XLIX. Ueber Verminderung der Reibung an Maschinen. Von Hrn. Thom. Gill. In dessen technical Repository. Mai 1822. S. 341.Wir haben zwar erst neulich einen Aufsaz des Hrn. White uͤber diesen Gegenstand im 3 Heft des VII. Bd. unseres polytechn. Journales mitgetheilt; allein die Sache ist zu wichtig, als daß sie nicht von allen Seiten beschaut und besprochen werden sollte. A. d. Ueb. Mit Abbildungen auf Tab. VII. Gill über Verminderung der Reibung an Maschinen. Die zwei vorzuͤglichsten Quellen aller Reibung und des hiedurch entstehenden Verlustes an Kraft bei den Maschinen sind die Abnuͤzung der Zaͤhne an ihrem Raͤderwerke, in Folge der unzwekmaͤßigen Form derselben, und das Reiben der Achsen auf ihren Lagern. Es ist von der hoͤchsten Wichtigkeit, den wirkenden Flaͤchen der Zaͤhne eines Rades, Triebstokes oder Zahnstokes etc. eine solche Form zu geben, daß sie, in Folge derselben, sich mit der hoͤchsten Leichtigkeit uͤber einander bewegen koͤnnen. Bei den Verfassern der verschiedenen Elementar-Werke finden wir eine unendliche Mannigfaltigkeit der widersprechendsten Meinungen uͤber die beßte Form der Zaͤhne zur Erreichung dieses wuͤnschenswerthen Zwekes. Die Franzosen, welche ihrem großen Mathematiker, Camus, in seinen uͤber diesen Gegenstand verungluͤkten Ideen folgen, verderben die Zaͤhne ihrer Raͤderwerke, und das große Ansehen des sel. Professors Robison hat, auch in England, uͤberall aͤhnliche Resultate herbeigefuͤhrt, wo sein irriges Sistem in Bezug auf diesen Gegenstand angenommen wurde. Es ist daher wahrlich hohe Zeit, daß man einmal zu richtigeren Ideen uͤber einen so hoͤchst wichtigen Gegenstand gelangt, und daß die Kraͤfte unserer Maschinen nicht mehr zum Verderben der Raͤderwerke derselben versplittert werden, statt daß man dieselben gehoͤrig zur Erreichung der verschiedenen Zweke, zu welchen sie bestimmt sind, anwendet. Wir glauben unserem großen Manufaktur-Lande einen wesentlichen Dienst zu erweisen, wenn wir uns bemuͤhen, durch Beschreibung der Methoden, deren sich unsere vorzuͤglichsten Mechaniker, Boulton und Watt, Bramah, Madslay etc. seit vielen Jahren mit dem beßten Erfolge, und mit der groͤßten Leichtigkeit bedienen, alle Streit-Fragen uͤber diesen Gegenstand beizulegen. Es gibt nur zwei krumme Linien, welche zu diesem Zweke taugen: die Cycloide und die Epicycloide. Die Cycloide entsteht durch die Linie, welche ein in dem Umfange eines Kreises befestigt gedachter Punkt waͤhrend der Bewegung des Kreises auf einer geraden Linie beschreibt, oder ein auf einer geraden Linie befestigter Punkt, welche sich auf einem Kreise bewegt. Diese Cycloide paßt fuͤr Zaͤhne der Raͤder, welche in Zahnstoͤke eingreifen, oder, in jenen Faͤllen, wo der eine Koͤrper sich in einem Kreise, der andere in einer geraden Linie sich bewegt. Professor Robison irrte sich, wo er glaubte, die Cycloide auf Zaͤhne von Raͤdern und Triebstoͤken anwenden zu koͤnnen, welche beide sich im Kreise bewegen; denn hier kann nur die Epicycloide angewendet werden. Diese Epicycloide entsteht durch jene Linie, welche ein in dem Umfange eines Kreises befestigt gedachter Punkt waͤhrend seiner Bewegung auf einem anderen Kreise beschreibt. Camus hat die Epicycloide fuͤr die Zaͤhne der Raͤder und Triebstoͤke gewaͤhlt; allein, durch einen ungluͤklichen Zufall, bildet er diese Linie nicht auf die einfachste, und von unseren beßten Mechanikern allgemein befolgte Weise, durch Umdrehung der Kreise der ersten Durchmesser der Raͤder und der Triebstoͤke auf einander, sondern er gibt sich die Muͤhe, die krummen Linien der Zaͤhne seiner Raͤder zwischen einem Kreise des ersten Durchmessers des Rades und einem anderen, dessen Halbmesser der Halbmesser des Triebstokes, und wieder umgekehrt eben so fuͤr seine Triebstoͤke zu erzeugen: er gibt sich also doppelt Muͤhe, einzig und allein um die Zaͤhne seines Raͤderwerkes zu verderben. Nachdem wir nun diese Hauptmißgriffe angedeutet haben, wollen wir zur Mittheilung eines solchen praktischen Unterrichtes uͤbergehen, durch welchen jeder nur etwas gebildete Arbeiter im Stande seyn wird, die Zaͤhne an den Raͤdern, Triebstoͤken und Zahnstoͤken auf die beßte und einfachste Weise zu verfertigen, so wie naͤmlich das Resultat vieljaͤhriger Erfahrung an großen Muͤhlwerken sie am vorteilhaftesten zeigte, indem sie eine Reihe von Jahren uͤber, waͤhrend sie gebraucht wurden, ihre urspruͤngliche Form nicht im Geringsten veraͤnderten, zum deutlichen Beweise, daß diese Form allein die geeignete ist. Im Jahre 1803, bald darauf, nachdem er Zeuge dieser wohlthaͤtigen Resultate war, hat der Verfasser mit Vergnuͤgen die Gelegenheit benuͤzt, die ihm der Herausgeber von Imison's Elements of Science et Art darboth, einen Zusaz zu dem Werke beizufuͤgen, das Imison urspruͤnglich unter dem Titel: The School of Arts herausgab: der Kupferstich war, nach der Zeichnung des Verfassers, von Hrn. Lowry gestochen, und hievon liegt hier ein genaues Contour bei. Fig. 1. Tab. VII. zeigt Theile eines Rades, und eines Triebstokes. AB ist die, durch punktirte Linien angezeigte Beruͤhrungs-Linie des Rades, und CD die Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes. Diese Beruͤhrungs-Linien gehoͤren den urspruͤnglichen Durchmessern an, nach welchen die Verhaͤltnisse und Groͤßen des Rades und des Triebstokes berechnet werden. Jene Theile der Zaͤhne, welche zwischen den Beruͤhrungs-Linien und den Raͤndern des Rades und des Triebstokes zu liegen kommen, muͤßen Halbmesser, oder zu Linien werden, welche von den Theilungs-Punkten in den Beruͤhrungs-Linien zu den Mittelpunkten des Rades und des Triebstokes gezogen werden. Die gekruͤmmten Theile uͤber den Beruͤhrungs-Linien, welche bis an das Ende der Zaͤhne reichen, muͤßen Theile von Epicysloiden seyn. Um diese zu erzeugen, lasse man zwei Bogen-Ausschnitte oder Theile von Kreisen, welche mit den Halbmessern der Beruͤhrungs-Linien gezogen wurden, auf einem ebenen Eichen- oder anderem Brette zeichnen, das nicht weniger als einen halben Zoll dik ist, und dann genau nach diesen krummen Linien saͤgen, oder auf irgend eine andere Weise in diese Form bringen. Man vergleiche Fig. 2 und 3. Die erste von diesen Figuren hat genau dieselbe Kruͤmmung mit der Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes CD, und die zweite dieselbe mit dem Rade AB. Man lasse hierauf schief in jedes derselben ein Loch bohren, das ungefaͤhr ein Viertelzoll von der Kante an einer Seite anfaͤngt, und an der Kante der gegenuͤberstehenden Seite sich endet. In jedes dieser Loͤcher muß ein Nagel bc eingetrieben werden, bis die Spize desselben unten etwas hervorragt, wie bei EE. Diese Spize muß dann zugefeilt werden, so daß sie genau in dem Umfange des Kreises bleibt, und gerade lang genug ist, um einen Eindruk auf irgend einer unter ihr gestellte Flaͤche hervorzubringen. Sie muß ferner zugerundet und kegelfoͤrmig gemacht werden, so, daß sie eine glatte ebene Linie zu zeichnen vermag. Nachdem man hierauf die Seiten oder kreisfoͤrmigen Kanten dieser Ausschnitte mit gepuͤlvertem Harze gerieben hat, befestige man den Ausschnitt Fig. 2, auf der Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes, und bringe den zeichnenden Stift des anderen Ausschnittes Fig. 3, nach und nach auf alle Theilungen der Zaͤhne in der besagten Beruͤhrungs-Linie. Man druͤke die Kante desselben dicht an die Kante des befestigten Ausschnittes, und lasse sie sich um dieselbe, ohne daß sie auf die eine oder auf die andere Seite glitscht, so lang herumdrehen, bis sie die fuͤr alle Zaͤhne des Triebstokes geeigneten krummen Linien gezeichnet hat. Man nehme hierauf den kleinen Ausschnitt von dem Triebstoke ab, und befestige den großen auf der Beruͤhrungs-Linie des Rades, und fahre fort, die krummen Linien der Zaͤhne des Rades mit dem zeichnenden Stifte in dem kleinen Ausschnitte genau auf dieselbe Weise, wie bei dem Triebstoke die Zaͤhne des Triebstokes beschrieben wurden, zu zeichnen. Die Zaͤhne an einem Senkungs-Triebwerke (bevel geer) koͤnnen gleichfalls zum Theile Halbmesser, zum Theile Epicycloiden seyn. Wir wollen nun die Methode zeigen, nach welcher die Epicycloide auf die Daͤumlinge (lifting-cocks or cams) bei Schmiede-Haͤmmern, und aͤhnlichen Maschinen, angewendet werden kann, wenn beide sich bewegende Koͤrper Kreisboͤgen beschreiben. Da in diesem Falle nur ein Zahn oder Daͤumling auf einmal wirkt, haben wir nur zwei Kreis-Ausschnitte zu bilden; den einen mit dem Halbmesser des Wellbaumes oder der Stelle, wo der Daͤumling auf das Schwanz-Stuͤk des Hammers zu wirken anfaͤngt (Fig. 4), und den anderen mit einem Halbmesser, der der Entfernung der Achse des Hammers von dem obigen Halbmesser gleich ist, wie AB. Man befestigt hierauf den Kreis-Ausschnitt CD auf die oben angegebene Weise auf einem Kreise von gleichem Halbmesser, welcher auf irgend einer schiklichen ebenen Flaͤche aufgezogen ist, versieht den anderen Ausschnitt, AB, mit einem zeichnenden Stifte, und beschreibt sodann, auf die oben angegebene Weise, die auf die hebenden Daͤumlinge geeigneten krummen Linien. Jener Theil des Schwanzes des Hammers, auf welchen sie wirken, braucht nur flach gemacht, und in eine Linie gebracht zu werden, welche durch beide Achsen laͤuft. Fig. 5 stellt Theile eines Zahnstokes und eines Triebstokes dar. CD ist der erste Durchmesser oder die Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes, und AB die Beruͤhrungs-Linie des Zahnstokes. Die Seiten der Zaͤhne des Triebstokes sind, von der Beruͤhrungs-Linie an, bis zu ihrem Grunde, wie Halbmesser geformt, wie in Fig. 1, und die Seiten der Zaͤhne des Zahnstokes unter der Beruͤhrungs-Linie sind gerade Linien, welche auf die Beruͤhrungs-Linie senkrecht stehen. Die gekruͤmmten Theile der Zaͤhne an dem Triebstoke, wie an dem Zahnstoke, werden in Form einer Cycloide auf folgende Weise gebildet. Man versieht sich mit einem Kreis-Ausschnitte von gleichem Halbmesser mit der Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes, und mit einem geraden Lineale. Beide muͤßen an ihren Kanten den zeichnenden Stift fuͤhren. Man befestige hierauf den Kreis-Ausschnitt auf der Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes, und zeichne alle die gekruͤmmten Theile der Zaͤhne des Triebstokes, indem man den zeichnenden Stift an die Kante des Lineales anlegt, und nach und nach in alle Theilungen der Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes bringt, und auf eine oder die andere Seite des Kreis-Ausschnittes, ohne zu glitschen, hinrollt. Man befestige ferner das Lineal auf der ersten Linie, oder auf der Beruͤhrungs-Linie des Zahnstokes, nehme den Ausschnitt von dem Triebstoke herab, bringe den zeichnenden Stift in die Eintheilungen der Beruͤhrungs-Linie des Zahnstokes, und rolle denselben, wie oben gesagt wurde, auf dem Lineale nach einer oder nach der anderen Seite so lang, bis auf diese Weise alle krummen Linien der Zaͤhne des Zahnstokes gezeichnet sind. Fig. 6 stellt Theile einer Stampfe in einem Pochwerke einer Pulver-Muͤhle oder Hanfbreche vor, und den Schaft derselben mit den Daͤumlingen. AB ist eine Linie, welche mit jenem Theile des Armes der Stampfe korrespondirt, auf welchen die hebenden Daͤumlinge zuerst wirken. CD ist die Beruͤhrungs-Linie der Achse, oder der Grund der krummen Linien, welche die Daͤumlinge bilden. In diesem Falle ist es nicht noͤthig, daß man sich die Muͤhe gibt, und Ausschnitte verfertigt. Man begnuͤgt sich damit, daß man einen Theil eines Kreises mit dem Halbmesser der besagten Beruͤhrungs-Linie auf irgend einem Brette beschreibt, und mehrere kleine Naͤgel oder Zweke in diesen Kreisbogen so einschlaͤgt, daß sie ungefaͤhr einen halben Zoll uͤber das Brett hervorragen. Dann befestigt man einen Faden an dem aͤußersten Nagel, und macht an dem anderen Ende desselben eine Schleife, in welche man einen zeichnenden Stift, oder einen Bleistift E stekt; man spannt diesen Faden straff an, und macht auf diese Weise aus ihm Tangenten auf den Bogen CD. Auf diese Weise wird der zeichnende Stift auf dem flachen Brette eine krumme Linie beschreiben, die ein Theil einer Cycloide, und die geeignete Form fuͤr die Daͤumlinge des Wellbaumes ist. Der Arm der Stampfe muß dort, wo der Daͤumling auf ihn wirkt, flach, und so gestellt seyn, daß, in dem Augenblike, wo der Daͤumling zuerst auf ihn wirkt, er in eine nach dem Mittelpunkte, des Wellbaumes hin gerichtete Linie zu liegen kommt. Wie man Patronen verfertigen kann, um sich die Anwendung der Cycloide und Epicycloide auf die Zaͤhne der Raͤder und Triebstoͤke zu erleichtern. Da es in jedem Falle langweilig, und in einigen Faͤllen sogar unmoͤglich ist, diese krummen Linien auf jedem Zahne eines Rades oder Triebstokes aufzuzeichnen, wollen wir hier eine leichte Methode angeben, wie man sich eine Patrone oder einen Muster-Zahn verfertigen, und diese Patrone mit Leichtigkeit nicht nur auf die großen Raͤder und Triebstoͤke von Muͤhlen, sondern auch auf die Zaͤhne der kleineren Raͤder an Baumwollen-Spinmaschinen, bei Stok- und Sakuhren etc. anwenden kann. Nachdem man die Halbmesser der Beruͤhrungs-Linien bestimmt, und mit denselben korrespondirende Ausschnitte vorgerichtet hat, nachdem man ferner noch die Hoͤhe und Tiefe der Zaͤhne bestimmt, und die Beruͤhrungs-Linien in Zaͤhne und in Raͤume getheilt hat, nimmt man, fuͤr Raͤder und Triebstoͤke, statt daß man die Ausschnitte unmittelbar auf die Raͤder und Triebstoͤke selbst auflegte, eine Messing- oder andere schikliche Metall Platte, aa in Fig. 7, und befestigt sie (mittelst Stiften, die durch Loͤcher in ihren Eken gestekt werden,) auf irgend einem flachen Brette, und beschreibt dann auf derselben mittelst eines Zirkels oder Stok-Zirkels die mit dem ersten Durchmesser oder mit der Beruͤhrungs-Linie, und den Spizen und dem Grunde der Zaͤhne korrespondirenden Linien. Man befestigt hierauf die korrespondirenden Ausschnitte auf ihren korrespondirenden Beruͤhrungs-Linien, und beschreibt mit dem in dem anderen Ausschnitte befestigten Stifte jenen Theil der Epicycloide, welcher von der Beruͤhrungs-Linie bis an die Spize der Zaͤhne reicht. Nachdem hierauf die befestigten Ausschnitte abgenommen wurden, zieht man von dem Anfange der krummen Linie in der Beruͤhrungs-Linie bis an den Grund der Zaͤhne einen Halbmesser; und, nachdem man die Metallplatte von dem Brette abgenommen hat, feilt oder formt man eine Kante derselben von b bis b genau nach diesen gezogenen Linien, und eben so die obere und untere Kante nach den darauf beschriebenen Kreisboͤgen. Das besondere Stuͤk von c bis cWir sehen nur ein c im Originale. A. d. Ueb. kann gleichfalls entfernt werden. Man nehme sodann ein Brett (oder, bei kleineren Werken) ein Stuͤk Metall von gehoͤriger Dike und Breite, und von solcher Laͤnge, daß es wenigstens uͤber zwei Zaͤhne reicht, beschreibe auf demselben einen Kreisbogen dd, dessen Halbmesser genau der Spize der Zaͤhne gleich ist, und nachdem man ein Ende desselben von b bis d gespalten hat, befestige man in diesem Spalte die obenerwaͤhnte Metallplatte mit jenem Theile, mit welchem sie uͤber die Linie bd hervorragt, wohl beachtend, daß sie so in den Spalt paßt, daß sie genau mit der Lage korrespondirt, in welcher sie erzeugt wurde; d.h., daß der Halbmesser der Patrone genau nach dem Mittelpunkte des Kreisbogens dd des so gespaltenen Stuͤkes Holzes hinsieht, und der aͤhnliche Bogen bd der Patrone mit diesem Bogen in Beruͤhrung steht. In dieser Lage muß sie sodann mittelst Loͤcher, die man durch beide Stuͤke bohrt, und vernietet, befestigt werden, und dadurch eine hervorstehende Schulter an jeder Seite der Patrone bilden, wie Fig. 8 zeigt. Wenn hierauf die Spizen der Zaͤhne nach ihrem gehoͤrigen Durchmesser zugedreht sind, darf man bloß die gehoͤrige Patrone an jede Theilung in ihrer ersten oder Beruͤhrungs-Linie anlegen, und, indem man zugleich die Schulter derselben auf den Spizen der Zaͤhne ruhen laͤßt, mittelst zweier Operationen (indem man naͤmlich mit den Seiten der Patrone abwechselt) die genaue Figur eines jeden Zahnes auf seine beiden Enden zeichnen, und die Zaͤhne hernach nach dieser Figur zuformen. Bei Zahnstoͤken hat dasselbe Verfahren Statt, nur mit der Ausnahme, daß hier auf der auf der Metallplatte gezogenen ersten oder Beruͤhrungs-Linie ein gerades Lineal befestigt werden muß, und dann muß jener Theil der Cycloide, welcher von der Beruͤhrungs-Linie bis an die Spize der Zaͤhne reicht, mittelst eines in dem Kreis-Segmente, welches mit der Beruͤhrungs-Linie des Triebstokes, der in den Zahnstok eingreift, korrespondirt, befestigten zeichnenden Stiftes erzeugt werden. Nachdem dieß geschehen ist, muß das Lineal abgenommen, und eine Linie unter rechten Winkeln von der Beruͤhrungs-Linie auf den Grund der Zaͤhne gezogen werden. Nachdem man hierauf die Kante der Metallplatte nach der besagten krummen und geraden Linie zugeformt hat, muß sie in eine Spalte eingepaßt werden, welche in ein Lineal von gehoͤriger Dike gemacht wird, um zu jeder Seite eine Schulter uͤbrig zu lassen, so daß, wenn sie, auf die Spizen der Zaͤhne des Zahnstokes gelegt wird, ihre urspruͤngliche Linie mit jener der Zaͤhne am Zahnstoke korrespondirt, wodurch, mittelst zweier Operationen, die Figur der Zaͤhne auf ihren Enden auf dieselbe Weise, wie die der Zaͤhne und Triebstoͤke, aufgezeichnet werden kann.