Ueber ein englisches Förderseil; untersucht von
Prof. H. Gollner.(Schluſs des Berichtes S. 23 d. Bd.)Gollner, über ein englisches Förderseil.Die Einrichtung der beiden Apparate zur Durchführung der maschinellen Drehungsproben
ist aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen.Die erste Einrichtung besteht nach Fig. 3 aus einem
entsprechend geformten Stück Weiſsbuchenholz, in welches bei a und b je ein Stahlbacken eingelassen werden
kann, der eine Nuth zur Lagerung des Probedrahtes in der Drehachse enthält. Ein
Deckstück aus Stahl mit derselben Längsnuth versehen, dient zum Klemmen des
Probedrahtes an seinem einen Ende, welches Klemmen mittels einer starken Klammer k erreicht wird.
[Fig. 3., Bd. 276, S. 69]
Der entsprechend geklemmte Probedraht wird durch die angedeutete Bohrung des
Holzstückes geführt und mit dem zweiten, freien Ende centrisch in die Handkurbelnabe
mittels keilförmigen, eine Längsnuth führenden Stahlbacken eingeführt und daselbst
befestigt. Das Aufbiegen der vorstehenden Drahtenden (an beiden Seiten) sichert
gegen eine
Längsverschiebung des Probedrahtes; die Lagerung der Enden desselben in die schon
angedeuteten Nuthen bei Drehung der Handkurbel, die Inanspruchnahme desselben auf
Drehung und Zug.Die 29 durchgeführten Drehungsversuche sind durchaus gelungen; sowohl die Anzahl der
ganzen als zehntel und hundertstel Umdrehungen der Handkurbel bis zum Eintritte des
Bruches konnte mit Benutzung der auf der Stirnfläche des Holzkörpers (zunächst der
Handkurbel) angegebenen Theilung mit völliger Sicherheit bestimmt werden, da sich
der Moment des Drahtbruches zweifellos feststellen lieſs.Aus dem Aussehen der erhaltenen Bruchstücke konnte auf den durchaus regelmäſsigen
Verlauf der Versuche bei sorgfältiger Einstellung des Apparates geschlossen werden.
Die Ergebnisse der Verwindungsversuche mit den Seil- und Bindedrähten sind in der
Tabelle III enthalten.Tabelle III (Draht-Verwindungsproben).
Die verhältniſsmäſsig geringe Anzahl von Verwindungen für den Bindedraht, nämlich im
Mittel n = 38,4 bis zur Erreichung der Bruchgrenze, ist
lediglich auf dessen schon früher erwähnte, stark beschädigte Oberfläche
zurückzuführen. Die für den hart gezogenen Seildraht erreichte Zahl der Verwindungen
im mittleren Betrage von n = 31,82 muſs in Rücksicht
auf den Zustand des Materiales an sich, sowie auf die, durch die angewendete
ungünstigere Versuchsmethode hervorgerufene zusammengesetzte Inanspruchnahme des
Materiales als eine sehr befriedigende bezeichnet werden.Der Einfluſs des Ausglühens des hart gezogenen Drahtes gibt sich durch eine Erhöhung
der Zahl der Verwindungen bis zum Bruche um 174 Proc. kund.Die zweite Vorrichtung zum Zwecke der Durchführung der
Verwindungsversuche
ist nach Fig. 4 in folgender Weise eingerichtet. In
das genau gedrehte Guſseisenrohr R können zwei
kolbenartige Theile k1
und k2 aus Guſseisen
eingeführt werden, welche in ihrem Innern zwei gegenüberstehende prismatische Stahl
backen aufnehmen können, zwischen welchen die genau centrische Klemmung der beiden
Enden der Probedrähte mit Hilfe der 4 Stellschrauben durchzuführen ist. Die
Entfernung der innen gelegenen Stirnflächen dieser Kolben entspricht der
Gebrauchslänge der Probedrähte.
[Fig. 4., Bd. 276, S. 71]
[Fig. 5., Bd. 276, S. 71]
Der Kolben k2 ist mit
einem genau ausgeglichenen Hebel versehen, an dessen äuſserem Ende eine Wagschale
anzuordnen ist, um durch Aufgabe von Schrotten das jeweilig herrschende Drehmoment
für den Probedraht bestimmen zu können. Der Zeiger Z
dient zur Anzeige der mittleren Hebellage. Der Kolben k2 kann sich nach Bedarf in dem Rohre R verschieben, es ist daher einer etwaigen Verkürzung
des zu verdrehenden Probedrahtes nichts im Wege.Der vordere Kolben k1
ist mit einem Sperrrade S versehen, in dessen hohle
Nabe der Vierkant zum Aufstecken einer vorhandenen Handkurbel angebracht ist.Zum Sperrrade S gehört der Sperrhaken h, um eine Rückdrehung des verdrehten Probedrahtes zu
hindern.Um die Zahl von Verwindungen anzuzeigen, ist ein einfaches Zählwerk angeordnet,
welches auf 0,02 Umdrehung genau die Anzahl der bis zum Bruche benöthigten
Verwindungen (je um 360°) ablesen läſst.Die normale Probelänge beträgt 20cm,0; diese kann
aber auch auf eine beliebig kleine Gröſse herabgemindert werden.Nach Erledigung der Untersuchung der Drahtmaterialien konnte nunmehr auf die umfassenden
Dehnungs- und Zerreiſsversuche mit den Seil-Litzen und
den Rundseilen als Elementarseile des Flachseiles
übergegangen werden.Die wichtigste Vorbereitung für die Durchführung dieser Versuchsreihen bezog sich auf
die Art der Fassung der Enden der Litzen- und Rundseile. Diese Fassung wurde nach
einer Methode durchgeführt, welche sich von der von Prof. Tetmajer angegebenen nur durch Anwendung von Lettermetall, statt Bronze,
als Ausguſsmaterial für die in Fig. 5 dargestellte
pfannenartige Vertiefung des gelenkigen Spannkopfes unterscheidet.Die Anwendung von Lettermetall hatte den wesentlichen Vortheil der niederen
Schmelztemperatur (etwa 300°), welche das vergossene Ende des Drahtseiles
hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften nicht zu verändern vermag, während
bei Anwendung von Bronzeeinguſs ein Ausglühen desselben Seilendes nicht zu vermeiden
ist, wodurch – wie aus den Ergebnissen der Drahtproben hervorgeht – eine wesentliche
Veränderung (Verminderung) der im hartgezogenen Zustande hoch entwickelten
mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Steifheit eintritt, die den Bruch des
Probestückes an der geschwächten Stelle unter Nachweis einer geringeren Festigkeit
zur Folge hat.Die durchgeführte Fassungsmethode für die Litzen und Seile hat sich in allen Fällen
bewährt und trat in keinem Falle der Bruch in der Fassungsstelle ein.Bei Untersuchung der Zugelasticität der Litzen und Seile ergab sich, daſs diesen
zusammengesetzten Probekörpern mehrere Grenzen dieser Art zukommen; so wurde für die
Litzen eine zweifache, für die Rundseile eine dreifache Zugelasticitätsgrenze, welch
letztere mit der Flieſsgrenze zusammenfiel, sichergestellt. Die Grenzen der
Zuginanspruchnahme, innerhalb welchen der constante Zugelasticitätsmodulus Geltung
hat, sind in der bezüglichen Tabelle eingetragen.Die Dehnungsmessungen für den Versuch Nr. (1686) ergaben folgende
Einzelresultate:
BelastungenPkStand des Meſs-instrumentesDehnungenΔl in
cmBelastungenPkStand des Meſs-instrumentesDehnungenΔl in
cm–47,0–100045,80,1220046,80,02 1100245,60,1440046,60,04120045,30,1760046,40,06130044,90,21 800146,20,08135044,50,2590060,00,10 1400341,90,51
1 Elasticitätsgrenze.2 Streckgrenze.3 Bruchgrenze.Die Bruchdehnung betrug (für Versuch Nr. 1686) 2,6 Proc. bei der Gebrauchslänge l = 20cm,0.Tabelle IV (Litzenzerreiſsproben).
[Textabbildung Bd. 276, S. 73]
Versuchs-Nr.; Art des Probestückes;
Zusammensetzung derselben; Effectiver Probequerschnitt; Inanspruchnahmegrenze
in; Proportionalitätsgrenzen; Verhältniſsmäſsige Dehnungen an denselben;
Elasticitätsmodule für Zug; Specifische Arbeitsmodule für die
Proportionalitätsgrenzen; Streckgrenze; Festigkeitsgrenze; Anmerkungen;
Mittelwerthe; Litzen; 7 Drähte à 0cm,14
Durchmesser, Gebrauchslänge l = 20cm,0; Bruch der 7 Drähte in Einem Querschnitte
plotzlich. Contraction von 2 Drähten 58,8 Proc. Bruchdehnung der Litze = 2,6
Proc.; Bruch der 7 Drähte fast in einem Litzenquerschnitt plötzlich. Contaction
zweier Drähte 63,2 Proc.; Wie bei Versuch Nr. 1690; Controlversuch Nr. 1687
ergab Kzat = 12523,2.Die Werthe der Zugelasticitätsmodule nehmen mit. Erhöhung der Zuginanspruchnahme in
allen Fällen ab, die verhältniſsmäſsigen Dehnungen nehmen zu.In der Tabelle IV sind die Ergebnisse der Zerreiſsproben mit Seillitzen
zusammengestellt.Bemerkungen zu den Seilzerreiſsproben:Nr. 1680: Bruch der einzelnen Drähte erfolgte rasch hintereinander fast in einem und
demselben Seilquerschnitte. Die Messung der Contraction zweier Drähte ergab 58,8
Proc. Die Bruchdehnung des Rundseiles konnte mit 3,7 Proc. (Gebrauchslänge = 20cm,0) ermittelt werden.Nr. 1681: Bruch der einzelnen Drähte rasch hintereinander (bis auf zwei Stück) sehr
nahe in einem Querschnitte. Die Rundseiltrümer erscheinen stellenweise aufgewickelt.
Die Messung der Contraction zweier Seildrähte ergab 63,2 Proc.Nr. 1682: Bruch einer Litze innerhalb der Gebrauchslänge plötzlich in einem
Querschnitte; Bruch der übrigen Litzen zunächst dem Spannkopfe, die Contraction
zweier Drähte wurde mit 49,0 Proc. ermittelt. Ein Seiltrum war in die vier Litzen
aufgelöst.Nr. 1683: Bruch des Seiles zunächst der Einspannvorrichtung. Seiltrum aufgelöst;
Bruch der Drähte in den Litzen plötzlich und sehr nahe in einem Querschnitte. Zwei
zerrissene Drähte wiesen eine Contraction von 58,8 Proc. nach.Die Bruchdehnung konnte nur bei einer Litzenprobe (Nr. 1686) und nur bei einer
Seilprobe (Nr. 1680) mit Sicherheit ermittelt werden; in allen übrigen Fällen gelang
es nicht, die im Momente des Bruches bestehende Dehnung direkt zu beobachten. Die
Dehnungen selbst wurden auf 0cm,005 genau
ermittelt. Diese betrugen für das Rundseil Nr. 1680:
BelastungenPkStand des Meſs-instrumentesDehnungenΔl in
cmBelastungenPkStand des Meſs-instrumentesDehnungenΔl in
cm–47,9–350047,00,09 50047,80,01 3800146,90,10100047,70,02400046,70,12150047,60,03 4500246,20,17200047,50,04500045,50,24 2500147,40,05 5500340,50,74300047,20,07Bruchdehnung = 3,7 Proc.
1 Erste und zweite
Elasticitätsgrenze.2 Dritte Elasticitätsgrenze und
Flieſsgrenze.3 Festigkeitsgrenze.Beurtheilt man die Mittelwerthe der aus den Litzenproben
erhaltenen wichtigsten mechanischen Gröſsen, so ergibt sich, daſs die beiden
Elasticitätsgrenzen durchschnittlich bei einer Inanspruchnahme von 7421at,2 und 10204at,0 erreicht wurden. Die mittleren Zugelasticitätsmodule betrugen rund
2000000at und 1500000at, die mittlere Flieſs- und FestigkeitsgrenzeTabelle V (Seilzerreiſsproben).
[Textabbildung Bd. 276, S. 75]
Versuchs-Nr.; Art der Probestücke;
Zusammensetzung derselben; Effectiver Probequerschnitt; Inanspruchnahmegrenzen;
Proportionalitätsgrenze in at; Verhältniſsmäſsige Dehnungen an denselben;
Elasticitätsmodule für Zug; Specifische Arbeitsmodule für die
Proportionalitätsgrenzen; Flieſsgrenze; Festigkeitsgrenze; Elementarrundseil a.
d. Flachseil; 4 Litzen à 7 Drähte von 0cm,14
Stärke; Mittelwerthe10204at,1 bezieh. 12677at,8, endlich konnten die mittleren specifischen
Arbeitsmodule bis zu den Elasticitätsgrenzen mit durchschnittlich 13,61 und 40kcm,05 ermittelt werden.Aus der Tabelle V (Seilzerreiſsproben) können analog folgende Mittelwerthe betreffend
die wichtigsten mechanischen Gröſsen hervorgehoben werden.
Die mittleren Elasticitätsgrenzen sind erreicht
bei5870,2,8939,5und10435at,9Die zugehörigen mittleren specifischen Arbeitsmodule
betragen9,25,27,08„55kcm,81Die mittleren Elasticitätsmodule sind rund2000000,1600000„1200000atDie mittlere Zugfestigkeit wurde er- reicht bei12682at,6.
Zusammenfassung.Die Ergebnisse der mit den Seildrähten durchgeführten mechanischen Untersuchungen
gestatten folgendes Schluſsurtheil über die Qualität des Drahtmateriales an sich,
und über die Verwendung derselben bei Herstellung der Litzen und Elementarrundseile
für Flachseile:1) Der untersuchte Seildraht (0cm,14 Stärke)
besitzt im hartgezogenen Zustande die für die sachgemäſse Seilfabrikation
wesentlichen Eigenschaften und zwar: eine hochentwickelte Elasticität, eine
hochgelegene Elasticitäts-, Streck- und Festigkeitsgrenze, ferner die Eigenschaft
der Gleichartigkeit, endlich die Eigenschaft der Deformationsfähigkeit im
vorzüglichen Maſse, und muſs der erprobte Draht als solcher von vorzüglicher
Qualität festgestellt werden.2) Der Seildraht behält auch nach erfolgtem Ausglühen die Eigenschaften eines
homogenen Stahldrahtes, obschon für diesen die charakteristischen mechanischen
Grenzwerthe und zwar: die Zugelasticitätsgrenze um 37,6 Proc., der
Zugelasticitätsmodulus um 44,6 Proc., die Streckgrenze um 63,2 Proc., der
specifische Arbeitsmodul für die Elasticitätsgrenzen um rund 30 Proc. gesunken,
während sich die verhältniſsmäſsige Querschnittsverminderung um 40 Proc.
erhöhte.3) Durch das Spinnen des Seildrahtes zu den Elementarrundseilen tritt eine Erhöhung
der Streckgrenze im Seilmateriale um 4,7 Proc. ein, der gleichzeitig auftretende
mittlere Verlust an Zugfestigkeit erreicht 9,2 Proc.4) Das Verhältniſs der mittleren Zugfestigkeiten für
SeildrahtSeillitzeundRundseilergibt sich mit10090,990,8
Das Verhältniſs der Bruchdehnungen wurde für dieselben Materialien ermittelt mit
1,55 Proc.2,6 Proc.3,7 Proc.
5) Das Verhältniſs der specifischen Arbeitsmodule bis zur Streckgrenze des Drahtes,
der Litze und des Seiles ist durch folgende Werthe auszudrücken:
SeildrahtSeillitzeundRundseil100122171
wodurch nachgewiesen ist, daſs in Folge des Spinnens des
Seildrahtes zur Litze und zum Elementarrundseil des Flachseiles eine derartige
Verschiebung (Erhöhung) der Streckgrenze, und gleichzeitig eine solche Aenderung in
der totalen Deformation dieser Seilelemente eintritt, daſs eine wesentliche und
höchst vortheilhafte Erhöhung des mechanischen Arbeitsvermögens (für die
Volumseinheit) derselben Elemente resultirte.6) Nachdem die Inanspruchnahme für den Seildraht und das Elementarrundseil an der
maſsgebenden (ersten) Zugelasticitätsgrenze fast vollständig übereinstimmt (5844at,1 für den Draht und 5870at,2 für das Rundseil), so kann die erste Grenze
als Grundlage für die Bestimmung der zulässigen Zuginanspruchnahme des Flachseiles
verwerthet werden.Unter der Voraussetzung einer, in der „unruhigen“ Inanspruchnahme des
Förderseiles begründeten dreifachen stabilen Sicherheit ermittelt sich die zulässige
Zuginanspruchnahme (kzat) und die dieser entsprechenden
verhältniſsmäſsigen elastischen Deformation (Δlz: l) für
wofür der Schluſswerth kz = 2000at und
(Δlz : l) = 0,0010 gesetzt sei.
Hieraus ergibt sich schlieſslich eine x-fache
Bruchsicherheit durch Zerreiſsen und zwar: für den Seildraht: x = 6,98, für das Rundseil: x
= 6,34.Diese Werthe ergeben sich auf Grund der alleinigen
Berücksichtigung der Zuginanspruchnahme des Flachseiles, wenn eben lediglich dessen
Qualität an sich in Betracht gezogen wird.Bei Beurtheilung der relativen Qualität des Seiles, d.
i. jener mit Rücksicht auf den speciellen Verwendungszweck desselben, ist neben der
Zuginanspruchnahme kzat noch die thatsächlich eintretende
Biegungsinanspruchnahme (kbat) in Betracht zu ziehen, welchen
beiden Theilinanspruchnahmen eine maximale Inanspruchnahme Kt = Kz + Kb entspricht. Wird kt in Beziehung zur Zugelasticitätsgrenze (Kpat) im nachgewiesenen Mittelwerthe von rund
5860at,0 gebracht und kt = 0,5, Kp = 2928at angenommen, so ergibt sich unter der Voraussetzung, daſs der kleinste
noch zulässige Durchmesser der Seilscheibe in Anwendung kommt, für die zulässige
Zuginanspruchnahme= 976 und für dieBiegungsinanspruchnahme.Kbat=1952, daher noch dieMaximale (totale) Inanspruch- nahmeKtat=2928;
also Inanspruchnahme, welche mit jenen für harte
Guſsstahlseile, die sich für Förderzwecke bewährt haben (siehe u.a. die für den
Oberbergamtsbezirk Dortmund maſsgebenden Bestimmungen), sehr befriedigend
übereinstimmen.