchmesser der kleinen auf der Dampfmaschinenwelle sitzenden Seilscheibe beträgt 1,0 m, ist also ungefähr gleich dem 21fachen Seildurchmesser, da die Seilstärke 48 mm beträgt. Die grosse auf der Kunstkurbelwelle sitzende Scheibe misst 3,5 m und ergibt sich somit das Uebersetzungsverhältniss von 1 : 3,5. Da bei normalem Gange der Kunst von acht bis neun Hüben in der Minute die Dampfmaschine n = 30 Umgänge macht, so folgt hieraus die Geschwindigkeit des Seiles mit welcher Werth gewiss als sehr gering anzusehen ist und als ungewöhnlich besonders hervorgehoben zu werden verdient, zumal bei bisher ausgeführten, langsam gehenden Hanfseiltrieben wohl noch Minimalgeschwindigkeiten von 6 m bis 5 m vorkommen, aber schon sehr selten sind, und dürfte meines Wissens der in der Glas- und Spiegelmanufactur in Schalke (Westfalen) angewendete Hanfseiltrieb mit 3,5 m Geschwindigkeit zu einem der langsamst gehenden zählen.

Die grosse sechsarmige zweitheilig gegossene Seilscheibe zählt am Kranze acht Rillen für 48 mm starke Seile. Die Verbindung der beiden Seilscheibenhälften in der Nabe und Kranz geschieht durch heiss aufgezogene Fretten bezieh. Schrauben. Die auf der Maschinenwelle sitzende kleine Seilscheibe ist gleichfalls zweitheilig gegossen. Als Keilwinkel der Seilrinnen ist bei den beiden Seilscheiben ein solcher von 35° angewendet.

Die Seile sind aus Manillahanf gefertigt, haben, wie erwähnt, 48 mm Durchmesser und sind deren vorläufig nur sechs Stück aufgelegt, während die beiden leeren Rillen zur Aufnahme von weiteren Seilen im Falle etwa zu gewärtigender grösserer Nutzleistung bestimmt sind.

Bei der gegenwärtig zu übertragenden Arbeit von 12 e beträgt die Kraft am Umfange der Scheibe

woraus die gesammte Seilspannung leicht ausgemittelt werden kann; denn wie bekannt, sind die Spannungsverhältnisse des Hanfseiltriebes ganz ähnlich demjenigen des Drahtseiltriebes. Bezeichnet man die Spannung in dem treibenden Seiltrum mit T1 und in dem getriebenen oder losen Seilstücke mit T2, so wählt man in der Praxis die Werthe für T1 = 2 P, T2 = P, T1 = 2 T2, bei welcher Annahme man auch dann noch sicher geht, wenn das Seil durch nachträgliche Dehnung nur mehr einen geringen Theil des Scheibenumfanges umspannt. In vorliegendem Falle, wo der vom Seil umfasste Bogen nahezu die Hälfte des ganzen Umfanges beträgt, wird daher unter Zugrundelegung obiger Annahme ein Gleiten bei der Uebertragung der Kraft kaum zu besorgen sein.

Es betragen mithin nach Vorstehendem für unseren Fall die Seilspannungen in dem treibenden Seilstücke T1 = 2 P = 2 × 573 = 1146 k und in dem geschleppten Seilstücke T2 = P2 = 573 k.

Der Querschnitt eines Seiles von 48 mm Durchmesser unter Berücksichtigung der vollen Kreisfläche beträgt f = 18,096 qm, woraus daher für das treibende Seilstück eine Inanspruchnahme von

und für das geschleppte Seilstück eine Inanspruchnahme

sich ergibt.

Galten zwar früher allgemein als zulässige Beanspruchungen nur 5 bis 8 k/qc, bezogen auf 1 qc des vollen Querschnittes des dem Seil umschriebenen Kreises, so weichen die neueren Anschauungen doch wesentlich von diesen ab; denn nach Versuchen der mechanisch-technischen Versuchsanstalt in Berlin wurde der mittlere Bruchcoëfficient |298| bei Manillahanf mit 700 k/qc ermittelt, und würde somit eine Materialanstrengung von 8 k einer 90fachen Sicherheit entsprechen.

Man begnügt sich in neuerer Zeit mit geringeren Sicherheiten, gestattet je nach der Qualität des Materials bei Hanfseilen Inanspruchnahmen von 10 bis selbst 20 k/qc und daher kann als ein mittlerer Werth der von 15 k/qc betrachtet werden, welchem somit gegen die anfänglich angenommenen nur eine halb so hohe Sicherheit gegen Bruch zukommt.

In unserem Falle, wo für das treibende Seilstück eine Spannung von 10,55 k/qc vorhanden ist, kann demnach dieser Werth mit Rücksicht auf die aussergewöhnlichen Verhältnisse als ein mittlerer und ganz entsprechend gewählter bezeichnet werden.

Textabbildung Bd. 292, S. 298
Zum Schlusse sei noch erwähnt, dass die beschriebene Hanfseiltransmission bereits seit April 1887 in ununterbrochenem Betriebe steht. Dieselbe wurde anfangs mit sehr stark gespannten Seilen angelassen, welche sich im Laufe der Zeit wohl etwas gedehnt haben, ohne dass jedoch ein Ueberspleissen derselben während der ganzen Betriebszeit sich als nothwendig herausgestellt hat. Die Seile laufen daher ganz schlaff in den ihnen entsprechenden Seilcurven und kann während des Ganges nicht das geringste Rutschen beobachtet werden. Demzufolge ist die Kraftübertragung auch eine vollkommene und der Gang äusserst ruhig. Noch wäre zu erwähnen, dass bisher an den Seilen nicht der geringste Verschleiss bemerkt werden konnte, und werden daher nach den bisherigen Erfahrungen die Erhaltungskosten dieser Transmission voraussichtlich sich als die billigsten gegenüber den früheren Transmissionen herausstellen.

Auf Grund dieser Erfahrungen muss sonach für Kraftübertragung bei sehr geringer Geschwindigkeit dem Hanfseiltriebe der Vorzug eingeräumt und kann dieser auch Jedermann empfohlen werden.

Unter Nr. 13412 D. R.-Musterschutz ist eine Lederausfütterung für Transmissionsseilscheiben von Georg Hechel in St. Johann-Saarbrücken eingetragen, die an Stelle der gebräuchlichen schwalbenschwanzförmig eingesetzten Fütterungen Verwendung finden soll. Bei dieser Seilscheibe ist, wie Fig. 93 und 94 zeigen, Lederfütterung angebracht, die aus V-förmigen Stücken gebildet ist, so dass das Seil auf der Kopfseite des Leders aufliegt. Dadurch wird sowohl grosse Haltbarkeit des Leders erreicht, als auch Schonung des Seiles neben guter Haftung, falls Kraftübertragung bezweckt wird. Um feste Lagerung der Lederstücke unter einander und in der Scheibe zu bewirken, ist am Grunde des Lederringes ein Drahtseil durch die Lederstücke gezogen. Wie Fig. 95 zeigt, ist dies Drahtseil im Innern der Seilscheibe nachstellbar, so dass mittels dieser Vorrichtung die Lederfütterung fester auf ihre Unterlage gedrückt und somit ihre Reibung vergrössert wird. Die Einrichtung bietet verschiedene Vortheile, zunächst theilt sie mit den gefütterten Scheiben den Vortheil, dass die Seile nicht durch die Berührung mit Metall stärkerem Verschleisse unterliegen; vor den Scheiben mit der üblichen Fütterung bietet sie den erheblichen Vortheil, dass der Kranz weniger den Gusspannungen unterworfen ist, denn die Form des Kranzes gestattet günstigere Uebergangsquerschnitte. Die Heckel'sche Lederfütterung passt sich ohne Schwierigkeit vorhandenen Seilscheiben an.

Textabbildung Bd. 292, S. 298
G. H. Schübbe in Gevelsberg (Westfalen) ist unter D. R. P. Nr. 62147 am 17. September 1891 ein Riemen- oder Schnurseilgetriebe mit einer Stufenscheibe und einer verschiebbaren Scheibe ohne Stufe patentirt worden, dessen Anwendung auf den Betrieb einer Bohrmaschine in Fig. 96 dargestellt wird. Das Getriebe kann da angewendet werden, wo zur Veränderung der Geschwindigkeit eine Gegenstufenscheibe nicht angebracht werden kann oder wo sie vermieden werden soll. Der Kraftbetrieb geht von der losen Riemenscheibe D aus, über diese und die lose Riemenscheibe E, die so weit von Mitte zu Mitte aus einander liegen, dass die Führungsrolle J den in sich zurücklaufenden Riemen tangirt. Denselben Durchmesser hat die Gegen- und Spannrolle C, die mittels des Supportes B anstellbar ist. Bei erforderlicher Geschwindigkeitsänderung wird die Stufenscheibe O nach Bedarf in der Höhe gestellt, wie es auf der Abbildung in punkteten Linien angedeutet ist. Der Betrieb kann durch Hand- oder Maschinenbetrieb erfolgen; für letzteren Zweck ist die Scheibe D verbreitert. Die Feststellung der Stufenscheibe in der Höhe wird durch den Bügel P und die Schraube R bewirkt.

Textabbildung Bd. 292, S. 298
A. Ventzki in Graudenz hat in dem D. R. P. Nr. 54581 vom 4. Mai 1890 eine Vorrichtung zur Verminderung des Lagerdruckes bei Riemen- oder Seilbetrieb vorgeschlagen. Auf der treibenden Welle B (Fig. 97) ist das Reibrad b befestigt, welches mit der Scheibe c auf der Zwischenwelle C in Berührung steht, so dass diese eine dem Verhältnisse b : c entsprechende Drehgeschwindigkeit erhält. Auf der Welle C sind ausserdem die Scheiben d befestigt, die mit den Scheiben aa arbeiten. Die Welle A wird |299| also in sehr schnelle Drehung versetzt und erfährt durch das Zusammenarbeiten der Scheiben aa und dd einen Druck in der Richtung des Pfeiles D. Um diesen Druck aufzuheben, ist die Scheibe b als Schnurscheibe ausgebildet und ein Treibseil e zur Schnurscheibe E geleitet. Das Verhältniss E : b ist ein solches, dass das Treibseil e der Welle A dieselbe Drehgeschwindigkeit wie die Scheibenpaare bc und da gibt. Das Treibseil e übt dabei auf die Welle A einen Zug in der Pfeilrichtung F aus, welcher dem Drucke D der Räder dd entgegengerichtet ist, so dass jeder einseitige Druck auf Welle A aufgehoben ist. Bei dem dargestellten Beispiele bildet die Anordnung der Scheiben d noch eine Geradführung für die Welle A, so dass das Lager f vollständig entlastet ist.

Textabbildung Bd. 292, S. 299
Räder-, Riemen- und Seilscheiben aus Blech fertigt A. L. Schmidt in Düsseldorf nach dem D. R. P. Nr. 67424 vom 30. December 1891 und Nr. 67367 vom 7. Februar 1892 (A. 376) aus einer oder mehreren Blechscheiben durch Pressen, Walzen oder auf ähnliche Weise an. Bei den Wagenrädern werden noch besondere Naben und Kranzringe angenietet, angeschraubt oder sonstwie befestigt.

Bei der in Fig. 98 dargestellten Scheibe ist der Kranz A und die Nabe B aus einem Stück mit der Speichenscheibe gebildet. Um die Scheiben noch leichter zu machen, können aus der Speichenscheibe noch Löcher ausgeschnitten werden. Wie getheilte Scheiben hergestellt werden, zeigt Fig. 99. Bei dieser Bauart wird die ganze Scheibe aus einem Stück Blech gepresst und sodann in der Mitte durchschnitten. Die beiden Hälften werden durch Laschen J oder Winkel H wieder mit einander verbunden. Man kann diese getheilten Scheiben aber auch von vornherein in zwei Hälften pressen oder walzen. Zur Verbindung beider Theile dienen hierbei Flanschen K (Fig. 100).

Um Stufenscheiben anzufertigen, wird, wie aus Fig. 101 ersichtlich ist, die grösste Scheibe mit dem Bande einer gusseisernen Nabe P vernietet oder verschraubt. Die mittlere Scheibe wird einfach auf die Welle aufgeschoben und dadurch festgehalten und gegen Drehung gesichert, dass sie durch den Kranz der kleinsten Scheibe, die mit Schrauben an der Stirnseite der Nabe P befestigt ist, gegen die grösste Scheibe gepresst wird. Bei mehrstufigen Scheiben werden die mittleren Scheiben in derselben Weise gehalten; sie können nötigenfalls noch durch einen gemeinsamen Keil wirksam am Drehen verhindert werden.

Bei der Anfertigung von Wagenrädern wird in der Weise verfahren, dass aus Blech gepresste, tellerförmige Speichenscheiben mit dem Kranze und der Nabe verbunden werden. Zu diesem Zwecke ist bei der in Fig. 102 gezeichneten Ausführungsart am Umfange der Speichenscheibe ein Wulst B angepresst. Die Verbindung mit dem Radkranze erfolgt dann in der Weise, dass in den -förmig gebogenen Felgen G unter Benutzung von Zwischenlagen ein Kranzring H in halbkreisförmigen Stücken eingelegt wird. Der Felgenkranz L kann aber auch, wie Fig. 103 zeigt, aus Winkeleisen mit innerem, radial stehendem Steg gebildet werden, während an der Aussenseite eine zweite Speichenscheibe M zu gleichzeitiger Versteifung der ersten Speichenscheibe K und zur Bildung der äusseren Felgentiefe angesetzt wird.

Eine noch einfachere Ausführungsart zeigt Fig. 104. Hier ist der Felgenkranz Q am Innenrande mit schwalben-schwanzförmigen Nuthen versehen. In diese Nuthen greifen die doppelten Speichenscheiben zangenartig ein.

Textabbildung Bd. 292, S. 299
Die hölzernen Riemenscheiben haben in dem D. R. P. Nr. 60625 von Dr. B. Combert in Wien eine Bereicherung dadurch erfahren, dass die Verbindung des Kranzes mit der Nabe durch Reifen oder Ringe aus „massiv gebogenem“ Holze hergestellt ist zum Zwecke gleichmässiger Druckvertheilung und Vermehrung der Stützpunkte. Der Erfinder will sein Verfahren auch für Räder anwenden.

Von F. Krüger in Stolpen ist unter D. R. P. Nr. 71637 ein Unfall verhütender Riemenaufleger angegeben worden, bei welchem, wie Fig. 105 und 106 zeigen, rieben der treibenden Riemenscheibe auf die Welle ein Bügel oder Bogenhebel B gesteckt und neben diesen ebenfalls auf die Welle ein Handhebel H gehakt wird. Letzterer ist so eingerichtet, dass er seitlich geneigt und mit seinem mittleren Theil hinter den Bügel B gelegt werden kann. Drückt man diesen Hebel H bis an die Riemenscheibe heran und bewegt ihn dann in der Laufrichtung des Riemens – also in der Richtung des Pfeiles –, so nimmt derselbe den Bügel B mit, spannt den Riemen B mit Hilfe des letzteren und schiebt ihn gleichzeitig auf die Riemenscheibe. Ist der Riemen so weit aufgelegt, dass er von der umlaufenden Riemenscheibe mitgenommen wird, so löst sich der Bügel von dem Handhebel H (welcher in der Hand zurückbleibt) und wird von dem in Bewegung gelangten Riemen seinerseits mitgeführt, diesen selbst vollends spannend, so dass letzterer ungehindert sich nun ganz auflegt. Der Bügel B kann, da er federnd die Welle scherenartig umgreift, jederzeit auf die laufende Welle gesteckt bezieh. davon abgezogen werden – ebenso auch der Hebel H –, so dass die Welle völlig frei ist.

Insbesondere für Betriebe mit Tag- und Nachtarbeit, in denen ein Theil der Maschinen für die Nacht abgestellt wird, sind solche Riemenaufleger wichtig.

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Der Bügel B bildet gleichsam ein Stück einer Leerlaufscheibe. Es findet also sanftes Uebergleiten des nach und nach gespannten Riemens statt, während bei allen anderen Apparaten der Riemen durch den unvermeidlichen Finger, Haken, Winkel o. dgl. mehr oder weniger auf die Riemenscheibe gezwängt wird.

Ist die Lage der Welle derart, dass man nicht an dieselbe herantreten kann, so wird statt des Handhebels ein Seilrad o. dgl. gewählt, mit welchem dann der Bügel B fest verbunden sein kann. In solchem Falle ist es zweckmassig, beides auf einem die Welle mit Spielraum umgreifenden Lagerhals anzuordnen.

Eine andere Ausführungsform ergibt sich, wenn man den Riemen nicht abwirft, sondern ihn auf eine lose auf der Welle oder einem Lagerhals steckende volle Riemenscheibe ausrückt, so dass der Riemen in Ruhe kommt. Um ihn wieder einrücken zu können, muss der Bügel B, der zweckmässig mit dem Handhebel oder dem Seilrade verbunden ist, die lose Riemenscheibe concentrisch übergreifen. Bei der Fortbewegung dieses Bügels in der Laufrichtung klemmt sich die vordere Ecke desselben zwischen die lose Riemenscheibe und den Riemen. Dadurch wird beides gezwungen, an der Bewegung des Bügels theilzunehmen, wobei der Riemen sich an eine schräg liegende Anschlagleiste desselben legt und durch diese allmählich auf die Festscheibe gedrängt oder gerückt wird.

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