Mitteilungen über Herstellung und Eigenschaften der Treibriemen. Mitteilungen über Herstellung und Eigenschaften der Treibriemen. Die Schwierigkeit, geeignete mechanische Uebertragungsmittel als Verbindungsglieder zwischen den Energieerzeugern und den Arbeitsmaschinen herzustellen, wächst mit der Grösse der zu übertragenden Kräfte und der Geschwindigkeiten. Die Neuzeit mit ihren grossen Maschineneinheiten, und den besonders bei den Dynamos und Elektromotoren üblichen hohen Umdrehungszahlen, stellt gesteigerte Anforderungen an diese Maschinenelemente, die von grosser Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit eines Betriebes sind. Zu den wichtigsten und verbreitetsten Uebertragungsmitteln der drehenden Bewegung gehören die Treibriemen, die überall anwendbar sind, wo nur mässige Uebersetzungen bis höchstens 5 : 1 in Frage kommen, und wo der Platz für einen genügenden Wellenabstand zur Verfügung steht. Die grossen Vorzüge des Riemenbetriebes sind: Einfachheit der Anlage, verhältnismässig geringe Anschaffungs- und Unterhaltungskosten. geringe Anforderungen an Pflege und Wartung, leichte und schnelle Reparaturen, elastische Verbindung der Maschinen, guter Wirkungsgrad und verhältnismässig ruhiger und geräuschloser Lauf. Der Riemenantrieb bietet bei leichter Anpassungsfähigkeit an verschiedene Betriebsverhältnisse die Möglichkeit, von einer Haupttransmission aus in bequemer Weise beliebig viele Arbeitsstellen mit Energie zu versehen, wobei die Lage der einzelnen Wellen zueinander innerhalb gewisser Grenzen eine ganz beliebige sein kann. Als Nachteile stehen demgegenüber der grosse Raumbedarf und die Unmöglichkeit mit einem Vorgelege grosse Uebersetzungen zu erzielen; Uebersetzungen von mehr als 5 : 1 können nur auf Kosten der Lebensdauer, des Wirkungsgrades und der Betriebssicherheit ausgeführt werden. Handelt es sich um den Antrieb einer Gruppe von Maschinen durch eine gemeinsame Energiequelle, so kann man in einfachster Weise jede Maschine durch Anordnung von Fest- und Losscheibe ausrückbar antreiben. Ebenso kann durch Anordnung zweier konischer Riemscheiben eine Regulierung der Antriebsgeschwindigkeit erreicht werden. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 1. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 2. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 3. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 4. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 5. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 6. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 7. Bei richtiger Wahl des Riemenmaterials und der Abmessungen eignen sich Triebriemen für fast alle Betriebe, von den kleinsten bis zu den grössten Energieübertragungen und auch für feuchte, heisse und säurehaltige Räume. Die übliche Querschnittsform der Riemen ist das Rechteck; für besondere Arten des Riemenlaufes werden jedoch auch andere Querschnitte gewählt, die in der Hauptsache ein besseres Anschmiegen an die Scheibe und eine günstigere Verteilung der Spannungen über den Querschnitt bezwecken. Auf balligen Scheiben setzt der stärkere Riemen der Querbiegung, die zur innigen Anlage an die Scheibe nötig ist, einen beträchtlichen Widerstand entgegen, so dass der Riemen oft nicht in ganzer Breite anliegt. Um diesen Widerstand zu verringern, ohne gleichzeitig den Querschnitt zu vermindern, verstärkt man den Riemen nach Fig. 1 durch seitlich aufgenähte Streifen. Die Querschnittsform nach Fig. 2 ist unmittelbar der gewölbten Form der Scheibe angepasst und soll eine Querbiegung überhaupt nicht erforderlich machen; dieser Vorteil wird jedoch hinfällig, sobald die treibende Scheibe, wie dies fast immer angebracht ist, gerade gedreht ist. Im übrigen ist die Materialbeanspruchung bei der Abbiegung auf den Scheiben sehr viel ungünstiger und die Herstellung eines gleichmässigen Riemens von verhältnismässig kompliziertem Querschnitt zweifellos bedeutend schwieriger als diejenige eines einfachen flachen Riemens. Zweifelhaft erscheint deshalb auch der angebliche Vorteil derartig seitlich verstärkter Riemen, einen besonders ruhigen und geraden Lauf zu ergeben. Die Querschnittsformen nach Fig. 3 und 4 sind für gekreuzte und halbgekreuzte Riemen mit Rücksicht auf die eigenartige Beanspruchung derselben und die starke Dehnung der Seitenfasern zweckmässig. Die Grundbedingung eines günstigen Riemenbetriebes ist eine hohe Elastizität des Riemens, die wertvoller als eine grosse Zugfestigkeit ist. Es sollte nicht das Bestreben der Riemenfabrikation sein, einen Riemen von geringer Dehnung, einen „dehnungsfreien“ Riemen, sondern einen solchen von möglichst geringer bleibender, aber grosser elastischer Dehnung herzustellen: der vornehmste Gesichtspunkt der Riemenfabrikation. Ferner sollte der Riemen einen homogenen Querschnitt von gleicher und möglichst geringer Dicke haben, wozu als weiteres Haupterfordernis kommt, dass eine genügende Reibung zwischen Riemen und Scheibe vorhanden ist und auch im Betriebe erhalten bleibt. Dass der Preis die Wahl der Riemensorte beeinflusst und oft von ausschlaggebender Bedeutung ist, bedarf wohl kaum der Erwähnung. Hauptsächlich werden die folgenden Arten von Riemen verwendet: 1. Lederriemen; 2. Geweberiemen:a) Baumwoll-, Hanf-, Segeltuchriemen,b) Haarriemen,c) Gummi- und Balatariemen; 3. Geweberiemen mit Einlagen oder Umlagen; 4. Gelenkriemen; 5. Stahldrahtriemen. Die letzteren werden als Elevator- und Transportgurte verwendet. – Es mögen einige aussergewöhnliche Konstruktionen erwähnt werden, die meistens darauf hinauslaufen, die Zugfestigkeit der Riemen oder die Reibung auf der Scheibe zu erhöhen, die jedoch gewöhnlich einen wenig elastischen Riemen ergeben und deshalb wohl zu Transportgurten, nicht aber zu Treibriemen geeignet sind. Fig. 5 zeigt einen gummiimprägnierten Geweberiemen, dessen Kern durch eine Stahlbandeinlage gebildet wird. Der in Fig. 7 dargestellte Geweberiemen mit Metalldrahteinlage soll so aufgelegt werden, dass die Gewebeseite die Scheibe berührt. Andere Arten von Treibriemen bestehen aus einem Gewebe (englisches Leder oder Segeltuch), auf das von beiden Seiten eine Papierschicht gepresst ist, oder aus Gewebegurt und Leder, die nach Fig. 6 durch Leim, Gummilösung, Nähen oder auch Vulkanisieren verbunden sind. Ferner wird ein Riemen in den Handel gebracht, der aus Tuchlagen mit ledernen Umlagen resp. Zwischenlagen besteht. Dem Gewebe soll hier die Aufgabe der Kraftübertragung zufallen, während das Leder glatte und gut anliegende Laufflächen ergeben und dem Gewebe ausserdem Schutz gegen Beschädigungen gewähren soll. – Für schwere Betriebe und auch für feuchte Räume eignen sich Lederriemen, die aus hochkantig zusammengesetzten Lederstreifen bestehen, und die sowohl als Gliederriemen nach Fig. 8 wie auch als massive Riemen aus fest miteinander verbundenen Lederstreifen zusammengesetzt werden. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 8a. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 8b. Textabbildung Bd. 320, S. 8 Fig. 8c. Die Gliederriemen, die der Gallschen Kette nachgebildet sind, bestehen aus einzelnen Lederstreifen, die mittels durchgehender Bolzen gelenkig verbunden werden. Fig. 8a zeigt einen Riemen neuen Systems der Rheinischen Maschinenleder- and Riemenfabrik von A. Cahen-Leudesdorf & Co., Müfflheim-Rhein, der sich von den gewöhnlichen Gliederriemen nach Fig. 8b wesentlich dadurch unterscheidet, dass zur Verbindung zwei Stifte (Fig. 8c) verwendet werden, die in sinnreicher Weise durch kleine Lederglieder a (Fig. 8a) verbunden sind. Durch diese Teilung des Verbindungsstiftes wird die Beanspruchung desselben auf Biegung auf balligen Scheiben vermieden. Diese Riemen können auf beiden Seiten laufen; die Verbindung ist leicht und einfach herzustellen. Die ledernen Gliederriemen werden von genannter Fabrik normal in drei Grössen von 12, 16 und 19 mm Gliederhöhe angefertigt; als normale Beanspruchung wird 10 kg/qcm angegeben. Die einzelnen Lederstreifen der massiven Riemen werden durch eine besondere, verdeckt liegende Schnürung zusammengehalten. Die Herstellung der Treibriemen, Die Güte eines Treibriemens ist abhängig von der Beschaffenheit des Rohmaterials und von der Art der Verarbeitung desselben zum fertigen Riemen. Das Rohmaterial soll gleichmässig, dauerhaft, fest, geschmeidig und elastisch sein; Aufgabe der Verarbeitung ist es, diese Eigenschaften des Materials zu erhöhen, dauernd zu sichern und für den Zweck des Riemens nutzbar zu machen. Der Hauptgesichtspunkt der Riemenfabrikation muss die Herstellung eines elastischen Riemens sein. Wesentlich sind ferner ein überall gleicher, homogener Querschnitt sowie gleiche Festigkeit und Dehnbarkeit und endlich auch die Wahl solcher Riemenverbindungen, die den Riemen möglichst wenig steif und schwer machen. 1. Leder-Riemen. Zur Herstellung eines guten Lederriemens ist eine sorgfältige Auswahl des Hautmaterials, eine gute Gerbung und die sorgsame Zusammenstellung gleichartiger Hautteile zu einem Riemen erforderlich. Die grösste Einfuhr von Häuten findet aus Süd-Amerika statt; jedoch sind diese Häute nicht zu Treibriemen zu verarbeiten, da sie mit Brandzeichen behaftet und die gebrannten Stellen unbrauchbar sind (so oft das Vieh den Besitzer wechselt, wird es gebrannt.) Es gelangt daher fast ausschliesslich europäische Haut zur Verwendung, und zwar ist diejenige der Bergviehrasse infolge ihrer festen, kernigen Struktur die geeignetste. Je nach der gewünschten Riemendicke können Kuh- oder Ochsenhäute verwendet werden, welche letzteren den Kuhhäuten jedoch an Festigkeit und Elastizität bedeutend überlegen sind. Stierhäute sind ganz von der Verarbeitung ausgeschlossen, da sie ein ungleich dickes, grobfaseriges, mürbes und unelastisches Material ergeben. Aehnlich verhalten sich die indischen und javanischen Büffelhäute, welche infolge ihres billigeren Preises teilweise zu Treibriemen verwendet werden, aber zu verwerfen sind. Die Zerreissfestigkeit der Stier- und Büffelhäute ist zwar bei gleicher Gerbung grösser als die der Ochsenhaut, ihre Elastizität ist jedoch bedeutend geringer. Die Kerntafel der Ochsenhaut, die allein ein wirklich geeignetes Riemenmaterial liefert, ist nach Beseitigung aller für Riemen unbrauchbaren Teile (Kopf, Hals und Flanken) bis 1,50 m lang und bis 1,40 m breit. Der Mittelrücken zeigt einen etwa 200 mm breiten Streifen von etwa 5 mm Dicke. Nach den Seiten wächst die Dicke und erreicht etwa 400 mm von der Mittellinie ihren grössten Wert von 8–9 mm (Fig. 9). Nur die Mittelrückenbahnen ergeben ganz gleichmässig dicke Riemen und besitzen ausserdem eine weit höhere Elastizität als die Seitenbahnen. Sie zeichnen sich vor diesen auch dadurch aus, dass ihre Elastizität an allen Stellen fast genau gleich ist, während diejenige der Seitenbahnen sehr verschieden ist, jenachdem die betreffenden Stücke der Mitte, dem Hals- oder dem Schwanzende der Bahn entnommen sind. Einfache Lederriemen für höhere Anforderungen sollten dementsprechend nicht dicker als 5 mm, höchstens aber 6,5 mm gewählt werden, doppelte 10–12 mm dick. Textabbildung Bd. 320, S. 9 Fig. 9. Textabbildung Bd. 320, S. 9 Fig. 10. Durch die Anforderungen der Käufer, die auf einen dicken Riemen Wert legen, werden die Riemenfabrikanten häufig gezwungen, möglichst dicke Riemen anzufertigen oder gar durch starke künstliche Schwellung sehr dickes Leder herzustellen, das jedoch mürbe und schwammig ist. Wie bereits hervorgehoben wurde, ist es zur Verminderung der Riemenbiegungsarbeit und zur Erzielung einer innigen Anlage an die Scheibe erwünscht, möglichst dünne Riemen zu benutzen, so dass die Mittelrücken auch in dieser Beziehung die besten Riemen ergeben. Die Ausnutzung des Leders ist für den einfachen' Riemen die günstigste, wie auch die später folgenden Tabellen über die Leistungsfähigkeit der Riemen zeigen. Walrossleder, welches ebenfalls, wenn auch verhältnismässig selten zur Riemenfabrikation Verwendung findet, zeigt Stärken bis über 20 mm. Die Haut hat roh die grösste Festigkeit, ist in diesem Zustande jedoch wenig elastisch, schmiegt sich der Scheibe nicht an, wird mit der Zeit spröde und ist dem Verderben ausgesetzt. Sie wird deshalb vor der Verwendung dem Gerbprozess unterworfen, welcher ihr die für Riemenbetrieb erforderlichen Eigenschaften der Elastizität und Dauerbarkeit verleiht. Durch die Aufnahme der Gerbstoffe werden die tierischen Häute biegsam, geschmeidig und vollkommen widerstandsfähig gegen Fäulnis. Die Art der Gerbung bildet nächst der Güte der Rohhaut den wichtigsten Faktor für die spätere Beschaffenheit der Riemen und beeinflusst im übrigen auch wesentlich die Preise derselben. Als Gerbstoffe werden sowohl Pflanzenstoffe wie auch Mineralien benutzt, und man unterscheidet nach dem verwendeten Gerbmaterial die Lohgerbung, welche mit vegetabilischen Gerbstoffen erfolgt, und die Mineralgerbung, die anorganische Verbindungen verwendet, und dementsprechend bezeichnet man die Riemen der ersten Klasse als lohgare, die der zweiten als mineralgare Riemen. Wie bekannt, enthalten die Blätter, das Holz, die Rinde und auch die Früchte vieler Pflanzen Gerbstoff oder Gerbsäure – so ist z.B. in der Eichenrinde und in den Galläpfeln die wichtige Eichengerbsäure enthalten –, die aus den genannten fein gemahlenen Stoffen durch Aether oder Alkohol extrahiert werden kann. Die wichtigsten Gerbmaterialien sind die Eichen-, Fichten- und Weidenrinde sowie die australischen Mimosenrinden. Von mineralischen Gerbstoffen gelangen hauptsächlich Alaune, an deren Stelle in unserer Zeit vielfach Aluminiumsulfat gebraucht wird, und Chromverbindungen zur Verwendung. Es gibt zwei Arten der Lohgerbung, die als Gerbung alter Art und als Schnellgerbung bezeichnet werden. Die besten Riemen werden durch die Eichenlohgerbung nach alter Art erhalten; jedoch wird reine Eichenlohgerbung für Riemenleder der hohen Kosten wegen nur in verschwindend kleinem Umfange angewendet. Die alte Gerbung gerbt mit schwachen Brühen langsam an, bringt die Häute dann in Gruben mit dem Gerbstoff zusammen und lässt sie den Gerbstoff langsam aus dem Gerbmaterial aufsaugen. Diese Art der Gerbung erfordert lange Zeit, mehrere Jahre, und ist deshalb sehr teuer. Durch die langsame Gerbung erhält das Leder jedoch erhöhte Festigkeit, Geschmeidigkeit und Elastizität, da die Poren der Haut nicht übermässig mit dem Gerbstoff angefüllt werden. – Die Schnellgerbung extrahiert zunächst den Gerbstoff und bringt die Häute in diese Extrakte, die Aufnahme des Gerbstoffes noch durch Bewegung und Erwärmung beschleunigend. Diese Art der Gerbung ist naturgemäss sehr viel billiger, sie ergibt jedoch ein stark dehnendes und brüchiges Leder, das für Treibriemen weniger geeignet ist. Die niedrigste Stufe unter den mineralgegerbten Riemen nehmen die Rohhautriemen ein, die aus ganz schwach alaungegerbten und dann mässig gefettetem Leder hergestellt sind. Sie stehen von allen Ledern der rohen, ungegerbten Haut am nächsten und besitzen ihren Vorzug: eine grosse Zerreissfestigkeit, aber auch ihre Nachteile: Sprödigkeit, geringe Elastizität und geringe Widerstandsfähigkeit gegen Oele, Nässe, Hitze usw. Diese Riemen werden brüchig, sobald durch die Einwirkung der Feuchtigkeit oder der Hitze der Alaun und das Fett verdrängt sind. Auf sehr viel höherer Stufe steht die Chromgerbung, die in neuerer Zeit vielfach Anwendung findet und ein festes, geschmeidiges und dabei gegen Wärme, Feuchtigkeit und chemische Einflüsse widerstandsfähiges Leder ergibt. Die Gerbung erfolgt durch Fixiren unlöslicher Chromverbindungen in den Poren der Haut. Chromgegerbte Riemen haben schon grössere Verbreitung gefunden und dürften die eichenlohgaren Riemen noch weiter verdrängen, zumal sie billiger als diese sind. Vor der Verarbeitung zu Treibriemen bedürfen die Häute noch einer sorgfältigen Vorbereitung und Auswahl, welche durch die natürliche Beschaffenheit derselben bedingt werden. Die Haut ist sackförmig gewachsen und hat – wie oben gezeigt ist – an ihren verschiedenen Stellen nicht nur eine sehr verschiedene Dicke, sondern auch vor allem ausserordentlich verschiedene Festigkeit und Elastizität, worauf beim Zerschneiden der Tafel besondere Rücksicht genommen werden muss, um Bahnen zu erhalten, deren Querschnitt überall gleiche Dicke und gleiche Festigkeitseigenschaften aufweist. Entsprechend dem in Fig. 9 gezeigten Querschnitt der Haut wird dieselbe parallel der Wirbelsäule in fünf Teile geschnitten (Fig. 10), die untereinander an Dicke und Festigkeit verschieden sind. Da diese Teile gemäss der ursprünglichen Form der Haut stets mehr oder weniger krumm sind und, ohne weiteres zu Riemen verarbeitet, schief laufende Riemen von verschiedener Dehnung geben würden, so werden sie zunächst gestreckt, um eine gerade Form zu erhalten und ihre bleibende Dehnung zu verlieren. Zu diesem Zwecke werden die eingeweichten Bahnen in nassem Zustande auf sogen. Streckbrettern mittels Schrauben über die im Betriebe vorkommende Beanspruchung hinaus angespannt und darauf in gespanntem Zustande getrocknet. Aus diesen so vorbereiteten Teilen werden alsdann die gewünschten Breiten geschnitten. Für einen tadellosen Riemen ist es nun unbedingt erforderlich, dass alle Bahnen desselben aus gleichgelagerten Hautteilen entnommen werden, so dass jede Haut für einen Riemen nur je zwei Bahnen ergibt. Riemen für Dynamomaschinen, Elektromotoren und andere schnellaufende Maschinen sowie auch breitere Hauptriemen erfordern eine besondere Sorgfalt der Herstellung, da an ihre Elastizität und Gleichförmigkeit erhöhte Anforderungen gestellt werden. Es wird deshalb hier noch die Vorsicht gebraucht, den Riemen so zu schneiden, dass Riemenmitte und Mitte der Haut zusammenfallen, damit der Riemen an allen von der Mittellinie gleich weit entfernten Stellen gleiche Dicke und gleiche Beschaffenheit der Fasern hat und demnach so gerade und ruhig läuft, wie dies praktisch überhaupt erreichbar ist. Die einzelnen aus dem Kern geschnittenen Bahnen haben je nach der Dicke eine Länge von 1,25–1,50 m. Ihre Enden werden von Hand mit dem Lederhobel oder auch mittels Maschinen abgeschrägt (ausgeschärft) und dann zusammengeleimt (gekittet), worauf die Leimstelle zur Erzielung einer guten Verbindung zwischen Pressbacken zusammengepresst wird. Für alle ganz trocken laufenden Riemen genügt die Leimung der Verbindungen, die in diesem Falle dauerhafter als andere Verbindungen ist. Meistens werden die Leimstellen aber noch mit Pechdraht, fettgaren Nähriemen oder Kupferdraht genäht oder auch mit kupfernen Nieten genietet. Da das Durchnähen den Riemen schwächt, so soll derselbe weniger ausgeschärft werden als beim einfachen Leimen; die Verbindungsstellen werden dicker und steifer als bei nur geleimten Riemen. Für 1 qcm Riemenquerschnitt sollen 15 bis 25 qcm Leimfläche gerechnet werden, wonach die Verbindungsstellen der Riemen etwa 200 bis 400 mm lang werden. Die Zugfestigkeit der Leimstellen beträgt nach Bach 20 bis 30 v. H. weniger als diejenige des vollen Riemens. Die Lederriemen werden als einfache Riemen bis 8 mm (grösste Dicke der gegerbten Ochsenhaut), als doppelte bis 16 mm und als drei- und vierfache bis 30 mm dick hergestellt. Einfache Riemen werden aber zweckmässigerweise – wenigstens für wichtigere Zwecke – nur 5 mm, höchstens aber 6,5 mm, doppelte 10 bis 12 mm stark gewählt, da die Bahnen des Mittelrückens gegenüber den dickeren der Seitenstücke die wesentlichen Vorteile einer bedeutend höheren Elastizität und geringer Dicke bieten, und da im übrigen die Festigkeit des Mittelrückens soviel höher ist, dass die Gesamtzugfestigkeit des dünnen Mittelrückenriemens annähernd ebenso gross ist wie diejenige des 8 bis 9 mm dicken Riemens aus den Seitenteilen der Haut. Mehrfache Riemen werden hergestellt, indem eine entsprechende Anzahl von Lederlagen aufeinander geleimt und vernäht wird, und zwar werden die Riemen am besten so zusammengelegt, dass die Fleischseiten einander berühren, die Haarseite in diesem Falle also Laufseite wird. Bei diesen mehrfachen Riemen erscheint es zweckmässig oder gar notwendig, die Nähriemen auf der Laufseite in Nuten zu versenken und fest in diese Vertiefungen einzuwalzen. Auf diese Weise wird einmal einem starken Verschleiss der Binderiemen vorgebeugt und ferner verhindert, dass der Riemen nur mit den vorstehenden Fäden die Scheibe berührt, im übrigen aber nicht anliegt. Der auf Länge zusammengefügte Riemen soll vor dem Gebrauch noch mehrere Tage mit einer Belastung von etwa der dreifachen Grösse der Nutzbelastung gedehnt werden, wobei sich noch eine beträchtliche bleibende Dehnung bis zu 5 v. H. ergibt. Dieses Strecken dient zugleich zur Kontrolle der Leimstellen. Die Herstellung eines sehr breiten Riemens von vollkommen gleichmässiger Beschaffenheit und geradem Lauf bietet selbstverständlich sehr viel grössere Schwierigkeiten und gestaltet sich verhältnismässig teurer als die Anfertigung schmaler Riemen. Nach dem jetzigen Stande der Riemenfabrikation erscheint es zulässig, einfache Lederriemen bis zu 1 m Breite herzustellen; jedoch wird man im allgemeinen nicht gern Riemen von mehr als 500 bis 600 mm Breite verwenden und nötigenfalls lieber mehrere Riemen wählen. Wie aus dem Gesagten hervorgeht, ist zur Fabrikation guter Ledertreibriemen ein sehr grosses Lederlager erforderlich, da ja schon zu einem längeren Riemen eine grössere Anzahl Häute verarbeitet werden muss. (Fortsetzung folgt.)