XXXVIII. Ueber die Erfordernisse einer guten Chausséewalze; von A. W. Schaͤffer. Im Auszuge aus den Mittheilungen des Vereins zur Befoͤrderung des Gewerbsfleißes in Preußen 1840, 3te Liefer., S. 105. Mir Abbildungen auf Tab. III. Schaͤffer, uͤber die Chausséewalze. Die Anwendung der Chausséewalzen hat bei einem von dem Verfasser geleiteten Chausséebau in der Art stattgefunden, daß, nachdem die Paklage der Chaussirung sorgfältig mit der Hand angefertigt, mit Handrammen überrammt und mit kleingeschlagenen Schüttsteinen dicht verzwikt worden war, die gebildete Fläche auf jeder Stelle zuerst viermal überwalzt wurde. Hiedurch wurden die Zwischenräume der Paklage durch die kleineren Steine gehörig ausgefüllt und die ganze Steinlage gleichmäßig auf die frisch angefertigte, aber vorher tüchtig abgerammte Erdwölbung festgedrükt. Alsdann erfolgte die Beschüttung der in vorstehender Art zubereiteten Paklage mit zerschlagenen, 1–1 1/2 Kubikzoll haltenden Steinen nach dem vorschriftsmäßigen Profil, und es begann die Befestigung der Schüttung zuerst mittelst der unbelasteten Walze. Das Walzen wurde so lange fortgesezt, bis die keinen Schüttsteine durch den Druk und die langsame Bewegung der Walze so viel wie möglich unter sich ein festes Lager bekamen. Hierauf wurden die Befestigungsmaterialien, nämlich zuvörderst die rein gesiebten Steinsplitte behufs Ausfüllung der Luken zwischen den Schüttsteinen, und bei zunehmender Festigkeit Kies oder Grand in dünnen Lagen aufgebracht, und die Maschine nach und nach immer mehr belastet. Bei anhaltend trokenem Wetter ist zuweilen, jedoch nur in dem Falle, wenn der Grand ganz frei von Bindetheilen war, eine geringe Quantität magerer Lehm, etwa 3 Kubikfuß auf die laufende Ruthe bei 15 Fuß Breite der Fahrbahn, angewendet worden, um dem Kiese bis zur völligen Befestigung der Steinbahn mehr Anhalt auf der Oberfläche zu verschaffen, das Eindringen desselben in die noch verbliebenen hohlen Räume der Steinbahn, so wie das Losreißen einzelner Oberlagersteine möglichst zu verhüten und eine glättere Fläche zu erhalten. Bei dieser Arbeit ergab es sich überzeugend, wie passend und nöthig es war, daß die Maschine eine Vorrichtung zur Vermehrung ihres Gewichts erhalten hatte; denn da bei dem ersten Gebrauch der Walze die Schüttung noch ganz lose, ohne innere Verbindung war, so boten sich für die Fortbewegung derselben anfangs weit größere Hindernisse als späterhin dar. Die kostspieligen Pferdekräfte müssen jederzeit mit dem zu überwältigenden Widerstande in Verhältniß stehen, um einen möglichst großen Nuzeffect leisten zu können; denn die Erfahrung lehrt, daß bei den während des Walzens allmählich abnehmenden Widerständen die Geschwindigkeit der Walzenbewegung nicht verhältnißmäßig vermehrt werden darf, sondern daß die Fortbewegung der Walze mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von zwei Fuß in der Secunde geschehen muß, um einen größten Nuzeffect derselben zu erlangen; ferner daß man, um für die vorhandenen Pferdekräfte beständig die angemessene Last zu beschaffen, eine Vermehrung oder resp. Verminderung der ersteren, oder aber eine Veränderung des Gewichts der Walze zu veranstalten habe. Die Pferdekräfte oft zu verändern, wird indeß nicht wohl thunlich seyn, da den entbehrlichen Pferden nicht immer andere Arbeiten zuzutheilen seyn werden, und wenn dieß auch ohne Verlust geschehen könnte, würde der Zwek um so mehr nur unvollkommen erreicht werden, als man nur ein ganzes Pferd wegnehmen oder hinzuthun könnte. Es bliebe also nur noch das andere Mittel, nämlich die Anwendung leichterer und schwererer Walzen zur bestmöglichen Erreichung des genannten Zwekes übrig. In Hinsicht auf die vorstehenden Bemerkungen und auf eine Vergleichung derselben mit der Theorie der Fuhrwerke überhaupt lassen sich folgende Bedingungen einer guten Chausseewalze aufstellen: 1) Der Durchmesser der Walze muß möglichst groß und der Durchmesser der Zapfen an der Achse möglichst klein seyn. 2) Die Zapfen der Achse, oder auch die Achse selbst, müssen möglichst wenig belastet werden. 3) Die Vermehrung des Gewichts der Walze muß, damit man nur eine Maschine und nicht mehrere, nämlich leichte und schwere, nöthig habe, veränderlich seyn und auf eine leichte Art allmählich bewirft werden können. 4) Die Walze darf nicht zum Umwenden eingerichtet, sondern muß mit zwei Deichselstangen zum Vor- und Rükwärtsziehen versehen werden. Hieraus ergibt sich, daß unter den verschiedenen Arten der bisher gebrauchten Walzen weder die großen Granit- und hölzernen Blokwalzen, bei denen man eine größere Belastung mittelst auf der Achse ruhender oder an dieselbe angehängter Kasten hervorzubringen sucht, noch die dreiräderigen Trommelwalzen, welche mit einem großen, ebenfalls auf der Achse ruhenden hölzernen Kasten zur Belastung und mit einer Vorrichtung zum Umwenden versehen sind, die erforderlichen Eigenschaften besizen. Zu 1. Die Größe des Durchmessers der Walze von 5 Fuß ist in der neueren Zeit ziemlich allgemein als zwekmäßig anerkannt und angenommen worden. Diese Größe gestattet eine nicht zu kostspielige Anfertigung und reicht aus, um bei dem verschiedenen Material, welches man zu den Walzencylindern verwendet, das nöthige Gewicht hervorzubringen. Ferner kann der Zug der Pferde an den Zapfen der Achse in fast horizontaler Richtung oder ziemlich parallel mit der Steigung der Straße geschehen. Da der Angriffspunkt an der Brust der Pferde etwa 3' vom Boden entfernt ist, so erscheint zwar in dieser Beziehung ein Walzendurchmesser von 6' noch vortheilhafter, indem alsdann jede Verwendung der vorhandenen Zugkräfte auf einem schiefen Zuge vermieden und die ganze Kraft vollständig zur Fortbewegung der Walze benuzt werden würde; indeß entstehen einestheils durch diese bedeutendere Größe auch größere Anschaffungskosten, anderntheils würde das Gewicht der unbelasteten Walze zu bedeutend werden. Der Durchmesser der Zapfen an der Achse muß möglichst klein angefertigt werden, damit das Moment der Reibung am Zapfen möglichst gering ausfalle. Je bedeutender der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Walze und dem der Zapfen ist, in desto geringerem Maaße wird die stattfindende Reibung auf die Fortbewegung einwirken. Aber der Durchmesser der Zapfen muß auch so groß seyn, daß er die nöthige Dauerhaftigkeit darbietet. Daher scheint es zwekmäßig, bei Walzen von 5' Durchmesser den Durchmesser der Zapfen nicht unter 2 Zoll, aber auch, wie die Erfahrung lehrt, nicht nöthig, denselben über 2 1/2 Zoll groß anzunehmen. Zu 2. Da die größere Belastung der Achse schon an sich und noch mehr durch die deßhalb anzubringenden stärkeren Zapfen das Reibungsmoment vergrößert, so muß also diese größere Belastung dergestalt an der Walze angebracht werden, daß sie den Nuzeffect vermehrt, ohne zugleich nachtheilig auf die erforderlichen Kräfte einzuwirken. Diese Aufgabe wird gelöst, wenn die Zapfen mit nichts weiter belastet werden, als mit dem Ziehgatter. Zu 3. Die vermehrte Belastung muß daher mit dem Walzencylinder einen zusammenhängenden Körper bilden; sie darf in keiner Weise das Gleichgewicht bei der Bewegung stören, und die Vergrößerung und Verminderung der Belastung muß leicht und ohne wesentliche Störung der Arbeit von statten gehen. Die richtige Annahme der Länge der Walze und sonach auch das Gewicht derselben sind wesentliche Erfordernisse zur Hervorbringung einer gut befestigten Steinbahn; denn da aus mechanischen Gründen der Druk eines Körpers auf die einzelnen Punkte seiner Unterlage sich, unter übrigens gleichen Umständen, um so stärker äußert, je kleiner die Grundfläche desselben ist, so würde hienach die Länge der Walze bei dem vorstehend als zwekmäßig angenommenen Durchmesser von 5' so klein als thunlich angenommen werden müssen, um einen verhältnißmäßig größeren Druk auf die gewalzten Flächen zu äußern. Aber auch das Maaß der Länge hat seine Gränze, indem hiebei die Convexität der Steinbahn und das der Walze nothwendige Gewicht in Betracht gezogen werden müssen. Die Walze soll die Wölbung (die Convexität) der Steinbahn nicht wesentlich verändern; sie darf auch, wenn sie an der Seite der Steinbahn bewegt wirb, keine Neigung zum Umfallen haben. Ihr Gewicht darf im unbelasteten Zustande auch nicht zu groß angenommen werden, damit ihr Einsinken in die noch lokere Steinbahn und das Verschieben der Oberlagensteine möglichst verhindert werde. Eine zu geringe Annahme des Gewichts der Maschine würde andererseits die Arbeitszeit und mithin auch die Kosten des Walzens vergrößern. Nach Beachtung dieser Umstände ergibt sich, mit der Erfahrung übereinstimmend, für die Walze von 5' Durchmesser eine Länge von 4' als eine geeignete und ihrem Zwek entsprechende. Bei dieser Länge werden zugleich alle durch die Tritte der Pferde etwa entstandenen Unebenheiten unmittelbar wieder zugewalzt, was bei einer geringeren Länge nicht mehr stattfinden könnte, indem ein 4' breiter Weg für 2 Pferde eben nur noch hinreichend ist. Angenommen, daß zur Bewegung der Maschine nicht mehr als 4 starke Pferde angewendet werden sollen, so fragt es sich nun: wie groß muß das Gewicht der Walze seyn, um den gedachten 4 Pferden bei einer Geschwindigkeit der Fortbewegung von 2 Fuß in der Secunde, auf einer beinahe horizontalen unbefestigten Steinbahn, einen angemessenen Widerstand darzubieten? Durch öftere Versuche mit einer nach vorstehenden Grundsäzen eingerichteten Walze von 5' Durchmesser und 4' Länge, mit Zapfen an der Achse von 2 1/2'' Durchmesser und mit Möglichst seicht angefertigter Zugvorrichtung, hat sich ein Gewicht von 56 Cntrn. als dasjenige ergeben, welches beim Anfange des Walzens der noch lokeren Bahn nicht viel überschritten werden darf. Ferner fand sich, daß auf einer Steinbahn, welche so weit befestigt war, daß sie ohne Schaden leichten Fuhrwerken zum Befahren freigegeben werden konnte, die 4 Pferde ein fast doppeltes Gewicht der Walze, also von etwa 100 Cntrn. zu gewältigen vermochten. Zu 4. Die Einrichtung einer Walze zum Umkehren ist deßhalb unzwekmäßig, weil das Umkehren eben so viel Zeit erfordert, als ein Umspannen der Pferde an einer Maschine mit zwei Deichseln, und weil die lose Steinschüttung an den Wendestellen so bedeutend aufgewühlt wird, daß davon dringend abgerathen werden muß. Die nach vorstehenden Grundsäzen eingerichtete Walze (Taf. III, Fig. 19 – 21) ist von Gußeisen angefertigt und bildet einen hohlen Cylinder. Hölzerne, mit eisernen Schienen und Reifen belegte sogenannte Blok- und so auch die Granitwalzen sind also hier ausgeschlossen, da sie die Anbringung des Beschwerungsmaterials am Umfange, ohne Belastung der Zapfen, nicht gestatten. Beide behalten auch nicht so lange die glatte Cylinderoberfläche bei, als die eisernen, und verlangen, sobald sie sich abnuzen und uneben werden, eine größere Kraft zur Fortbewegung; die hölzernen veranlassen außerdem, wenn sie erst einige Jahre gebraucht worden sind, viele und häufige Reparaturen, und kosten in der Anschaffung meist eben so viel als die eisernen hohlen Cylinderwalzen. Der Mantel des gußeisernen Cylinders, 5' im Durchmesser und 4' lang, hat eine Stärke von 1 1/2 Zoll erhalten, und die schmiedeiserne, 3'' starke Achse a ist an jeder der Stirnen des Cylinders mit dem Mantel verbunden. An beiden Seiten hat der leztere innerhalb Verstärkungsrippen g, g, 1 1/2'' stark, 2 1/2'' hoch, und in der Mitte der Länge im Inneren eine Rippe e, 5/4' stark und 1 1/2'' hoch. Das Gewicht des Mantels, einschließlich der Arme und Achse, beträgt 45 Cntr. Das Ziehgatter, an welchem die hölzernen Deichselstangen befestigt sind, ist von 3 und 1'' starken schmiedeisernen Stangen construirt und hängt an den Zapfen der Achse, damit der Schwerpunkt des Ganzen unterhalb des Unterstüzungspunktes falle. Ein hölzernes Ziehgatter würde bei einer soliden Construction doppelt so schwer und vielleicht eben so kostbar als ein eisernes geworden seyn. Das Gewicht dieses Gatters, mit Einschluß der 14' langen Deichselstangen, beträgt 6 Cntr. Die veränderliche Belastung wird durch 6 hölzerne Kasten b, b bewirkt, welche an den 6 Armen und den Verstärkungsrippen des Mantels befestigt worden sind, wie dieß die Zeichnung nachweist. An die inneren Seiten der Arme werden zu diesem Zweke hervorstehende Nasen l, t gegossen, damit die Zwischenbretter i, i der Kasten hiedurch verhindert werden, sich vom Umfange des Mantels zu entfernen. Solche Nasen werben auch der Mittelrippe des Mantels, für jedes Zwischenbrett zwei, gegeben, um das Durchbiegen dieser Bretter zu verhüten. Zum bessern Verständniß der Zeichnung sey hier nur noch angeführt, daß der Grundriß Fig. 20 in verschiedenen Höhen angegeben ist, und eben so verhält es sich mit dem Durchschnitt Fig. 21, um die Construction der Arme und der Kasten deutlicher zeigen zu können. Das Einsezen der Kasten, welches mit einiger Schwierigkeit verbunden ist, geschieht auf folgende Art: zuvörderst werden die Stirnbretter ohne Thüren eingesezt und mit ihren Schrauben an die Arme befestigt, alsdann die Zwischenbretter i, i und die Stirnbretter der anderen Seite bei b, b, je eins um das andere, bis auf das lezte Stirnbrett. Durch die verbleibende Oeffnung müssen erst sämmtliche Dekbretter m, m der Kasten in das Innere der Walze gebracht werden, bevor jenes Stirnbrett ebenfalls befestigt wird, weil jene breiter sind als die Oeffnungen, welche später zwischen den Armen verbleiben. Um den Zwischenbrettern i, i die gehörige feste Lage zu geben, wird es, außer den schon erwähnten Nasen f, f der Arme und Rippen der Walze, angemessen seyn, die Stirnbretter 1 3/4'' stark zu nehmen, damit diese, um 1/4'' von den inneren Verstärkungsrippen der Arme vorstehend, ihnen von der Seite die nöthige Unterstüzung gewähren. Zulezt werden die Dekbretter m, m durch je drei Ekklöze d, d in ihren richtigen Lagen mittelst Schraubenbolzen befestigt, die aber sämmtlich vor dem Schlusse des lezten Stirnbrettes ebenfalls eingepaßt und angebohrt seyn müssen. Diese so gebildeten 6 Kasten h, h erhalten jeder zwei Thüren, eine b, b (Fig. 19) an der Stirn der Walze und die andere c, c im Inneren derselben, leztere jedoch nahe an der anderen Stirn, zum Theil der leichteren Einrichtung der Kasten, zum Theil aber auch der gleichförmigeren Belastung der Walze und der besseren Füllung wegen. Die Thüren b, b an der Stirn der Walze dienen zur Ausleerung der Kasten, die anderen c, c aber zur Füllung derselben. Die Stirnbretter mit den Thüren b, b wie auch die Dekbretter m, m sind innerhalb, neben den Oeffnungen, der Dauer und Festigkeit wegen mit eingeschobenen Leisten versehen. Die Kasten müssen inwendig und auswendig tüchtig abgetheert werden, um sie gegen die Einwirkung der Nässe zu schüzen und sie in den Fugen dichter zu machen. Uebrigens können die Bretter nur stumpf an einander gefugt werden. Die Thüren werden mit Beschlägen, jedes aus zwei Scharnierbändern, Krammen und Vorstekbolzen bestehend, versehen, die lezteren aber mit Splinten und keinen Ketten befestigt, damit sie während der Bewegung der Walze nicht verloren gehen können. – Das Gewicht der Kasten selbst, einschließlich sämmtlicher Schrauben und Beschlag, beträgt zusammen 5 Cntr., und der kubische Raum jedes einzelnen Kastens beträgt 6,8 Kubikfuß. Füllt man nun die Kasten mit Kies, der zu diesem Zweke das dienlichste Material seyn wird, da er sich fest lagern läßt (beweglich darf das Material im Kasten nicht bleiben, einestheils um Erschütterungen und die frühere Zerstörung der Kasten zu verhüten, anderntheils auch um größere Hindernisse, als besonders die Störung des Gleichgewichts bei der Fortbewegung der Walze, zu vermeiden), so wird jeder Kasten ein Gewicht von (6,8 ∙ 66 ∙ 1,9)/110 = nahe 7,8 Cntr. enthalten, wenn das spec. Gewicht des Kieses zu 1,9 angenommen wird. Es darf wohl hier nicht erst angeführt werden, daß die Vermehrung des Gewichts der Maschine in der Art geschieht, daß je zwei einander gegenüber stehende Kasten angefüllt werden. Die Kosten zur Anschaffung und Einrichtung dieser Walze berechnen sich wie folgt: 1) 45 Cntr. Gußeisen zur Walze mit Einschluß des Einsezensder Arme und Achse à 6 Thlr. 270 Thlr. –  Sgr. –  Pf. 2) 4 1/2 Cntr. Schmiedeisen zum Gatter, dasselbe vollständigzu bearbeiten, à 13 3/4 Thlr.   61   – 26  – 3   – 3) 10 Pfd. Metall zu 2 Zapfenlagern à 15 Sgr.     5   – –   – –   – 4) 80 □' kienene, 1 1/2–1 3/4 zollige Bretter zu den Kastenzu liefern, zu bearbeiten, einzusezen und abzutheeren,wegen der sehr mühsamen Arbeit à 5 Sgr.   13   – 20  – –   – 5) 18 Stük Ekklöze, deßgl. à 2 1/2 Sgr.     1   – 15  – –   – 6) 84 Stük Schrauben, u. zwar 48 St. zur Befestigung derStirnbretter, und 36 St. zu den Ekllözen, anzufertigen u.zu befestigen à 21/2 Sgr.     7   – –   – –   – 7) 12 Thüren, wie beschrieben, zu beschlagen, der Beschlag7 Pfd. schwer, à Thür 17, Thlr.   14   – 12  – –   – 8) 2 Deichselstangen zu liefern und einzusezen à 1 1/2 Thlr.     3   – –   – –   – 9) Die Deichselstangen vollständig zu beschlagen     2   – 15  – –   – –––––––––––––––––– Summa 378 Thlr. 28 Sgr. 3 Pf. Um die Wichtigkeit einer möglichst guten Einrichtung der Walzen noch besonders hervorzuheben, mag die Vergleichung einer Walze von 4' Durchmesser mit der vorstehend beschriebenen folgen. – Eine alte eiserne Trommelwalze von 4' Durchm., 3 1/2' Länge, mit einer 3'' starken Achse und 2'' starken Zapfen an derselben, hatte ein Gewicht von 23 Cntr. Das Ziehgatter von Schmiedeisen, mit zwei Deichselstangen und zwei hölzernen Kasten, wog 4' Cntr. In der Walze hing ein hölzerner Kasten mit Eisen beschlagen an der Achse, welcher während der Umdrehung der Walze seine hängende Lage nicht veränderte und deßhalb eine Achsenreibung veranlaßte. Dieser Kasten wog gegen 3 1/2 Cntr. und konnte mittelst Steinen noch mit etwa 12 Cntrn. belastet werden. Zwei andere Kasten auf dem Gatter konnten zusammen noch etwa 8 Cntr. Belastung aufnehmen. Diese Walze nahm bei ihrem Gebrauche 3 Pferde in Anspruch. Auf der losen Schüttung wurden die Kräfte derselben mit etwa 2 Cntrn. Belastung der Walze vollständig verwendet. Auf der ziemlich befestigten Steinbahn jedoch, wenn auch alle Kasten ganz gefüllt, also zusammen mit etwa 20 Cntrn. beschwert waren, blieb es wünschenswerth, noch größeren Raum zu stärkerer Belastung zu haben, da die Pferde noch sehr wohl etwas mehr hätten angestrengt werden können; jedoch ließ die Schwäche des Ziehgatters eine größere Belastung desselben nicht zu. – Die durchschnittliche Geschwindigkeit der Walzenbewegung mit 2 Fuß wurde indeß auch hier als die wirksamste gefunden. Die Leistungen der beschriebenen neuen Walze, im Vergleich mit der zulezt betrachteten, ergaben sich bei einem zweimonatlichen Gebrauche, wie folgt: mittelst der großen Walze wurden während einer inständigen täglichen Arbeitszeit durchschnittlich 15 laufende Ruthen Steinbahn von 15' Breite befestigt; mittelst der kleineren in derselben Zeit nur 8 l. Ruthen. Da nun für jedes Pferd, einschließlich des Pferdeführers, eine tägliche Miethe von 25 Sgr. gezahlt wurde, so beliefen sich die Kosten der Befestigung: bei der großen, mit 4 Pferden bespannten Walze auf = 4,25/15 = 6 2/3 Sgr.; bei der kleinen, mit 3 Pferden bespannten auf = 3,25/8 = 9 3/8 Sgr. für die laufende Ruthe. – Die durch den Gebrauch der großen Walze entstehende Ersparung gegen die kleinere betrug also = 2 17/24 Sgr. für die laufende Ruthe, oder = 0,288 von den Kosten der kleineren. Es wären hienach 28,8 Proc. an den durch die kleine Walze verursachten Kosten vermöge des Gebrauchs der großen erspart worden.