II. Kurze Mittheilung des von C. L. Althans entwikelten und beim Maschinenbaue durch die Erfahrung erprobten Systems fuͤr gezahnte Raͤder. Althans's System beim Maschinenbaue fuͤr gezahnte Raͤder. 1. Ueber die Theilung der Raͤder. a) Mit gußeisernen Zaͤhnen. Die Einheit des Maßstabes liegt fuͤr die Praxis am einfachsten im Durchmesser des Theilrisses. Bei einer einfachen Zusammenstellung der Raͤder, welche in einander greifen sollen, beruͤhren sich bekanntlich die Theilrisse derselben und die Durchmesser bedingen entweder die genaueren Lagerstellen der Achsen, oder es werden durch die Lagerstellen der Achsen und durch Verhaͤltniß der Raͤder die Durchmesser bestimmt. In beiden genannten am meisten vorkommenden und andern Faͤllen ist es fuͤr den praktischen Maschinenbau am bequemsten und einfachsten, wenn die Durchmesser der Raͤder durch die Einheit des Maßstabes in ganzen oder gebrochenen, jedoch moͤglichst einfachen Zahlen angegeben werden koͤnnen. Es sey die Einheit des Maßstabes fuͤr die Raddurchmesser Zoll, so ist z.B. fuͤr ein Rad von 36 Zoll Durchmesser mit 36 Zaͤhnen die Theilweite der Zaͤhne im Theilrisse π = 3,14159... in Zollen, und es wird im Theilmaßstabe Fig. 1. die Zahl, π, als Einheit fuͤr die Theilung angenommen, alsdann werden durch die Construction desselben darauf alle Theilweiten dem Maßstabe des Durchmessers (pro Zahn) proportional zu finden seyn. Fig. 2, 3 und 4. sind Bilder von verschiedenen Theilweiten mit 36 Zaͤhnen im ganzen Kreise, in einer Reihenfolge von 1/12, 2/12, 3/12... bis 18/12 Zoll Durchmesser pro Zahn in natuͤrlicher Groͤße. Diese Bilder sind so gezeichnet, daß kein Spielraum zwischen den eingreifenden Zaͤhnen bleibt, welchen man immer so gering als moͤglich annehmen muß. Je genauer die Ausfuͤhrung in der Theilung etc. ist, desto geringer kann derselbe seyn. Es muß daher die Bestimmung des Spielraumes dem uͤberlassen bleiben, welcher mit dem Grade der an einem oder dem andern Orte moͤglichen Genauigkeit der Ausfuͤhrung hinreichend bekannt ist. Außerdem sind in Fig. 3 und 4. z.B. auch zwei Bilder von den spaͤter erklaͤrten hoͤlzernen Zaͤhnen, a, b, mit ihren eingreifenden eisernen Zaͤhnen, c, d, punktirt angegeben, in Fig. 3. im Verhaͤltnis 15 zu 9. und in Fig. 4. im Verhaͤltniß 14 zu 10. Der Theilmaßstab hat fuͤr drei verschiedene Reihenfolgen, naͤmlich nach Achtel-, Zehntel- und Zwoͤlftel-Zollen Durchmesser pro Zahn fortschreitend, die zugehoͤrigen Theilweiten; und so kann man jedes andere beliebige Verhaͤltniß auf diesen oder einen aͤhnlich construirten Maßstab auftragen, wenn man die beliebig lange Mittellinie nach dem verlangten Verhaͤltnisse dergestalt eintheilt, daß fuͤr die Einheit in dieser Linie auf die senkrecht schneidende die Zahl (π = 3,14159... nach richtigem Zollmaß) aufgetragen wird. Fuͤr den praktischen Gebrauch duͤrfte ein solcher Maßstab auf Messing getheilt am zwekmaͤßigsten seyn. Es wird ferner zur Bestimmung der Zahnlaͤnge etc. die ganze Theilweite in 24 Theile, oder wie in diesem Maßstabe die eine Haͤlfte in 12 Theile getheilt. Davon nimmt man fuͤr genau zu gießende gußeiserne Zaͤhne 11 Theile zur ganzen Zahnlaͤnge, naͤmlich: 6 Theile vom Theilrisse bis an die Zahnwurzel und 5 Theile vom Theilrisse bis an das Zahnende. Die laͤngsten Zahnabbildungen in Fig. 2, 3 und 4. haben dieses Verhaͤltniß. In Fig. 2. ist aber das kuͤrzere Bild der Zaͤhne nach einem anderen Verhaͤltnisse gezeichnet, welches 5 Theile nach der Wurzel und 4 Theile nach dem Ende hin, also in der ganzen Zahnlaͤnge 9 Theile enthaͤlt. Dieses Verhaͤltniß gehoͤrt fuͤr solche Zaͤhne, welche auf einer Theilmaschine in vorher abgedrehte ungezahnte Radkraͤnze eingeschnitten werden und wegen der groͤßeren Genauigkeit der Zaͤhne mit jenen 9 Theilen eine hinreichende Laͤnge haben. Anmerkungen. 1) Es duͤrften in vielen Faͤllen fuͤr solche genau runde und eingeschnittene Raͤder auch wohl 8 Theile als ganze Zahnlaͤnge hinreichen. 2) Eine ausfuͤhrlichere Anleitung zur praktischen Construction der Zaͤhne u.s.w. muß ich mir zu einer passenderen Zeit vorbehalten. b) Ueber die Theilung fuͤr hoͤlzerne Zaͤhne, welche in gußeiserne Zaͤhne eingreifen sollen. Diese Raͤder mit hoͤlzernen Zaͤhnen erhalten wie gewoͤhnlich einen gußeisernen geloͤcherten Kranz, in welchen diese eingesezt werden. Sie erhalten aber zur Staͤrke (der Dike) 14 (bei kleiner Theilung auch wohl 15) Theile, wogegen die anderen eingreifenden gußeisernen Zaͤhne die uͤbrigen 10 (bei kleiner Theilung auch wohl 9) Theile von den 24 Theilen der Theilweite erhalten. Diese Vertheilung hat nicht allein den großen Nuzen, daß bei derselben Theilung die hoͤlzernen Zaͤhne staͤrker werden und eine mit den eingreifenden gußeisernen Zaͤhnen im besseren Verhaͤltniß stehende Staͤrke bekommen, sondern sie laͤßt auch im Kranze zwischen den Loͤchern (fuͤr die hoͤlzernen Zaͤhne) eine dem Kranze mehr passende geringere Eisenmasse zu, wodurch ein unnuͤzes Eisen-Gewicht am Kranze erspart wird und auch der Abguß solcher Radkraͤnze nicht so leicht Sakloͤcher bekoͤmmt. 2. Ueber die Breite der Zaͤhne. a) Von Gußeisen. Kraft, Geschwindigkeit und Durchmesser eines Rades muͤssen die Hauptgroͤßen seyn, welche die Breite der Zaͤhne bestimmen. Die Theilweite ist ebenfalls noch eine hierzu gehoͤrige Groͤße, welche jedoch nicht so willkuͤhrlich ist als jene, sondern auch selbst nach der Groͤße der Kraft und der des Raddurchmessers, etwas mehr oder weniger betragen kann. Uebrigens haͤngt sie aber auch von einer anderweitigen Beurtheilung und dem freien Willen des Mechanikers ab. Wenn die Anzahl Pferdekraͤfte Am Schlusse dieses Aufsazes enthaͤlt die zweite Anmerkung das Naͤhere uͤber die Bestimmung der Pferdekraͤfte., welche durch das Rad fortgepflanzt werden soll = p, die Anzahl Umgaͤnge desselben pro Minute = u der Durchmesser desselben (in Zollen) = d und n, diejenige gebrochene oder ganze Zahl (in Zollen) ist, welche (sub 1) das Maß des Durchmessers pro Zahn angibt; so ist die Zahnbreite nach der Haltbarkeit des sehr guten Saynerhuͤtten-Eisens berechnet (theoretisch) = n.p./u.d. Es wuͤrden naͤmlich die Zaͤhne bei dieser Breite und richtiger Theilung nicht brechen, aber sich bald abnuzen. Diese Formel ist demnach noch mit einem aus der Erfahrung genommenen Coefficienten zu versehen, um eine fuͤr den praktischen Gebrauch nuͤzliche Formel zu erhalten. Dieser Coefficient sey, A, so ist die Zahnbreite fuͤr den praktischen Gebrauch B = A n.p./u.d. Es ist der Coefficient, A, aber auch noch nach der Geschwindigkeit der Raͤder veraͤnderlich, weil der Verschleiß der Zaͤhne bei gleichem Druke und groͤßerer Geschwindigkeit schneller seyn wuͤrde, als bei einer langsamen Bewegung. Man kann nach meinen bisherigen Erfahrungen fuͤr gutes Gußeisen folgende Werthe fuͤr, A, zum praktischen Gebrauche annehmen. Zur leichteren Berechnung wird statt 1/2, 1, 1 1/2, 2, 2 1/2 u.s.w. Fuß Geschwindigkeit des Theilrisses pro Sekunde, eine einfacher zu berechnende Groͤße (u. d) in aͤhnlicher fortlaufender Reihe mit den zugehoͤrigen Werthen fuͤr A in folgender ersten Tabelle zusammengestellt: I. Tabelle. Textabbildung Bd. 32, S. 37 u pro Minute; d in Fußen und in Zollen; Der zugehoͤrige Coefficient b) Fuͤr Zaͤhne von Holz. Es sind hier die oben erwaͤhnten Zaͤhne von Holz gemeint, welche in gußeiserne Zaͤhne eingreifen, und bei den groͤßern Geschwindigkeiten weit zwekmaͤßiger sind, als wenn beide Raͤder gußeiserne Zaͤhne haben, indem sie viel sanfter und leichter gehen. Es laͤßt sich jedoch fuͤr den Uebergang keine Geschwindigkeits-Graͤnze angeben und muß nach den Umstaͤnden der freien Wahl des Mechanikers uͤberlassen bleiben. Bei den hoͤlzernen Zaͤhnen ist aber dafuͤr zu sorgen, daß die eingreifenden gußeisernen Zaͤhne recht glatt gearbeitete Angriffsflaͤchen bekommen, damit die hoͤlzernen Zaͤhne (oder Kaͤmme) von denselben nicht aufgefressen werden. Außerdem ist noch eine gute Qualitaͤt und Haͤrte des Holzes zu beachten, welches auch recht troken seyn muß. Uebrigens kann man die Zahnbreite nach derselben Formel berechnen und den Werth fuͤr, A, aus der ersten Tabelle etwa 1 1/2 bis zwei Mal fuͤr hoͤlzerne Zaͤhne nehmen. Es reicht aber auch in Betreff der Haltbarkeit der einfache Werth aus, wenn man einen etwas fruͤheren Verschleiß und fruͤher eintretende Erneuerung der hoͤlzernen Zaͤhne nicht achten will. Es bedarf wohl kaum der Erwaͤhnung, daß dieselbe Formel und Bestimmungsart des Coefficienten, A, auch fuͤr die erwaͤhnten geschnittenen Zaͤhne gelten. Anmerkung. Es waͤre zur Pruͤfung und etwaiger Berichtigung dieser 1sten Tabelle fuͤr, A, sehr nuͤzlich, wenn moͤglichst viele Beitraͤge von Erfahrungen an guten Maschinen in eine Sammlung eingeliefert und in dieser Beziehung zusammengestellt wuͤrden, welche demnaͤchst zur Pruͤfung dieser Tabelle dienen koͤnnten. Besonders wichtig sind hierzu alle Faͤlle, welche gezeigt haben, daß die Zaͤhne keine genuͤgende Dauer hatten, also etwas zu schmal waren. Uebrigens ist es dabei sehr nothwendig, daß alle etwa mitwirkende Umstaͤnde sorgfaͤltig beachtet und moͤglichst genau angegeben werden. Es kann z.B. eine unrichtige Theilung, oder zu weicher, auch schlechter Guß den zu fruͤhen Verschleiß verursachen etc. Auch ist nicht allein der Zeitraum, in welchem die Raͤder schon im Betriebe waren, hinreichend, sondern noch eine Angabe des Verhaͤltnisses nothwendig, wodurch der etwaige periodische Betrieb auf eine ununterbrochene Betriebszeit (Tag und Nacht durch) reducirt werden kann. Koͤnnen außerdem noch naͤhere Angaben uͤber das angewendete Gußeisen etc. gemacht werden, so kann dieses auch noch unter manchen Umstaͤnden bemerkenswerth seyn. Zum allgemeinen Besten bitte ich um gefaͤllige Mittheilung sowohl der uͤbereinstimmenden als abweichenden Erfahrungen, entweder durch die Verhandlungen des Vereins zur Befoͤrderung des Gewerbsfleißes in Preußen, oder durch Dr. J. G. Dingler's Polytechnisches Journal, um die daraus hervorgehenden Resultate demnaͤchst (nebst mehreren andern fuͤr den praktischen Gebrauch zur gelegenen Zeit noch naͤher zu bearbeitenden nuͤzlichen Gegenstaͤnden) in einer Zusammenstellung wieder mittheilen zu koͤnnen. Zu bemerken ist noch, daß die Raͤder, welche eine sehr befriedigende Dauer zeigen, oft ein zu großes Uebermaß in der Zahnbreite besizen koͤnnen, wodurch auch der daraus zu findende Coefficient, A, zu groß wird. Man findet, A, aus der Erfahrung, wenn man aus der Formel: B = A. n.p./u.d. A = B. u.d./n.p. entwikelt und die aus der erprobten Maschine zu nehmenden Zahlenwerthe B, Zolle (Preußisch oder Rheinlaͤndisch Maß) der Zahnbreite, u, Umgaͤnge des Rades pro Minute, d, Zolle-Durchmesser des Rades im Theilrisse der Zaͤhne, n, gleich dem Durchmesser d Zolle dividirt durch die Anzahl Zaͤhne des Rades, und p, die Anzahl Pferdekraͤfte, welche auf das Rad wirken, in diese Formel sezt und A nach derselben berechnet. Eine kurze Erklaͤrung der Haupt-Eigenschaften einer von mir erfundenen, zu Saynerhuͤtte bei Bendorf am Rheine ausgefuͤhrten und erprobten Raͤder-, Theil- und Schneidemaschine duͤrfte wohl hier am rechten Orte seyn. Die durchaus ganz neue Art Raͤder-, Theil- und Schneidemaschine enthaͤlt 29 verschiedene Theilungen (Theilringe) auf 3 Achsen, womit 3622 verschiedene Theilungen gemacht werden koͤnnen. Die angeschlossene II. Tabelle enthaͤlt bis 500 alle darauf zu theilenden Zahlen. Die hoͤheren Zahlen duͤrften fuͤr Raͤder selten vorkommen und sind hier nicht angegeben; deren Andeutung, wie uͤberhaupt eine mit vollstaͤndigen Zeichnungen begleitete ausfuͤhrliche Beschreibung dieser Maschine erst in einer spaͤtern dazu uͤbrigen Zeit (welche von meinen Dienstgeschaͤften abhaͤngt) geliefert werden kann. Diese hier ausgefuͤhrte Maschine, welche bis jezt noch die einzige der Art ist, mußte in einem beschraͤnkten Raume aufgestellt werden, welcher keine groͤßere Ausdehnung derselben erlaubt, daher die zu schneidenden groͤßten Raͤder nur bis 5, Fuß Durchmesser und 6 Zoll Radbreite in den Zaͤhnen reichen. Bei neuen Anlagen solcher Maschinen kann man diese Groͤße nach Belieben bis zu 10 Fuß Durchmesser und 12 Zoll Radbreite und noch weiter vermehren – sobald eine groͤßere Maschine der Art nuͤzlich erachtet wird. Eine einzige einfache Hobel-Schneide, von der Form des Zwischenraumes der Zaͤhne, hat z.B. das erste Proberad von Gußeisen mit 24 Zaͤhnen (1/8 Zoll Durchmesser pro Zahn) und ein noch groͤßeres (von derselben Theilweite) mit 97 Zaͤhnen, beide von 6 Zoll Zahn- oder Radbreite fertig geschnitten. Sie bedurfte waͤhrend der ganzen Arbeit nur einige Male an der Flaͤche vor der Schneide auf einem kleinen runden Schleifsteine nachgeschliffen zu werden. Die (vorher abgedrehten) zu schneidenden Raͤder koͤnnen von Stahl, Schmiedeeisen, Gußeisen oder Messing etc. seyn. Auch koͤnnen konische Raͤder auf der Maschine geschnitten werden. Getriebe, welche unmittelbar an ihrer Achse aus einem Stuͤke gedreht sind, koͤnnen so klein von Durchmesser geschnitten werden als man will. Die Feinheit der Theilung ist ganz beliebig und richtet sich nach dem Durchmesser und der verlangten Anzahl Zaͤhne. Die Raͤder werden auf die Theilmaschine mit der Achse, auf welcher sie abgedreht sind, gerade so mit dem Drehherz und Kernspize aufgespannt, wie auf eine Drehbank. Daß diese Theilmaschine auch eine große Genauigkeit geben muß, duͤrfte wohl die Einrichtung erwarten lassen, indem die groͤßte (berechnete) Theilbarkeit des Kreises auf derselben die Zahl 14'666'400 ist – wobei aber auch eine genaue Ausfuͤhrung der Maschine vorausgesezt wird. Es darf bei dieser Art die Zaͤhne einzuschneiden, noch bemerkt werden, daß die Hobelschneiden viel leichter und schneller in der erforderlichen genauen Form anzufertigen sind, und auch fuͤr Stahl, Schmiedeeisen und Gußeisen mehr Ausdauer haben, als die bei den bisher uͤblichen Theilmaschinen angewendeten Schneideraͤdchen (sogenannten Fresen). Uebrigens laͤßt sich aber auch noch außer der fuͤr diese einfache Schneide angebrachten Hobelvorrichtung, mit derselben Theilmaschine eine Schneidevorrichtung mit Schneideraͤdchen (Fresen) anbringen, so daß man nach Befinden der Umstaͤnde sich der einen oder der anderen Schneidevorrichtung mit den vollkommenen Eigenschaften der Theilmaschine bedienen kann. II. Tabelle. Textabbildung Bd. 32, S. 41 Anmerkungen. 1) Raͤder dieser Art, sowohl mit gegossenen als geschnittenen Zaͤhnen, werden auf dem hiesigen Huͤttenwerke von Gußeisen, dessen vortreffliche Eigenschaften sich durch die hier angefertigten Geschuͤze, Walzen fuͤr Eisen- und Blechwalzwerke und Maschinentheile aller Art etc. besonders ausgezeichnet haben, nach vorstehenden Grundsaͤzen auf Bestellung angefertigt. 2) Es ist fuͤr die Formel zur Bestimmung der Zahnbreite zu wissen nothwendig, wie viel Pferdekraͤfte das Rad fortzupflanzen hat. Bei Dampfmaschinen wird die Kraft derselben gewoͤhnlich nach Pferden bestimmt und ist dafuͤr eine bekannte Zahl; aber bei Maschinen, welche durch Wasserraͤder getrieben werden, duͤrfte hiernach wohl die Angabe einer allgemeinen, fuͤr den praktischen Gebrauch dienenden Formel zur Ermittelung der Anzahl Pferdekraͤfte (p) einen passenden Plaz finden. Es ist zwar der gute Effekt einer Maschine nicht allein von einer zwekmaͤßigen Einrichtung, sondern auch besonders noch von einer guten und sorgfaͤltigen Ausfuͤhrung abhaͤngig; und es kann daher der Effekt mit ein und demselben Wassergefaͤlle, nach Verhaͤltniß der Zwekmaͤßigkeit der Einrichtung und Guͤte der Ausfuͤhrung, sehr verschieden ausfallen. Man wird jedoch durch die Anwendung folgender Formel nicht leicht einen, fuͤr den Gebrauch der Raͤder nachtheiligen Fehler begehen, wenn die angewendeten Wasserraͤder auch nicht den fuͤr die Formel angenommenen gutenMan kann im Allgemeinen sagen: guten Effekt, es ist aber unter guͤnstigen Umstaͤnden noch ein groͤßerer Effekt moͤglich. Naͤhere Angaben hieruͤber duͤrften einer besonderen Bearbeitung dieses Gegenstandes vorbehalten bleiben. Effekt geben sollten. Bezeichnet man nach preußischen Pfunden und Fußmaß: Das Gewicht von einem Kubikfuß Wasser mit v = 66 Pf., Die Menge der Aufschlagewasser fuͤr den gewoͤhnlichen Betrieb der Maschine pro Secunde mit M im Kubikfuß, die durchschnittlich fuͤr den Betrieb brauchbare senkrechte Gefaͤllehoͤhe vom obern Wasserspiegel bis an die untere Radkante mit H Fuß, die Drukwasser und Fallhoͤhe bis an den Punkt im Wasserrade, wo der Wasserstrahl den Theilriß der Schaufeln trifft, mit h Fuß; so erhaͤlt man (fuͤr diesen Zwek hinreichend genau) die Anzahl Pferdekraͤfte P = 1/10 . M . (H = 3/5 h). hierbei ist der mechanische Effekt inclusive Reibung bis an das zu berechnende Rad angenommen pro Secunde und pro Pferdekraft = 660 (Pfund × Fuß). Der reine mechanische Effekt pro Secunde und pro Pferdekraft ist = 500 (Pfund × Fuß) preuß. Maß und Gewicht anzunehmen. Eine Mannskraft kann man (fuͤr Handmaschinen) nach mehreren Erfahrungen durchschnittlich = 1/5 Pferdekraft schaͤzen.