Titel: Das Gußstahl-Scheibenrad des Bochumer Vereins für Bergbau und Gußstahlfabrication; mitgetheilt von F. Henckel, Civilingenieur in Cassel.
Autor: Friedrich Henckel
Fundstelle: Band 156, Jahrgang 1860, Nr. VI., S. 12
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VI. Das Gußstahl-Scheibenrad des Bochumer Vereins für Bergbau und Gußstahlfabrication; mitgetheilt von F. Henckel, Civilingenieur in Cassel. Mit Abbildungen auf Tab. I. Henckel, über das Gußstahl-Scheibenrad des Bochumer Vereins. Der Bochumer Verein befindet sich bekanntlich im Besitze des ihm patentirten, von seinem technischen Director Hrn. Jacob Mayer erfundenen Verfahrens, Façonstücke aus Gußstahl zu gießen. Für diesen wichtigen Fortschritt auf dem Gebiete der Stahlfabrication wurde dem Bochumer Verein auf der Pariser Weltausstellung die große goldene Ehrenmedaille und dem Erfinder, Hrn. Mayer, das Kreuz der Ehrenlegion verliehen. Die erste Anwendung fand der Gußstahl-Fayonguß in der Bochumer Fabrik zur Herstellung der Stahlglocken, die sich bereits seit Jahren einer so wohl verdienten und täglich allgemeiner werdenden Anerkennung erfreuen. Nachdem sich dann die neue Erfindung auch zur Anfertigung von mannichfachen Maschinentheilen als sehr geeignet bewährt hatte, ist sie in neuerer Zeit besonders dem Eisenbahnwesen dienstbar gemacht worden. Zunächst war es die Herstellung von Bandagen, die auf dem neuen Wege versucht und zu vollem Gelingen gebracht wurde. Die Gußstahl-Bandagen des Bochumer Vereins werden als Ringe gegossen und schließlich einer kräftigen Auswalzung unterworfen. Solche Bandagen haben sich, trotz aller Vorurtheile und Angriffe, auf einer großen Zahl von Eisenbahnen: der königlich hannoverschen, der Köln-Mindener, bergisch-märkischen, Aachen-Düsseldorfer, der Saarbrücken westphälischen, der österreichisch-französischen Staats-Eisenbahn u.a.m. bereits vollkommen bewährt. Und doch waren die bisher vom Vereine gelieferten Bandagen mit noch unvollkommenen Mitteln hergestellt, wozu besonders das Auswalzen derselben in England auf nicht genügend starken Walzwerken zu rechnen ist. Sobald der Verein in nächster Zeit sein im Bau begriffenes, sehr kräftiges Bandagen-Walzwerk in Betrieb setzt, wird er für die Fabrication von Gußstahl-Bandagen in großartiger Weise eingerichtet seyn und solche dann in allen Dimensionen und in rascher und vorzüglicher Ausführung liefern können. Nachdem durch die Gußstahl-Bandage allen Anforderungen welche die Eisenbahntechnik an diesen Theil des Rades stellt, vollkommen genügt worden, trat nunmehr die Aufgabe in den Vordergrund, nicht nur den Reifen, sondern ein ganzes Rad aus Gußstahl, als dem unbedingt vorzüglichsten Materiale, herzustellen. Dieser Aufgabe hat der Bochumer Verein in neuester Zeit eine Lösung gegeben, welche sich sicherlich den Beifall der Eisenbahn-Techniker erringen wird. Es ist ihm nämlich gelungen, von jener Erfindung die glückliche Anwendung zu machen: Gußstahl-Scheibenräder herzustellen, bei denen Nabe, Scheibe und Spurkranz als ein einziges Stück gegossen werden. Von diesen Waggonrädern laufen sechs Stück seit etwa 6 Monaten unter einem Gepäckwagen im Personenzuge der Köln-Mindener Bahn und zeigen nach etwas über 5500 durchlaufenen Meilen erst 1/4 Linie gleichmäßige Abnutzung. Bei derselben Bahn sind auch Locomotivräder seit Kurzem im Betriebe. Die Scheibe des Waggonrades ist in radialer Richtung etwas wellenförmig gebogen, damit nachtheilige Spannungen beim Gießen vermieden werden und das Rad den wünschenswerthen Grad von Elasticität erhält. Bei dem Locomotivrade haben ebenfalls Rücksichten auf gute Gießbarkeit dazu geführt, statt des einen erforderlichen, drei Kurbelzapfenaugen symmetrisch um die Nabe herum anzuordnen. Obgleich die großen und vielen Vorzüge des Gußstahl-Scheibenrades allen Eisenbahn-Technikern in die Augen springen werden, so sey es doch gestattet, einige derselben kurz anzudeuten: 1) Das neue Rad gewährt zunächst alle Vortheile, welche die Scheibenräder gegenüber den Speichenrädern besitzen und die in Hervorrufung eines kleineren Luftwiderstandes, in geringerem Aufwirbeln des Staubes und dadurch herbeigeführter besserer Conservirung der Achslager, und endlich besonders darin bestehen, daß Scheibenräder ihre runde Form weit besser beibehalten als Speichenräder, bei denen immer eine Tendenz zum Polygonalwerden vorhanden ist. 2) Das Gußstahl-Scheibenrad vereinigt in sich die Vorzüge, welche dem schmiedeeisernen Scheibenrade mit Bandage und dem gußeisernen Blockrade einzeln eigen sind, schließt dagegen die Nachtheile dieser beiden Constructionen aus. Das Bochumer Rad dürfte daher wohl das beste seyn, welches sich für Eisenbahn-Fahrzeuge überhaupt herstellen läßt. 3) Das Rad besteht aus einem Materiale, dessen Festigkeit – bis zu den Elasticitätsgränzen – mindestens doppelt so groß ist, als die von gutem Schmiedeeisen. 4) Da das Rad ein einziges Stück ist, so fallen mit Ausnahme des Abdrehens alle Unterhaltungskosten weg. 5) Weil an dem Rade – außer dem seltenen Abdrehen – keine Reparaturen vorkommen, so ist seine Leistungsfähigkeit eine größere, als bei einem Rade von irgend einer andern Art, das nicht aus einem Stücke besteht. 6) Unfälle, wie sie bei anderen Rädern durch das Losgehen von Nieten, Schrauben oder Keilen, oder durch das Springen der Bandage vorkommen, sind bei dem Gußstahl-Scheibenrade vermöge seiner Construction nicht möglich. 7) Das Abnutzen des Radkranzes ist ein eben so geringes, wie bei Rädern mit Gußstahl-Bandagen. 8) Ist endlich der Radkranz bis zu der geringsten zulässigen Dicke abgeschliffen, so hat man es in der Hand, ihn durch Abdrehen des Spurkranzes zu einem Unterreifen für eine aufzuziehende Bandage zu machen. Die außerordentliche Haltbarkeit der Bochumer Gußstahl-Scheibenräder wurde vor Kurzem durch Versuche auf den Stahlwerken des Bochumer Vereins nachgewiesen. Es waren dabei Seitens der Köln-Mindener Eisenbahn die HHrn. Betriebs-Director Baurath Leopold, Obermaschinenmeister Weidtmann, Vorsteher der Wagen-Verwaltung Bauinspector Hesekiel und Oberwerkführer Wruck zugegen. Die Einrichtung des Versuchsapparates ist aus den Figuren 15, 16 und 17 zu ersehen. An einen starken gußeisernen Rahmen a sind vier Lager b angegossen, in welche zwei Traversen c drehbar eingelegt sind. Letztere bilden in der Mitte zwei mit Schalen und Deckeln versehene Lager d, in welchen die Zapfen der Achse, auf der das zu untersuchende Rad sitzt, befestigt werden. Die Achse ist so gegen Verschiebungen in ihrer Längenrichtung gesichert. Die gegen das Rad geführten Schläge werden durch eine pendelartig aufgehängte Kugel im Gewichte von 780 Pfd. bewirkt. Um die Durchbiegung des Rades an der geschlagenen Stelle zu messen, ist derselben gegenüberstehend ein Hebelarm e angebracht, der an der Radnabe gut befestigt ist. Durch das Ende desselben ist ein Stäbchen M hindurchgesteckt; vor jedem Schlage wird dieses gegen den Radkranz angedrückt und zeigt dann durch sein Zurückweichen die Größe der Durchbiegung an. In analoger Weise sind die Durchbiegungen der Achse an verschiedenen Stellen gemessen worden, indem Stäbchen A, B, C, D und E gegen die Achse angedrückt wurden. Die beiden den Proben unterworfenen Scheibenräder hatten einen Durchmesser von 37 1/2'', die Scheibe war an der Nabe 1 1/4'' und am Radkranz 1/2'' dick. Bei dem ersten Versuche saß das Rad auf einer 4zölligen Gußstahl-, bei dem zweiten auf einer 5zölligen Feinkornachse. Die unten folgenden Tabellen enthalten die Resultate der Versuche. Bei dem ersten erfolgte der Bruch des Rades durch Abreißen der Nabe von der Scheibe. Beim zweiten Versuch zerbrach der Apparat beim 11ten Schlage, bevor es gelungen war, das Rad auch nur im mindesten zu beschädigen. Es soll nun in nächster Zeit noch eine größere Reihe ähnlicher Versuche angestellt und zum Vergleiche auch andere Radconstructionen in den Kreis derselben hineingezogen werden. Zur Prüfung der ökonomischen Vortheile des neuen Rades dürfte noch die Mittheilung der einstweiligen Preisnotirung am Platze seyn. 1) Ein vollständiger Satz, eine 4zöllige gedrehte Gußstahlachse mit    zwei aufgezogenen, aber nicht abgedrehten Scheibenrädern, im    Gewicht von circa 1650 Pfd. 300 Thlr. 2) Ein Waggonrad mit gelochter Nabe im Gewicht von circa 700    Pfd. 120   „ 3) Locomotivräder mit gelochten Naben und Kurbelwarzen (bis    zu 4' Durchmesser)          a) unabgedreht pro Centner   20   „          b) abgedreht      „        „   24   „ Hiernach stellt sich der Preis pro Satz Waggonräder immerhin fast doppelt so hoch, als der durchschnittliche von feinkorneisernen, resp. puddelstählernen. Dagegen erklärt sich der Verein zur Uebernahme von Garantien für eine mindestens dreifache Leistung bereit, und ist auch erbötig, das Material abgenutzter Räder zum Preise von 4 Rthlr. pro Centner demnächst zurückzunehmen. Ister Versuch. Dimensionen der Gußstahl-Achse. Länge von Mitte zu Mitte der Schenkel 6', Durchmesser an der Nabe 4'', in der Mitte 3'' 10'''. Textabbildung Bd. 156, S. 15 Nummer der Schläge.; Ablenkungswinkel in Graden.; Fallhöhe der Kugel von 780 Pfund.; Durchbiegung des Rades.; innerhalb der Elasticitäts-Gränze.; Bleibende Durchbiegung.; Durchbiegung der Achse.; innerhalb der Elasticitätsgränze.; Bleibende Durchbiegung.; Bemerkungen.; Fuß.; Zoll.; Linien.; Bei 10' 3'' Fallhöhe der Kugel die Elasticitätsgränze der 4zöllig. Gußstahlachse überschritten. IIter Versuch. Dimensionen der Feinkorn-Achse. Länge von Mitte zu Mitte der Schenkel 6 1/2', Durchmesser an der Nabe 5'', in der Mitte 4'' 10'''. Textabbildung Bd. 156, S. 16 Nummer der Schläge.; Ablenkungswinkel in Graden.; Fallhöhe der Kugel von 780 Pfund.; Durchbiegung des Rades.; innerhalb der Elasticitäts-Gränze.; Bleibende Durchbiegung.; Durchbiegung der Achse.; innerhalb der Elasticitätsgränze.; Bleibende Durchbiegung.; Bemerkungen.; Fuß.; Zoll.; Linien.; Bei 6' 8'' Fallhöhe der Kugel die Elasticitätsgränze der 5zöllig. Feinkorn-Achse überschritten.; Der Versuchsapparat brach entzwei. Das Verhalten der Bochumer Gußstahlachsen gegen eiserne zeigte sich auch bei diesen Versuchen ähnlich den auf Anordnung Sr. Excellenz des königl. preuß. Handelsministers von dem königl. Commissär Hrn. Regierungs- und Baurath Fromme, in Gegenwart von Commissären der Köln-Mindener, königl. westphälischen, anhaltischen und Aachen-Düsseldorfer Eisenbahnen am 21. April v. J. in den Bochumer Gußstahlwerken vorgenommenen Elasticitätsversuchen. Damals bestand der Versuchsapparat aus einem gußeisernen Gestell, in welches die Achsen mit einem Nabentheil (gleichwie in der wirklichen Nabe) horizontal eingespannt waren. Die Belastung wurde auf die Mitte des freiliegenden Schenkels aufgehängt und die Durchbiegungen (Ordinaten) gegen ein genau gerade gehobeltes, horizontal unter der Achse befestigtes Lineal an verschiedenen Abscissenpunkten gemessen. Die Resultate dieser Versuche sind in nachstehender Tabelle enthalten. Textabbildung Bd. 156, S. 17 Bezeichnung der Achsen; Durchmesser; Elasticitätsgränze überschritten bei einer Belastung von Ctr.; Bleibende Durchbieg. am äußersten Ende des freien Nabentheiles 55'' 5''' v. der Befestigungsstelle gemessen; im Naben theil; in der Mitte; Belastung Ctr.; Durchbiegung Linien; I. Eiserne Bündelachse von Phönix; II. Eiserne Bündelachse von Kirkstall (England); III. Eiserne Bündelachse von Kirkstall (England); IV. Gußstablachse des Bochumer Vereins Es ist demnach die Tragfähigkeit 4zölliger Gußstahlachsen wesentlich größer als 5zölliger eiserner Achsen, und gewährt die Anwendung ersterer, als Ersatz für letztere, bei gleicher Belastung größere Sicherheit. Nachschrift. Hr. Kleinheinz, königl. Maschinenmeister beim Ober-Post- und Bahnamte Augsburg, hat ein ihm vom Bochumer Verein zugeschicktes Stück Rohguß eines Gußstahlscheibenrades auf verschiedene Weise durch Schmieden geprüft, wobei immer ein ungemein zähes und compactes Material erhalten wurde und ein außerordentlich feinkörniger Bruch zum Vorschein kam; dieses Material erträgt auch unbeschadet eine leichte Schweißhitze. Er ließ aus dem Rohgußstück drei Meißel anfertigen, um zu ermitteln ob dieses Material nicht Anwendung für Werkzeuge finden könnte, was jedoch nicht der Fall ist, denn die Meißel wurden entweder sogleich stumpf oder sprengten ab. Dagegen wird der Bochumer Stahlguß sehr vortheilhaft benutzt werden können, um Maschinentheile welche eine große Widerstandsfähigkeit besitzen müssen, aus demselben statt aus Eisen zu schmieden. Die Redaction d. p. J.

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