Ueber Constructionsverhältnisse von Fallblöcken der Dampfhämmer. Mit Abbildungen auf Tafel 21. Ruchholz, über Fallblöcke der Dampfhämmer. Emil Ruchholz veröffentlicht in der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1877 S. 169 die Resultate angestellter Vergleiche von Fallblöcken einer grössern Anzahl ausgeführter Dampfhämmer mit dünner Kolbenstange, wovon wir hier das Wesentlichste mittheilen. Die Betrachtungen gelten fast ausschliesslich nur für solche Hämmer, welche durch Schmieden von Stahl stark beansprucht werden, wie dies bei dem Verarbeiten der Bessemerstahlblöcke der Fall ist. Die Bedingungen, welche ein Hammerbär zu erfüllen hat, sind der Hauptsache nach folgende: 1) muss derselbe das nöthige Fallgewicht herstellen, 2) das Werkzeug oder den Kern fassen, 3) das Werkzeug in einer bestimmten Bahn, d.h. lothrecht führen, 4) den Angriffspunkt der Kraft (die Kolbenstange) fassen. Nimmt man das Gewicht von Hammerkern und Kolbenstange sammt Kolben im Mittel mit ¼ des Fallgewichtes an, und bezeichnet Gk das gesammte Fallgewicht, Pk das Bärgewicht, so ist P = 0,75 G. Bei der Befestigung des Hammerkernes am Bär sind Einfachheit und leichte Lösbarkeit Hauptbedingungen. Die Construction mit schwalbenschwanzförmigen Zapfen ist häufiger in der Praxis zu finden als jene mit rundem Stiel, obwohl letztere die vortheilhaftere zu sein scheint, da die Bearbeitung des Schwalbenschwanzes nicht so einfach und leicht, als dies beim Stiel der Fall ist. Der schwalbenschwanzförmige Zapfen ist wohl weniger dem Brechen ausgesetzt, weil der Bruchquerschnitt grösser als beim runden Stiel ausfällt. Dagegen werden die Nasen am Bär stark beansprucht einestheils durch den Keil, anderntheils aber können bedeutende Inanspruchnahmen stattfinden, wenn die Fläche des Kernes einseitig oder nur in der Mitte aufliegt. Fig. 7 Taf. 21 zeigt eine Construction, welche dies zu vermeiden sucht. Es sind hier die Nasen am Stöckel, so dass beim Festkeilen desselben nur dieser stark beansprucht wird. Fig. 8 bis 10 Taf. 21 zeigen die gewöhnliche Befestigungsart mit einem Keil, während bei Fig. 11 zwei Keile angewendet sind. Einen dieser Keile gestaltet man gewöhnlich als Beilage mit Nasen an den Enden, um eine Verschiebung des Kernes nach vor- und rückwärts aufzuheben. Zweck dieser Anordnung ist, eine seitliche Verschiebung des Stöckels zu ermöglichen für den Fall, in welchen die Schabotte sich seitlich verschoben hat. Die Fig. 12 bis 17 Taf. 21 zeigen die Anordnung mit einem Stiel, wobei die Befestigung durch einen Keil erfolgt. Der Bär wird hier insofern günstiger beansprucht, als man ein Ausreissen des Keilloches nicht zu fürchten hat; dagegen wird der Kern stark in Anspruch genommen, namentlich wenn der Keil nicht gleichmässig aufliegt. Die Führung des Bars zwischen den Ständern bildet einen der wesentlichsten Punkte der ganzen Hammerconstruction. Vor allen Dingen ist hier erforderlich, dass der Hammerbär ein genügendes Stück in den Führungen bleibt, wenn er seine tiefste Stellung einnimmt. Bei seitlichem Aufschlagen (Fig. 7) entsteht ein Moment, welches den Hammerbär um a zu drehen sucht; dieses Bestreben wird durch den Widerstand bei e aufgehoben. Letzterer aber wird um so kleiner, je grösser die Entfernung  ac ist. Es werden daher die Führungen um so weniger leiden, je länger der Bär ist. Die Mehrzahl der in den Vergleich gezogenen Beispiele lässt den Hammerbär in der tiefsten Stellung so weit aus den Führungen treten, dass die Unterkante derselben die Länge von Bär und Stöckel nahezu halbirt. Skizzen von grossen englischen Hämmern zeigen die Unterkante der Führungen noch tiefer gelegt. Als bewährtes Verhältniss kann man wohl setzen, dass die Führungsunterkante die Länge von Bär und Stöckel halbiren soll. Als mittlere Verhältnisse ergeben sich für die Dimensionen des Bärs: L\ddot{a}nge\ L:Breite\ B:Dicke\ D=9:4:3, womit sich für P=0,75\,G, wenn L, B und D in Millimeter ausgedrückt sind, ergibt: L=90\sqrt[3]G, B=40\sqrt[3]G, D=30\sqrt[3]G, welche Verhältnisse für Hämmer über 5t gut passen, für kleinere Hämmer aber einer Berichtigung bedürfen, wenn nicht schon Höhlungen und sonstige constructive Formen ein leichteres Gewicht ergeben. Dieselben stimmen mit Fig. 15 und 16 ziemlich überein, und haben sich Hämmer nach dieser Construction bei bedeutender Inanspruchnahme gut bewährt. In Fig. 8, 9, 12 und 13 sind diese Verhältnisse punktirt angedeutet. Bei dem Hammerbär Fig. 12 und 13 hatte das Hammergerüst bedeutend zu leiden; bei jenem Fig. 8 und 9 überschreiten die Längendimensionen und suchen die Führung noch dadurch zu verlängern, dass die Stopfbüchse zwischen zwei den Bär verlängernde Lappen tritt. Schöner und constructiver ist derselbe Zweck in Fig. 12 bis 17 erreicht, indem hier für die Stopfbüchse eine cylindrische Aussparung angebracht ist. Die Führungen an den Ständern findet man meist unnützer Weise nach oben zu lang. Für diese genügt als Länge vollständig der grösste Hub. Es tritt dann der Bär nach unten ⅖ aus den Führungen und bleibt in der höchsten Stellung noch mit ⅖ zwischen denselben, wenn die Höhe des Hammerkernes mit ⅕ der ganzen Bärlänge angenommen wird. Es erübrigt noch die Befestigung der Kolbenstange am Bär. Beim Niedergang des Hammers entsteht hier ein Stoss zwischen Kolbenstange und Bär, bei welchem die lebendige Kraft der Stange sammt Kolben vernichtet wird. Dieser Stoss wirkt auf Zerstörung der untern Fläche der Kolbenstange und der zugehörigen Fläche des Bars. Um die Zerstörung dieser Flächen möglichst lange zu verhüten, wird man daher gezwungen sein, den Stoss hier elastisch zu machen, oder die Rächen derart zu vergrössern, dass eine statthafte Abnutzung eintritt. Um diese Verbindung elastisch zu machen, ist viel versucht worden, doch alles ohne Erfolg. Eine der einfachsten Befestigungen gibt die nach unten schwach verjüngte, durch einen durchgehenden Keil mit dem Bär verbundene Kolbenstange. Hier wird bei jedem Schlage die Kolbenstange bei dem Querschnitte durch das Keilloch gestaucht, bis der Bruch eintritt. Eine Verstärkung der ganzen Stange, um diesen Querschnitt gross genug zu erhalten, ist zwecklos, weil mit der Verstärkung auch das zerstörende Moment grösser wird. Entschieden fehlerhaft ist es, die Stange hier abzusetzen; richtiger ist es, sie unten zu verstärken, so lass durch das Keilloch keine Schwächung eintritt. Doch wird man bei Hämmern mit Oberdampf auch hiermit noch schlecht auskommen, besonders wenn der Bär eine durchgehende Oeffnung für die Bohrstange hat, wie bei den mit runden Stielen eingesetzten Kernen Fig. 12 und 15. In anderer Weise ist die Aufgabe in Fig. 8 gelöst; hier ist die Kolbenstange in rationeller Weise unten verstärkt und durch zwei Streifkeile gehalten. Man hat hierbei nur darauf zu sehen, dass die Belastung der Keile 10k auf 1qmm nicht übersteigt. In Fig. 12 und 15 ist die Stange unten gleichfalls verstäkt, aber am untern Ende kugelförmig abgedreht. Mit dieser Kugelfläche stützt sich die Stange auf ein Stahlstück, oberhalb der Verstärkung liegt sie passend an zwei durch einen Ring zusammen gehaltene Backen. Fig. 18 Taf. 21 zeigt die Ausführung dieser Verbindung für den in Fig. 15 gezeichneten Fallblock in 1/20 u. G. Trotz der vielen Theile, welche diese Anordnung bedingt, hat dieselbe doch eine grosse Haltbarkeit gezeigt und ist ganz besonders günstig für die Inanspruchnahme der Kolbenstange, indem sich unten die Kugel der Stangenrichtung gemäss verdreht, wenn sich die Kolbenstange oben biegt. Kolbenstangenbrüche sind häufig, wenn der Bär kurz, also schlecht geführt, und wenn die Stange fest eingekeilt ist. Bezüglich der Beanspruchung der Kolbenstange ergibt sich angenähert, wenn G' das Kolbenstangengewicht sammt dem des Kolbens, V die Geschwindigkeit von G' beim Aufschlagen, s die Zusammendrückung der Kolbenstange, P' den grössten stattfindenden Druck zwischen Stange und Unterlage bezeichnen und absolut feste Unterstützung vorausgesetzt wird, da P' von O bis P wächst: 1/2\,P's=1/2\,MV^2,\;M=\frac{G'}{g},\;\frac{V^2}{2}=gh,\;1/2\,P's=G'h. Ist E der Elasticitätsmodul der Stange, l deren Länge, f deren Querschnitt, so ist s:l=\frac{P'}{f}:E oder s=\frac{P'l}{fE}, daher 1/2\,P'^2\,\frac{l}{fE}=G'h oder P'=\sqrt{\frac{2\,G'hfE}{l}}. Für die Stange Fig. 18 ist h=1700, wozu die Wirkung des Oberdampfes noch mit 1m kommt, f=10387^qmm, G'=350^k, E=20000, l=2700. Es wird P=381500^k und ergibt sich ein Flächendruck von 9k auf 1qmm, welche Beanspruchung ziemlich der Wirklichkeit entsprechen dürfte. Durch das Antreiben der Keile werden nämlich schon ziemlich bedeutende Spannungen hervorgerufen, daher die Nachgiebigkeit der Schabotte wohl ausser Betracht bleiben kann.