| Titel: | Ueber Fahrwiderstände an Laufkranen. | 
| Autor: | Martin Pape | 
| Fundstelle: | Band 325, Jahrgang 1910, S. 169 | 
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                        Ueber Fahrwiderstände an Laufkranen.
                        Von Dipl.-Ing. Martin Pape,
                           								Berlin.
                        (Fortsetzung von S. 151 d. Bd.)
                        Ueber Fahrwiderstände an Laufkranen.
                        
                     
                        
                           Die weitere Ermittlung gilt nun den Koordinaten xi und yi desjenigen Hyperbelpunktes J (Fig. 11), der bei einem bestimmten
                              									Schrägstellungswinkel α des Rades in Berührung mit der
                              									Schiene ist. Damit ist dann der Angriffspunkt der Kraft S1 bestimmt: Es bedeute in Fig. 11
                              									J E die Tangente an die Hyperbel im Punkte J und ß den Winkel,
                              									welchen die Tangente mit der positiven Richtung der X-Achse bildet. Kommt durch Schrägstellung des Rades der Punkt J zur Berührung mit der Schiene, so geht das Dreieck
                              										E F J über in die Lage E'
                                 										F' J', und es wird ersichtlich, daß der dem Berührungspunkte J zugeordnete Schrägstellungswinkel α des Rades der Komplementwinkel zu ß ist, d.h.
                           
                              \mbox{tg}\,\beta=\mbox{ctg}\,\alpha=\frac{d\,y_i}{d\,x}.
                              
                           Unter Zuhilfenahme der obigen Scheitelgleichung, in welcher
                              										p und a bekannt sind,
                              									lassen sich jetzt xi
                              									und yi für gegebenes
                              										α ermitteln.
                           Der Rechnungsgang läßt sich durch eine Vernachlässigung, welche das Ergebnis
                              									praktisch nicht beeinflußt, vereinfachen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß für
                              									die Lage des Berührungspunktes I nicht der ganze
                              									Hyperbelzweig C B C' (Fig.
                                 										7) in Frage kommt, sondern nur die näher am Scheitel B gelegenen Punkte. Ferner ist die Krümmung der
                              									Hyperbel im Scheitel sehr gering (ρ = 2 bis 4 m), so
                              									daß xi sehr klein wird.
                              									Man kann daher in der obigen Scheitelgleichung \frac{x^2}{a} als
                              									Glied höherer Ordnung gegen 2 x vernachlässigen;
                              									dann wird
                           y2 =
                              									2 p x.
                           Die Vernachlässigung ist gleichbedeutend mit der Ersetzung der
                              									Hyperbel durch eine Parabel. Man hat:
                           
                              \mbox{tg}\,\beta=ctg\,\alpha=\frac{y}{2\,x}.
                              
                           Aus den beiden letzten Gleichungen ergibt sich;
                           
                              x_i=p\,.\,\frac{tg^2\,\alpha}{2}
                              
                           yi=ρ . tg α = f (α) . . . . 8)
                           Der Angriffspunkt der Kraft S1 wandert bei Schrägstellung des Rades um den Winkel α von B nach J', wobei die Entfernung dieser beiden Punkte gleich
                              									dem abgewickelten Parabelzweig B J ist. Berücksichtigt
                              									man, daß α stets sehr klein, der Krümmungsradius des
                              									Kegelschnittes im Scheitel sehr groß ist, so erscheint es zulässig, B J = yi zu setzen.
                              									Danach kann der Abstand des Berührungspunktes J
                              									zwischen Spurkranz und Schiene vom augenblicklichen Pol der Bewegung A, d. i. die Strecke A J
                              									bestimmt werden. Bezeichnet man A J mit e, so ist (Fig.
                                 									10):
                           
                              e=\sqrt{A\,B^2+B\,J^2}=\sqrt{[\rho(1-\mbox{sin}\,\gamma)]^2+{y_1}^2}
                              
                           und
                           
                              \mbox{tg}\,\delta=\frac{A\,B}{B\,J}.
                              
                           Die Kenntnis des Angriffspunktes der Kraft S1 ergibt ohne weiteres auch ihre Richtung; denn in einem
                              									gegebenen Augenblick drehen sich sämtliche Punkte des rollenden Rades um den
                              									augenblicklichen Pol A der Bewegung, d.h. S1 muß winkelrecht zu
                              										A J gerichtet sein.
                           Berechnet man die Werte e, yi und δ für ein beliebiges Beispiel, so
                              									findet man, daß das Ergebnis praktisch ungeändert bleibt, wenn sin γ = 0 gesetzt wird. Der Steigungswinkel γ ist bei den meisten Ausführungen in der Tat nur
                              									gering, und man wird im Laufe der Untersuchung gerade einen kleinen Steigungswinkel
                              									(tg γ = ∾) als zweckmäßig erkennen. Für kleines γ gilt dann:
                           
                              \gamma_c=\sqrt{(R+m^2)-(R+\rho)^2}
                              
                           x_c=t\,\left(1-\frac{\rho}{m}\right);
                           und mittels der Gleichung y2 = 2 p
                                 									x:
                           p=\frac{m}{t}\,.\,\frac{2\,R+m+\rho}{2} . . . .
                              									9)
                           ferner
                           e=\sqrt{\rho^2+{y_1}^2} . . . . . . 10)
                           und
                           \mbox{tg}\,\delta=\frac{\rho}{y_i} . . . . . . .
                              									11)
                           \mbox{sin}\,\lambda=\frac{\mbox{sin}\,\delta}{w
                                 										} . . . . . . . 12)
                           Mit Hilfe der Gleichungen 9 bis 12 läßt sich für jeden möglichen
                              									Schrägstellungswinkel α eines Rades das Kräftepaar der
                              									Spurkranzreibung \frakfamily{M}_{x\ max} und
                              										\frakfamily{M}_{x\ min} bestimmen. Mit A J = e wird nach S. 150:
                           
                              \frakfamily{M}_{x\ max}=w\,.\,S_1\,(R\,\mbox{sin}\,\lambda+e)
                              
                           
                              \frakfamily{M}_{x\ min}=w\,.\,S_1\,.\,e.
                              
                           Bildet man schließlich aus \frakfamily{M}_{x\
                                 										max} und \frakfamily{M}_{x\ min} einen Mittelwert
                              									und setzt:
                           \frac{1}{2}\,(R\,\mbox{sin}\,\lambda+2\,e)\,.\,w=h . . . .
                              									13)
                           so hat man als das mittlere
                                 										Verlustmoment der Spurkranzreibung
                           \frakfamily{M}_{\mbox{mittel}}=S_1\,.\,h=(K+Q_1\,\mu_1)\,\mu_1\,.\,h
                              									. . 14)
                           Hierin kann h als der ideelle
                              									Hebelarm des mittleren Spurkranzreibungsmantels betrachtet werden.
                           Bevor das Ergebnis durch ein Beispiel zahlenmäßig veranschaulicht wird, soll die
                              									Abhängigkeit des Wertes \frakfamily{M}_{\mbox{mittel}} von den
                              									Abmessungen des Rades und der Schiene erörtert werden. Der Entwicklungsgang, welcher
                              									zu Gleichung 14 führte, läßt erkennen, daß das
                              										\frakfamily{M}_{\mbox{mittel}} veränderlich ist:
                           
                              1. mit den Werten λ oder δ und e,
                              2. mit dem Schrägstellungswinkel α
                                 										des Rades (Gleichung 8),
                              3. mit dem Steigungswinkel γ des
                                 										Spurkranzes (Gleichung 7 und 9).
                              
                           Bezüglich des Einflusses von λ und e auf die Größe von
                              										\frakfamily{M}_{x} gilt, daß letzteres kleiner wird mit
                              									abnehmenden λ und e.
                              									Wie ein Blick auf die Gleichungen 10–12 lehrt, läßt sich ein kleines λ und e erzielen durch
                              									einen möglichst geringen Abrundungshalbmesser ρ der
                              									Schiene. Es ist also zweckmäßig, der Schiene nur ihre scharfe Kante zu nehmen, so
                              									daß ρ etwa 2 mm wird, Der Vorteil, der sich hierdurch
                              									erzielen läßt, ist nicht unbedeutend. Diese Erkenntnis zeigt, daß die von den Hütten
                              									verfertigten Kranschienen mit ihren verhältnismäßig großen Abrundungen in bezug auf
                              									die Spurkranzreibung unvorteilhaft ausgebildet sind.
                           Ferner wird der Wert yi
                              									und damit e und \frakfamily{M}_{x}
                              									um so größer, je größer der Schrägstellungswinkel α des
                              									Rades ist. Da sich α während der Fahrt des Kranwagens
                              									verändert, so muß man sich, wie bei der Quergleitung darauf beschränken, den
                              									Mittelwert von α = 1/200 in die Rechnung einzuführen (vergl.
                              									S. 148).
                           Um schließlich die Abhängigkeit des Spurkranzreibungsmomentes von dem Steigungswinkel
                              										γ zu kennzeichnen, betrachtet man am besten die
                              									Gleichung 6. Das Moment der Kraft
                              										S_1\,.\,\frac{\mbox{sin}\,\gamma}{\mu_1} um den Punkt O (Fig. 10) ist mit sin
                              										γ verhältnisgleich. Daraus geht hervor, daß ein
                              									kleines γ von Vorteil ist. Es wäre jedoch fälschlich,
                              									wollte man γ = 0 machen; denn in diesem Falle würde der
                              									Anlaufspunkt J (Fig. 7)
                              									bei der geringsten Schrägstellung des Rades sofort in seine äußerste Lage rücken,
                              									d.h. mit dem Punkt C oder C' zusammenfallen. Das Rad würde dann um den Punkt C oder C' kanten und e seinen größten, also ungünstigsten Wert annehmen. Ein Urteil darüber,
                              									welche Spurkranzsteigung günstig ist, kann man sich aus der Tab. 1 bilden, in
                              									welcher der Wert h für ein Rad von 600 mm ⌀ unter
                              									Zugrundelegung verschiedener Steigungswinkel γ
                              									berechnet ist. Daraus ist ersichtlich, daß der Faktor (R sin λ + 2 e)
                              									für die angenommenen Steigungswinkel γ nur schwach
                              									veränderlich ist, während andererseits w mit
                              									abnehmenden γ ebenfalls stark abnimmt. Bei tg γ = 1/12 ist w bereits annähernd auf seinen Mindestwert 1 (vergl.
                              									Gleichung 7) gesunken. Mit anderen Worten: bei einem Steigungswinkel γ < 1/12 läßt sich der Einfluß der Kraft S1 .
                              										S_1\,.\,\frac{\mbox{sin}\,\gamma}{\mu_1} auf das
                              									Spurkranzreibungsmoment vernachlässigen. Aus den obigen Betrachtungen ist man daher
                              									zu den untenstehenden Schlußfolgerungen berechtigt. Um das Spurkranzreibungsmoment
                              									klein zu halten, ist:
                           
                              1. der Abrundungshalbmesser ρ der
                                 										Schiene so klein wie möglich,
                              2. der Steigungswinkel γ <
                                 										1/12 zu machen.
                              
                           Bei ausgeführten Rädern begegnet man häufig einem Wert tg γ = ⅛; unter Zugrundelegung dieses Wertes und ρ = 2 mm ist in der Tab. 1 a für Räder von 500 bis 1000 mm ⌀ der Wert h ebenfalls berechnet. Wie aus der Tabelle hervorgeht,
                              									bestimmt sich h für die am meisten in Betracht
                              									kommenden Räder etwa zu 4,5 bis 5,5 cm. Bei tg γ = 1/12 ist man
                              									jedoch berechtigt, mit h = 3,5 – 4,5 cm zu rechnen,
                              									wobei die größeren Werte für größere Raddurchmesser gelten. Zum Schlusse sei noch
                              									hervorgehoben, daß die vorstehende Untersuchung
                           Tabelle 1.
                           
                              
                                 Raddurch-messer2 R mm
                                 
                                    
                                    γ
                                    
                                 
                                    \mbox{tg}\,\gamma=\frac{t}{m}
                                    
                                 δaus Gl.
                                    											11
                                 wcmaus Gl.
                                    											7
                                 sin λaus Gl.
                                    											12
                                 R sin λcm
                                 ecmaus Gl.
                                    											10
                                 R sin λ + 2 ecm
                                 hcmaus Gl.
                                    											13
                                 
                              
                                 600
                                 14°
                                 ¼
                                 17° 49'
                                 2,39
                                 0,1282
                                 3,85
                                 0,65
                                 4,50
                                 6,15
                                 
                              
                                 600
                                 7° 10'
                                 ⅛
                                   9° 7'
                                 1,73
                                   0,09159
                                 2,75
                                 1,26
                                 4,01
                                 4,56
                                 
                              
                                 600
                                 4° 50'
                                 1/12
                                   6° 7'
                                   1,105
                                   0,09643
                                 2,89
                                 1,88
                                 4,77
                                 3,68
                                 
                              
                           
                           für das Spurkranzreibungsmoment nur einen Mittelwert
                              									liefert. Die Veränderlichkeit des Schrägstellungswinkels α und die statische Unbestimmtheit der Aufgabe machen es unmöglich, dieses
                              									Verlustmoment mit größerer Schärfe zu bestimmen.
                           Tabelle 1 a.
                           
                              
                                 Radduch-messermm
                                 tg γ
                                 ρcmaus Gl.
                                    											9
                                 yicmaus Gl. 8
                                 δaus Gl.
                                    											11
                                 wcmaus Gl.
                                    											7
                                 sin λ
                                 R sin λcm
                                 ecmaus Gl.
                                    											10
                                 hcm
                                 
                              
                                   500
                                 ⅛
                                 209
                                 1,045
                                 10° 50'
                                 1,73
                                 0,1086
                                 2,71
                                 1,06
                                 4,20
                                 
                              
                                   600
                                 ⅛
                                 249
                                 1,245
                                 9° 7'
                                 1,73
                                   0,09159
                                 2,75
                                 1,26
                                 4,56
                                 
                              
                                   700
                                 ⅛
                                 289
                                 1,445
                                   7° 53'
                                 1,73
                                   0,07928
                                 2,77
                                 1,46
                                 4,90
                                 
                              
                                   800
                                 ⅛
                                 329
                                 1,645
                                   6° 56'
                                 1,73
                                   0,06978
                                 2,79
                                 1,66
                                 5,28
                                 
                              
                                   900
                                 ⅛
                                 369
                                 1,845
                                   6° 11'
                                 1,73
                                   0,06226
                                 2,80
                                 1,85
                                 5,62
                                 
                              
                                 1000
                                 ⅛
                                 409
                                 2,045
                                   5° 35'
                                 1,73
                                   0,05624
                                 2,81
                                 2,05
                                 5,97
                                 
                              
                           
                        
                           4. Die Nabenstirnreibung.
                           Es möge für alle folgenden Untersuchungen festgelegt werden, daß sich wie in Fig. 12 und 13 die
                              									geführten Räder 1 und 2 (mit engem Profil) auf der linken Seite, die nicht geführten
                              									Räder 3 und 4 (mit weitem Profil) auf der rechten Seite befinden.
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 325, S. 171
                              Fig. 12.
                              
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 325, S. 171
                              Fig. 13.
                              
                           Q1, Q2, Q3, Q4 sind die Raddrücke
                              									der dem Zeiger entsprechenden Räder. Da häufig die Lasttrommeln doppelt bewickelt
                              									und in der Mitte zwischen den Kranträgern angeordnet sind, so ist Q1 = Q2 und Q3
                              									= Q4 angenommen. Die
                              									nicht geführten Räder haben bei doppeltem Spurkranz so weites Profil, daß selbst bei
                              									gröberen Ungenauigkeiten in der Spurweite eine Berührung zwischen Spurkranz und
                              									Schiene ausgeschlossen ist.
                           Das Bestreben der nicht geführten Räder, aus der
                              									vorgeschriebenen Richtung herauszurollen, wird in diesem Fall verhindert durch die
                              									von dem Kopfträger auf die Nabenstirn ausgeübte, der Quergleitung entsprechende
                              									Kraft Q3
                              									μ1 bezw. Q4
                              									μ1. Bezeichnet μ2 die Reibungsziffer
                              									an der Nabenstirn und rm den mittleren Nabenhalbmesser, so ergibt sich das durch die Quergleitung
                              									der nicht geführten Räder bedingte Reibungsmoment an den Nabenstirnen:
                           
                              
                                 
                                    \frakfamily{M}_3=Q_3\,\mu_1\,\mu_2\,r_m
                                    
                                    \frakfamily{M}_4=Q_4\,\mu_1\,\mu_2\,r_m
                                    
                                 an den nicht geführten Rädern.
                                 
                              
                           Je nachdem beide Räder (3 und 4) nach innen oder nach außen streben, wird durch
                              									den Kopfträger auf die Eisenkonstruktion Druck oder Zug von der Größe
                           K = (Q3 + Q4) μ1
                           ausgeübt. Das Gleichgewicht des Kranwagens bedingt, daß die in Fig. 12
                              									gezeichnete Zugkraft K in den Hauptträgern auch
                              									zwischen den Nabenstirnen der geführten Räder (links) und dem Kranwagen auftritt.
                              									Somit wirkt die Kraft K. ebenfalls sowohl an den
                              									Stirnflächen als auch an den Spurkränzen der geführten Räder und erzeugt dort ein
                              									Verlustmoment.
                           
                              
                                 
                                    \frakfamily{M'}_3+\frakfamily{M'}_4=(Q_3+Q_4)\,\mu_1\,(\mu_2\,r_m+\mu_1\,h)
                                    
                                 an den geführtenRädern.
                                 
                              
                           Hierin bedeutet h den früher
                              									erläuterten idellen Hebelarm der Spurkranzreibung. Es wird also die Kraft K durch die Eisenkonstruktion von der nicht geführten
                              									Kranseite auf die geführte übertragen. Die hierdurch hervorgerufenen Verlustmomente
                              									sind durch die vorhergehenden Gleichungen bestimmt. Von Ernst ist angenommenErnst, Hebezeuge. 3. Auflage Bd. I, S. 307
                                    											ff., daß die Nabenstirnreibung im Vergleich zur Spurkranzreibung
                              									eine untergeordnete Rolle spielt. Eine zahlenmäßige Berechnung des obigen
                              									Klammerwertes (μ2
                              									rm
                              									+ μ1 h) zeigt jedoch,
                              									daß die beiden Verlustmomente von nahezu gleicher Größenordnung sind. Man sollte
                              									deshalb die Nabenstirnreibung gegenüber der Spurkranzreibung nicht
                              									vernachlässigen.
                           Es ist bereits darauf hingewiesen, daß die von den nicht geführten Rädern auf die
                              									Fahrbühne ausgeübte Kraft Zug oder Druck sein kann. Sie kann aber auch verschwinden
                              									und zwar tritt dies ein, wenn infolge des entgegengesetzten Sinnes von α2 das Rad 3 nach außen
                              									und das Rad 4 nach innen strebt. In diesem Fall würde
                              										\frakfamily{M'}_3 und \frakfamily{M'}_4 zu
                              									Null werden. Allgemein läßt sich sagen, daß jedes Rad, dessen Abweichung vom
                              									Schienenweg durch einen achialen Nabendruck und nicht durch einen Spurkranzdruck
                              									verhindert wird, eine Kraft gleich seiner Quergleitung auf den Kranwagen ausübt. Die
                              									algebraische Summe dieser Kräfte ist im allgemeinen von einem, möglicherweise auch von mehreren Spurkranzpunkten der geführten
                              									Seite aufzunehmen. Hierüber ist im folgenden Abschnitt Näheres enthalten.
                           
                        
                           5. Zusammensetzung der einzelnen
                                 										Widerstände zu dem gesamten Fahrwiderstand.
                           Bei der Ermittlung des gesamten Fahrwiderstandes ist zunächst die Frage zu
                              									beantworten, durch wieviel Spurkranzpunkte oder durch wieviel Räder der Kranwagen
                              									geführt wird. Der Fall, daß die Spurkränze der Räder 1 und 2 zugleich und zwar auf
                              									derselben Seite der Schiene anliegen, setzt voraus, daß α1, d. i. der Schrägstellungswinkel des
                              									Wagens, Null ist. Nimmt man nun an, daß die Antriebsräder genau gleichen Durchmesser
                              									hätten, so bedingt dennoch die ungleiche elastische Verdrehung der Antriebswelle in
                              									dem allgemeinen Fall daß die Katze nicht in ihrer Mittelstellung ist, eine Schräglage
                              									des Kranes. Außerdem müßte die früher gemachte Annahme, daß α2 für alle Räder gleich groß ist,
                              									wenigstens für die Antriebsräder genau erfüllt sein; denn sonst würde auch die
                              									Ungleichheit der Geschwindigkeitskomponente R ω cos α2 (Fig. 5) ebenfalls eine Schräglage der Fahrbühne
                              									herbeiführen. Ferner verbürgt nichts, daß der Kranwagen von vornherein genau
                              									winkelrecht auf seine Fahrbahn gesetzt ist. Daraus geht hervor, daß die Führung des
                              									Kranes durch zwei Spurkranzpunkte auf derselben Seite der Schiene von einer Anzahl
                              									Bedingungen abhängig ist, die kaum zu gleicher Zeit erfüllt sein werden, so daß eine
                              									solche Führung nur für verschwindend kurze Zeit vorliegen kann. Solange der
                              									Kranwagen seine größte Schräglage nicht erreicht hat, braucht man daher nur mit
                              									einer Führung in einem Spurkranzpunkte zu rechnen. Die
                              									folgende Untersuchung ist dementsprechend geführt worden.
                           Die Größe der Wagerechtkraft K (Fig. 12), welche den Kranwagen quer zu seiner
                              									Bewegungsrichtung zu verschieben sucht, ist abhängig von dem Schrägstellungssinn der
                              									Räder 3 und 4, nicht aber von der Größe der Schrägstellung. Letztere ist jedoch bei
                              									den Rädern 1 und 2 im
                              									Hinblick auf den Anlaufspunkt J (Fig. 7) von Einfluß für den Betrag des
                              									Spurkranzreibungsmomentes. Da Sinn und Größe des Fehlerwinkels α2 bei dem Entwurf
                              									eines Kranes nicht bekannt sind, so läßt sich eine genaue Vorausbestimmung des
                              									Fahrwiderstandes nicht vornehmen. Man ist jedoch auch hier in der Lage, die
                              									günstigsten sowie ungünstigsten Bedingungen für die Größe des Fahrwiderstandes zu
                              									ergründen. Die Wirklichkeit wird im allgemeinen zwischen diesen beiden Fällen
                              									liegen.
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 325, S. 172
                              Fig. 14.
                              
                           Der ungünstigste Fall liegt vor, wenn für alle Räder a gleichen Sinn hat (Fig.
                                 										14); denn dann erreichen die auf den Kranwagen ausgeübten Wagerechtkräfte
                              									ihren Höchstwert.
                           Wird in dem gegebenen Fall der Kran z.B. durch das Rad 2 geführt, so ist von dessen
                              									Spurkranz ein Druck aufzunehmen, der gleich der Summe der Quergleitungen aller vier
                              									Räder ist. Dabei wirkt die Kraft (Q1 + Q3 + Q4) μ1 auf die Nabenstirn des Rades 2 und liefert im
                              									Verein mit der eigenen Quergleitung dieses Rades den auftretenden Spurkranzdruck (Q1 + Q2
                              									+ Q3
                              									+ Q4) μ1 (s. auch Fig. 20). Die Reibungsmomente der einzelnen Räder
                              									setzen sich zusammen aus den Momenten für Zapfenreibung, Rollwiderstand,
                              									Nabenstirnreibung, Spurkranzreibung und Quergleitung, so daß sich für die Räder 1,
                              									2, 3 und 4 als gesamte Verlustmomente ergeben:
                           \frakfamily{M}_1=Q_1\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . . . 15)
                           \frakfamily{M}_2=Q_2\,\left[\mu\,r+f+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]+(Q_1+Q_3+Q_4)\,\mu_1\,\mu_2\,r_m+(Q_1+Q_2+Q_3+Q_4)\,{\mu_1}^2\,h
                              									. . . . 16)
                           \frakfamily{M}_3=Q_3\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . . . 17)
                           M_4=Q_4\,\left[\mu\,r+f+\mu_1+\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . . . 18)
                           Mit
                           
                              \frakfamily{M}=\frakfamily{M}_1+\frakfamily{M}_2+\frakfamily{M}_3+\frakfamily{M}_4
                              
                           und
                           Q = Q1
                              									+ Q2 + Q3 + Q4
                           wird das gesamte
                                 										Fahrwiderstandsmoment im ungünstigsten Falle:
                           M=Q\,\left[\mu\,r+f+{\mu_1}^2\,h+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]+(Q_3+Q_4)\,\mu_1\,\mu_2\,r_m
                              									. . 19)
                           Aus Gleichung 19 geht hervor, daß bei den durch Fig.
                                 										14 gekennzeichneten Radstellungen für eine gegebene Last das
                              									Fahrwiderstandsmoment keinen konstanten Wert liefert, sondern von der Katzenstellung
                              									abhängig ist; denn es wird \frakfamily{M} um so größer, je mehr
                              									die nicht geführten Räder belastet sind. Der Unterschied ist allerdings gering, wie
                              									aus einem später berechneten Beispiel hervorgeht. Es wird schließlich der
                              									Fahrwiderstand (Fig. 1).
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 325, S. 172
                              Fig. 15.
                              
                           \frakfamily{W}=\frac{Q}{R}\,\left[\mu\,r+f+{\mu_1}^2+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]+\left(\frac{Q_3+Q_4}{R}\right),\mu\,\mu_2\,r_m
                              									. . 20)
                           Der kleinste Fahrwiderstand, später häufig durch
                              										„günstigster Kräftezustand“ gekennzeichnet, tritt auf bei der in Fig. 15 angegebenen Schrägstellung der Räder; denn es
                              									greifen in diesem Fall an jedem Kopiträger zwei gleich große und entgegengesetzte
                              									Kräfte, d. i. Q3
                              									μ1 und Q4
                              									μ1 bezw. Q1
                              									μ1 und Q2
                              									μ1 an, so daß die Summe
                              									der Quergleitungskräfte aus allen vier Rädern Null ist. Spurkranzkräfte können daher
                              									nicht zur Wirkung gelangen.
                           Es wird in dem Falle fehlender Spurkranzreibung:
                           \frakfamily{M}'_1=Q_1\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . 21)
                           \frakfamily{M}'_2=Q_2\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . 22)
                           \frakfamily{M}'_3=Q_3\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . 23)
                           \frakfamily{M}'_4=Q_4\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . 24)
                           und
                           \frakfamily{M}'=Q\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . 25)
                           sowie
                           \frakfamily{W}'1=\frac{Q}{R}\,\left[\mu\,r+f+\mu_1\,\mu_2\,r_m+\frac{\mu_1\,R}{200}\right]
                              									. . 26)
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 325, S. 172
                              Fig. 16.
                              
                           Eine Schrägstellung der Räder, wie sie Fig. 15 zeigt,
                              									dürfte nur selten vorhanden sein, weil der Fehlerwinkel α2 hauptsächlich dadurch hervorgerufen
                              									wird, daß die beiden Kopfträger nicht parallel sind. Der Fall gewinnt jedoch deshalb
                              									an Bedeutung, weil es für die viel wahrscheinlichere Anordnung der Räder in Fig. 16 einen Sonderfall der Belastung gibt, wo die
                              									obigen Gleichungen auch erfüllt sind, wenn nämlich die Katze in ihrer Mittelstellung
                              									ist, so daß annähernd Q1 = Q2 = Q3 = Q4 ist.
                           Bei jeder anderen Belastungsweise wird ein mehr oder weniger großer Spurkranzdruck
                              									auftreten, wodurch der Fahrwiderstand gegenüber Gleichung 26 erhöht wird und im
                              									allgemeinen zwischen dem Werte dieser Gleichung und dem der Gleichung 20 liegt. Das
                              									gleiche wird sein bei den verschiedenen Radstellungen, welche außer den erwähnten
                              									noch möglich sind.
                           
                           Für den gedachten Fall, daß α2 = 0 ist, wird bei vorhandener Schräglage der
                              									Fahrbühne die Stellung der Räder dieselbe wie in Fig.
                                 										14, so daß in diesem Fall der Fahrwiderstand ebenfalls nach Gleichung 20
                              									zu bemessen ist. Höchstens wird der durch die Quergleitung hervorgerufene Verlust
                              									vermindert. Es wird demnach auch für α2 = 0 der erzeugte Fahr widerstand den nach
                              									Gleichung 20 bestimmten Wert nicht übersteigen.
                           Ehe die gewonnenen Werte an einem Beispiel zahlenmäßig zur Anschauung gebracht
                              									werden, soll kurz der Einfluß der jeweiligen Katzen Stellung auf den Raddruck
                              									erörtert werden. Die Raddrücke Q1 + Q2 und Q3 + Q4 setzen sich zusammen aus einem konstanten Anteil,
                              									der von dem Gewicht der Eisenkonstruktion Qe herrührt, und aus einem veränderlichen Anteil, der
                              									durch Katzengewicht + Nutzlast = Qs bedingt wird. Ist in Fig. 17
                              									x die Entfernung der Katze von den geführten Rädern, so
                              									ist, wenn die Spannweite mit s bezeichnet wird,
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 325, S. 173
                              Fig. 17.
                              
                           
                              Q_3+Q_4=\frac{Q_e}{2}+Q_s\,\frac{x}{s},
                              
                           Mit
                           \frac{Q_e}{2}=C_1 und
                              										Q_s\,.\,\frac{1}{s}=C_2
                           wird:
                           Q3 +
                              										Q4 = C1 + C2
                              									x
                           d.h. die Raddrücke ändern sich linear mit x.
                           
                              Beispiel.
                              
                           Es werde ein 15 t-Laufkran von 15 m Spannweite untersucht. Das Ergebnis ist in
                              									Tabelle 2 zusammengestellt, und zwar ist das Fahrwiderstandsmoment für jede
                              									Verlustquelle gesondert ermittelt, um von der Größenordnung der einzelnen
                              									Reibungsverluste eine Vorstellung zu geben. Für den ungünstigsten Kräftezustand
                              										(Fig. 14) sind die Fahrwiderstandsmomente für
                              									die äußerste Katzenstellung links, für die Mittelstellung und für die äußerste
                              									Katzenstellung rechts berechnet. Daraus geht hervor, daß das gesamte Verlustmoment
                              									nur in geringem Maße von der Katzenstellung abhängig ist. Für den günstigsten
                              									Kräftezustand (Fig. 15) ist die Katzenstellung ohne
                              									Einfluß auf den Fahrwiderstand.
                           Der Berechnung wurden folgende Zahlen zugrunde gelegt:
                           
                              
                                 Gewicht der Eisenkonstruktion
                                 10,7
                                 t
                                 
                              
                                 Gewicht der Katze
                                 5,3
                                 t
                                 
                              
                                 Nutzlast
                                 15,0
                                 t
                                 
                              
                                 
                                 –––––––
                                 
                              
                                 zus.
                                 31,0
                                 t
                                 
                              
                           (Q1 + Q2)max = 24,3 t (Q1, + Q2)min = 6,7 t
                           
                              
                                 f =
                                 0,0005 m
                                 2 R  =
                                 0,6 m
                                 s =
                                 15 m
                                 
                              
                                 μ =
                                 0,08
                                 2 r  =
                                 0,1 m
                                 a =
                                   2,5 m
                                 
                              
                                 
                                    μ
                                    1
                                    =
                                    
                                 0,17
                                 2 rm =
                                 0,14 m
                                 b2 =
                                   0,06 m
                                 
                              
                                 μ2 =
                                 0,10
                                 h     =
                                 0,053 m
                                 b1 =
                                   0,055 m
                                 
                              
                           Tabelle 2.
                           
                              
                                 
                                 Momente der
                                 Summe von2, 3, 4 i. v. H.von
                                    											1
                                 
                                 
                              
                                 1Zapfenreibung+Rollwiderstd.Q (μ r + f)mkg
                                 2Spurkranzreibg.Q
                                       												μ12
                                    											hmkg
                                 3Nabenstirnrbg.Q
                                       												μ1
                                    											μ2
                                    											rm +
                                    												(Q3+
                                    												Q4) μ1
                                    											μ2
                                    											rm
                                    											mkg
                                 4Quergleitung\frac{Q\,\mu_1\,R}{200}
                                    											mkg
                                 5GesamtesMoment
                                 
                              
                                 Ungünstig-ster Fall
                                 139,5
                                 47,5
                                 44,9
                                 7,91
                                 239,8
                                 72
                                 Last links
                                 
                              
                                 139,5
                                 47,5
                                   55,35
                                 7,91
                                   250,25
                                   79,4
                                 Last Mitte
                                 
                              
                                 139,5
                                 47,5
                                 65,8
                                 7,91
                                 260,7
                                   86,9
                                 Last rechts
                                 
                              
                                 GünstigsterFall
                                 Q (μr + f)mkg
                                 
                                 
                                    Q μ
                                    1
                                    μ
                                    2
                                    r
                                    m
                                    mkg
                                    
                                 \frac{Q\,\mu_1\,R}{200} mkg
                                 
                                 
                                 
                                 
                              
                                 139,5
                                 –
                                 36,9
                                 7,91
                                 184,3
                                   32,2
                                 
                                 
                              
                           
                              
                                 (Fortsetzung folgt.)