Entwicklung und gegenwärtiger Stand der modernen Hebezeugtechnik. Von K. Drews, Oberlehrer an der Königl. höheren Maschinenbauschule in Posen. (Fortsetzung von S. 324 d. Bd.) Entwicklung und gegenwärtiger Stand der modernen Hebezeugtechnik. Einzelteile von Hebezeugen. An dem mechanischen Teil der Hebezeuge hat sich in den letzten Jahren wenig geändert. Die Frage, ob Schneckengetriebe oder reiner Stirnräderantrieb zweckmäßiger sei, ist unentschieden geblieben. Unsere hervorragendsten Hebezeugfirmen verwenden beide Uebersetzungsarten. Bei dem Hubwerk von Drehkranen findet man jedoch in der Regel reinen Stirnräderantrieb. Man sucht hier mit einem einzigen Vorgelege auszukommen; Räderpaare mit Uebersetzungen von 1 : 8 und darüber sind nicht selten. Diesem Bestreben kommen die Elektrizitätsfirmen durch den Bau von Kranmotoren mit niedriger Umlauf zahl entgegen. Bei Aufzugswinden dürfte indes das Schneckengetriebe als Uebersetzungsmittel die Regel sein. Jedenfalls hat letzteres nicht zu unterschätzende Vorteile gegenüber Stirnräderübersetzung. Es nimmt weniger Raum ein als diese; läuft geräuschlos und sanft; die Beschleunigungs- und Verzögerungsarbeiten sind geringer; es ist daher als Uebersetzungsmittel bei schnellaufenden Motoren am Platze. Als Nachteil des Schneckengetriebes wird sein niedriger Wirkungsgrad angegeben. Bei sorgfältiger Werkstattarbeit Kugellagerung der Schneckenwelle, Baden in Oel und genügend großem Steigungswinkel dürften beträchtliche Unterschiede in den Wirkunsgraden beider Uebersetzungsarten kaum vorhanden sein. Denn Versuche haben ergeben, daß bei genügend hoher Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke der tatsächliche Wirkungsgrad den rechnerischen, der bei unveränderlich gedachter Reibungszahl allein von dem Steigungswinkel abhängt, weit übersteigt. Es sind Wirkungsgrade bis 0,95 und mehr festgestellt worden. Im Beharrungszustande tritt eben an Stelle der Reibung fester Körper diejenige flüssiger Körper, des Oeles, mit weit geringerer Reibungszahl.Z. d. V. d. Ing. 1902, S. 915. Der Wirkungsgrad von Stirnrädergetrieben würde ein noch besserer und ihr Gang geräuschloser sein, wenn alle Räder oder doch wenigstens die schneller laufenden in Oel badeten. Wohl liefert die A. E. G. Kranmotoren mit angebautem Oelkasten für das Motorvorgelege; für die folgenden Vorgelege sieht man jedoch von einem Oelbade ab. Durch eine eigentümliche Wellenanordnung ist es der Firma C. Wüst & Cie. in Seebach-Zürich gelungen, zwei Vorgelege zusammen in einem gemeinsamen Oelkasten unterzubringen. Textabbildung Bd. 323, S. 337 Fig. 84.Reduktionsgetriebe von Wüst & Cie. Fig. 84 zeigt diese von C. Wüst mit Reduktionsgetriebe bezeichnete Anordnung. Das Eigentümliche dieses Getriebes liegt darin, daß die angetriebene Welle, z.B. die Trommelwelle einer Hubwinde, konachsial mit der Motorwelle liegt. Das Wellenende des Motorritzels ist in einem angegossenen Lager des Oelkastens und in einer Bohrung der Trommelwelle gelagert. Man erhält dadurch eine sehr gedrängte Anordnung und in vielen Fällen auch erhebliche bauliche Vorteile. Dies dürfte namentlich bei Aufzugswinden, wie aus Fig. 85 ersichtlich, zur Geltung kommen. Durch Verwendung von Stirnrädern mit sehr sorgfältig geschnittenen Winkelzähnen wird auch ein sanfter, geräuschloser Gang erzielt. Dieses zusammen mit dem Oelbade und der genauen Montage lassen den von der Firma C. Wüst angegebenen Wirkungsgrad von 0,93 bis 0,95 für das ganze Getriebe als nicht übertrieben erscheinen. Räder mit Winkelzähnen finden im Hebezeugbau, wenigstens in Deutschland, noch wenig Verwendung; am meisten noch bei Streckenfördermaschinen als letztes langsam laufendes Vorgelege an der Trommel. Das mag daran liegen, daß das Schneiden der Winkelzähne besondere Vorrichtungen erfordert, auf die unsere Hebezeugfirmen wohl noch nicht eingerichtet sind, zumal man mit den gewöhnlichen Stirnrädern bei guter Herstellung und guter Montage noch stets ausgekommen ist. Räder mit geschnittenen Winkelzähnen mußte man früher aus zwei Schraubenräder, deren Zähne entgegengesetzte Steigungen haben, zusammensetzen. Textabbildung Bd. 323, S. 338 Fig. 85.Aufzugswinde mit Reduktionsgetriebe von Wüst & Cie. Die Firma C. Wüst stellt nun Räder mit geschnittenen. Winkelzähnen, von ihr „Pfeilräder“ genannt, aus einem Stück her. Um die Bearbeitung der Zähne mittels Fräsers zu ermöglichen, sind nach Fig. 86 beide Radhälften bezüglich einer durch die Mitte des Rades senkrecht zur Achse gelegten Ebene um ½ Teilung versetzt. Da die beiden parallel zur Radachse gerichteten Seitenkräfte des Zahndruckes nun nicht mehr in derselben Geraden liegen, so ergeben sie ein Kräftepaar, das das Rad um eine Achse senkrecht zur Wellenachse zu drehen sucht. Dieses Drehmoment dürfte indes bei den üblichen Zahnsteigungen und Teilungen stets so klein sein, daß es den ruhigen Gang nicht beeinflußt. Ich habe solche Pfeilräder, Patent Wüst, auch vielfach in Deutschland für verschiedene Zwecke verwendet gesehen. Fig. 86a zeigt einen Fräser zum Schneiden der Pfeilräder. Textabbildung Bd. 323, S. 338 Fig. 86.Pfeilräder von Wüst & Cie. In neuerer Zeit haben auch die Winkelräder mit geschnittenen Zähnen der Firma André Citroën & Cie. in Paris – - Lizenzinhaberin für Deutschland ist die Bergische Stahlindustrie in Remscheid – vielfach Eingang in die Praxis gefunden. Die Zähne sind nicht wie bei Wüst unterbrochen, sondern bestehen aus einem Stück. Die Räder werden nach Fig. 87 auch mit doppelter Zahnreihe ausgeführt, wenn sie gleich gut nach beiden Drehrichtungen hin arbeiten sollen. Die Besucher der Weltausstellung in Lüttich 1905 werden sich noch der ausgestellten Modelle solcher Räder auf dem Stande der oben genannten Pariser Firma erinnern. Sie machten einen sehr guten Eindruck; ihr Gang war außerordentlich sanft und geräuschlos. Ueber die Art der Bearbeitung konnte ich leider nichts genaueres erfahren. In der Z. d. V. d. I. 1908, S. 661 hat Prof. C. Bach die Untersuchung zweier Räderpaare mit Winkelzähnen veröffentlicht. Jedes der Räderpaare lief in einem geschlossenen Oelkasten: Die Uebersetzung betrug bei beiden 1 : 10. Das Material der großen Räder war Gußeisen; sie hatten geschnittene Zähne und jedes bestand aus zwei Hälften mit Zähnen von entgegengesetzter Steigung. Die Triebe waren aus Stahl hergestellt. Die Untersuchung ergab für ein Räderpaar einen günstigsten Wirkungsgrad von 0,94 einschließlich Lagerreibung. Bezüglich des Materials der Zahnräder für Hebezeuge ist zu bemerken, daß Stahlguß bei motorischem Antrieb die Regel bildet. Für die Triebe oder Ritzel wird Rohhaut, geschmiedeter Stahl, zuweilen auch Bronze verwendet. Viele Hebezeugfirmen bevorzugen heute Ritzel aus geschmiedetem Stahl, die auch im Straßenbahnbetriebe die Rohhautritzel verdrängt haben. Eine interessante Gegenüberstellung beider Materialien fand man in der Sonderausstellung der Stadt Nürnberg auf der Jubiläumsausstellung daselbst im Jahre 1906. Dort waren stark verschleißte Rohhaut- und Stahlritzel aus dem städtischen Straßenbahnbetriebe ausgelegt. Von mehreren Zähnen des Rohhauttriebes waren nur noch einige formlose Fetzen vorhanden; die Zähne des Stahlritzels waren wohl auch schon sehr abgenutzt, aber ihre Zahnform war doch noch deutlich erkennbar. Ich möchte indes hierzu ausdrücklich betonen, daß es mir fernliegt, über Rohhauttriebe im allgemeinen ein abfälliges Urteil auszusprechen. Im Hebezeugbau haben sie sich bewährt; ihre Lebensdauer ist, sofern sie nicht Feuchtigkeit ausgesetzt sind, eine angemessene. Textabbildung Bd. 323, S. 338 Fig. 86a.Fräser zum Schmieden der Pfeilräder „Patent Wüst.“ Textabbildung Bd. 323, S. 338 Fig. 87.Winkelräder mit geschnittenen Zähnen von André Citroën & Cie. Daß auch heute noch bei der Wahl des Materials für die Ritzel nicht immer mit wünschenswerter Sachkenntnis vorgegangen wird, kann ich an einem Fall aus der Praxis erläutern. Bei zwei elektrischen Wandkranen hatte die liefernde Firma, die allerdings vor nicht langer Zeit das Zeitliche gesegnet hat, Motorritzel aus Gußeisen mit unbearbeiteten (!) Zähnen zur Uebergung von etwa 7 PS bei 1200 (!) Umdreh. eingebaut. Auf Reklamationen vonseiten des Bestellers entgegnete die Firma, rohe Zähne besäßen größere Festigkeit als geschnittene und das Spiel zwischen den Zähnen sei insofern günstig, als dadurch die Stoßwirkungen abgeschwächt würden, indem sich diese auf mehrere Zähne verteilten. Glücklicherweise waren in dem Lieferungsvertrage Räder mit geschnittenen Zähnen ausbedungen; die Lieferantin mußte sich daher schon dazu verstehen, Rohhauttriebe nachzuliefern. Bremsen. Einer der wichtigsten Teile jedes Hebezeuges ist die Bremse, insbesondere die Hubwerksbremse. Sie ist das Sorgenkind des Hebezeugkonstrukteurs; ihre richtige Bemessung setzt viel Erfahrung und Ueberlegung voraus. Zum Unterschied von den Fahrwerksbremsen hat eine Hubwerksbremse außer der Verzögerung der Bewegung noch die weitere Aufgabe, die Last freischwebend zu halten und die Senkgeschwindigkeit zu regeln. Die Betriebssicherheit eines Hebezeuges bedingt demnach eine sicher wirkende Bremse; der Führer muß durch sie die Last zu jeder Zeit und in jeder Lage in seiner Gewalt haben. Der elektrische Antrieb mit seinen hohen Arbeitsgeschwindigkeiten stellte auch erhöhte Ansprüche an das sichere Funktionieren der Bremsvorrichtungen, denn die Beanspruchung einer Bremse wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Die Elektrizität kam hier indes nicht mit leeren Händen; sie schenkte dem Hebezeugbau den Bremsmagneten und die immer mehr in Aufnahme kommende, überaus anpassungsfähige und bequeme elektrische Bremsung durch Dynamowirkung des Motors; außerdem auch die Wirbelstrombremse, die indes im Hebezeugbau wenig Verwendung findet. Bei den Hebezeugbremsen unterscheidet man zwei Gruppen, nämlich gesteuerte und selbsttätige Bremsen. Zu den gesteuerten gehören die einfachen Backen- und Bandbremsen, die Sperradbremsen sowie die Sicherheitskurbeln; zu den selbsttätigen die Geschwindigkeits- und Lastdruckbremsen sowie die elektrische Bremsung. Sicherheitskurbeln und Geschwindigkeitsbremsen finden nur bei Hebezeugen für Handantrieb Verwendung; letztere werden zwar von einigen Firmen bei Aufzügen als Sicherheitsvorrichtung gegen Herabstürzen des Fahrkorbes benutzt, bei motorisch betriebenen Kranen dürften sie indes kaum verwendet werden, hauptsächlich wegen ihres den Erfordernissen des Kranbetriebes, die Senkgeschwindigkeit im Sinne der Lastgrößen wachsen und abnehmen zu lassen, entgegengesetzten Verhaltens. Bei Hebezeugen mit Dampf- oder Transmissionsantrieb finden fast immer Band- oder Sperrad- oder auch Lastdruckbremsen Verwendung. Bezüglich der elektrisch betriebenen Hebezeuge zeigt die Praxis das im Nachstehenden skizzierte Bild. Bei allen Hebezeugen, wo der Führer sich in der Nähe der Hub winde befindet, oder wo doch keine relative Bewegung zwischen Führerstand und Hubwinde stattfindet, also bei allen Drehkranen ohne Laufkatzen, bei solchen mit Laufkatze aber mit fester Hubwinde, bei Wippkranen und dergl. geschieht das Regeln der Senkgeschwindigkeit fast immer von Hand mittels einfacher Band- oder Sperrradbremsen. Namentlich bei fahrbaren Dreh- und Portalkranen hat sich diese Art der Bremsung fest eingebürgert, und zwar bemerkt man hier drei Ausführungsarten. Eine Anzahl von Firmen, darunter die Benrather Maschinenfabrik, setzt auf eine der Wellen des Hubwerkes eine für gewöhnlich durch ein Gewicht festgezogene Bandbremse, die beim Lastheben von einem Elektromagneten, beim Senken indes mittels eines Gestänges von Hand gelüftet wird. Sobald der Stromkreis des Magneten unterbrochen wird oder der Führer den Bremshebel losläßt, wird die Bremse durch das Gewicht festgezogen. Das ganze Triebwerk der Hubwinde ebenso der stromlose Motoranker wird von der niedergehenden Last rückwärts angetrieben. Der leere Haken und kleinere Lasten, die das Triebwerk nicht mehr durchziehen oder doch nicht genügend beschleunigen können, erhalten einen Stromstoß von seiten des Motors; dieser muß also umsteuerbar sein. Die Steuerapparate für Heben und Drehen sind meist zu einem sogen. Universalkontroller mit nur ein Hebel vereinigt, so daß der Führer nur zwei Hebel, den Kontrollerund den Bremshebel zu bedienen hat. D. p. J. 1906, S. 180, Fig. 44 zeigt die Anordnung, nur daß hier anstatt des Bremsgestänges ein Seilzug vorhanden ist. Eine andere Anordnung ist von der Firma Nagel & Kämp, Hamburg, eingeführt worden. Die einfache Bandbremse ist hier durch eine von Hand betätigte Sperradbremse ersetzt worden (Fig. 88). Textabbildung Bd. 323, S. 339 Fig. 88.Bremsanordnung- von Nagel & Kamp. Diese Bremse hat bekanntlich die Eigenschaft, das Triebwerk in der Hubrichtung stets frei zugeben, indem das auf eine der Triebwerkswellen aufgekeilte Sperrad frei unter den Klinken läuft, die an der lose auf der Welle sitzenden, sonst aber durch ein Gewicht festgezogenen Bremsscheibe befestigt sind. Sowie der Antrieb aufhört und die Last das Triebwerk in entgegengesetzter Richtung zu drehen sucht, fallen die Klinken in das Sperrad ein und die Last stützt sich an der festgezogenen Bremsscheibe sofort ab. Hubkontroller und Bremse werden durch denselben Hebel betätigt. D. p. J. 1906, S. 75, Fig. 23 und 24 zeigt die konstruktive Ausbildung einer Sperradbremse. Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber der Benrather besteht in dem Fortfall des Bremsmagneten. Da eine Sperrradbremse in der Hubrichtung nicht wirkt, so muß der Nachlaufweg nach oben, namentlich derjenige des leeren Hakens durch Kurzschlußbremsung abgekürzt werden. Der Hubkontroller erhält daher ein oder zwei Nachlauf-Bremsstellungen, wodurch er natürlich teurer ausfällt. Dies und die teurere Sperradbremse heben die Ersparnis durch den Fortfall des Magneten dann wieder auf. Auch hier wird eim Senken das ganze Triebwerk einschließlich Motoranker mitgenommen; ebenso erhält der Kontroller für kleinere Lasten einige Senkstellungen. Textabbildung Bd. 323, S. 339 Fig. 89.Schema der Bremsanordnung von Mohr & Federhaff. A Trommel lose auf der Welle, B Kupplung, C Motor, D selbsttätige Differentialbremse, E Anlasser. Die dritte Anordnung wird hauptsächlich von der Firma Mohr & Federhaff in Mannheim ausgeführt. Fig. 89 zeigt das Schema dieser AnordnungFig. 62 zeigt nur die Wirkungsweise der Mohrschen Bremsanordnung. Die Ausführungen der Firma weisen an Stelle der Kegelreibkupplung eine Bremsbandkupplung auf. Erstere ist hier wegen der übersichtlicheren Darstellung des Bremsgestänges gewählt worden., deren Konstruktionsgedanke folgender ist: Kein Umsteuern des Motors, Fortfall des Bremsmagneten und Stillstand des Triebwerkes mit Ausnahme der Trommel und des Trommelvorgeleges beim Senken der Last. Zum Heben der Last wird das Trommelvorgelege durch eine Bremskupplung mit der Motorwelle gekuppelt. Die freischwebende Last wird durch eine selbsttätige Differentialbandbremse auf der Motorwelle gehalten. Der Nachlauf nach oben wird durch Kurzschlußbremsung abgekürzt. Zum Senken der Last wird durch Lüften der Bremskupplung von Hand die Trommel nebst Vorgelege für den Rücktrieb je nach der gewollten Geschwindigkeit mehr oder weniger freigegeben. Da der leere Haken und kleinere Lasten hier keinen Stromstoß zum schnellen Senken erhalten können, so ist der Haken durch ein Zusatzgewicht belastet. 50 kg genügen in der Regel für ein flottes Senken. Vergleichen wir die Bremsanordnung der Benraiher Maschinenfabrik mit derjenigen von Mohr & Federhaff so besitzt jene den Vorzug größerer Einfachheit, diese den Vorzug, das Triebwerk mehr zu schonen. Die Anschaffungskosten dürften wohl dieselben sein. (Fortsetzung folgt.)