1. Januar 1898. Bei der Vorwärtsbewegung des Exzenters fasst die an einem Bolzen e, Fig. 64 und 65, des auf der Spindel jedes Auslassschiebers festgekeilten Hebels d drehbar angeordnete Steuerklinke ƒ mit ihrem Stahlplättchen g den durch die Stange h geführten, am Bolzen k des auf der Spindel jedes Einlassschiebers festgekeilten Hebels drehbaren Anschlag i solange, bis die Steuerfläche mn der Klinke ƒ auf die Nase o des vom Regulator eingestellten Winkelhebels r aufstöfst, worauf der Einlassschieber unter Wirkung eines Luftpuffers schnell in die dem Dampfabschluss entsprechende Stellung zurückgelangt. Die Auslösung vermittels der Fläche mn erfolgt bis zur Umkehr der Exzenterbewegung in der beschriebenen Weise. Ist sie infolge der Regulatorstellung bis dahin noch nicht vor sich gegangen, so trifft beim Rückgange des Exzenters der Stahlbogen s am äufsersten Ende der Steuerklinke ƒ gegen eine an dem kurzen Schenkel des vom Regulator eingestellten Knaggenhebels r drehbar befestigte federnde Hülfsklinke p, die dann das Ausklinken bewirkt. Damit die Hauptsteuerklinke nach erfolgter Auslösung nicht auf der Nase o des Knaggenhebels schleift, ist die Rückenfläche des Anschlages i gekrümmt, und ƒ legt sich nun vermittels des Stahlplättchens g derart auf i, dass, um Abnutzungen der betreffenden Steuerteile zu vermeiden, die Klinke stets in der durch den Anschlag- und den Klinkendrehpunkt gezogenen Mittellinie angreift. Da die Klinke nur im Augenblick des Aus lösens mit der vom Regulator beeinflussten Nase o zusammentrifft, ist die Rückwirkung auf den Regulator möglichst beschränkt. Dieser, Fig. 66 und 67, wirkt mittels einer in der hohlen Spindel ƒ geführten, mit der Hülse a durch den Keil b verbundenen Stange c auf die Gabel d und den Doppelhebel e; letzterer steht durch Stangen mit den Knaggenhebeln der Steuerung in unmittelbarer Verbindung (D. R. G. M. No. 75637). Beim Niederdruck cylinder lässt sich der Füllungsgrad von Hand einstellen. Die Hahnkegel sind auf Stahlwellen aufgezogen, die sich in Lagern der Schiebergehäusedeckel führen. Um doppelte Dampfeinströmung zu erhalten, sind die Einlassschieber mit entsprechenden Kanälen versehen. Das als Seilscheibe ausgebildete Schwungrad hat 5000 mm Dmr. und wiegt 45 000 kg. Die von der A.-G. Königin Marienhütte in Cainsdorf ausgestellte liegende Tandem-Verbundmaschine hat Cylinder von 400 bezw. 630 mm Dmr. und 950 mm Hub. Sie leistet ohne Kondensation bei 70 Min.-Umdr. und einer Eintrittspannung des Dampfes von 7,5 kg/qcm 140 PS. Zur Dampfverteilung in beiden Cylindern dienen Ventile, die je von einer zwangläufigen Radovanovic-Steuerung be deutscher Ingenieure. thätigt werden. Dies geschieht beim Hochdruckcylinder unter Mitwirkung des Regulators, während die Füllung des Niederdruck cylinders von Hand einstellbar ist. Ueber die Steuerung ist in dieser Zeitschrift schon wiederholt berichtet worden 1). Die Arbeit wird durch das als Seilscheibe ausgebildete Schwungrad von 4 m Dmr. mit 8 Rillen für 50 mm starke Seile abgegeben. Die von der Dampfschiff- und Maschinenbauanstalt der der österr. Nordwest - DampfschiffahrtGesellschaft in Dresden ausgestellte liegende Auspuffmaschine von 400 mm Cyl.-Dmr. und 800 mm Hub leistet mit 105 Min.-Umdr. bei 20 pCt Füllung und 8 Atm abs. Eintrittspannung 105 O@OSO@ PS.; sie trieb. mittels des als Riemenscheibe ausgebildeten Schwungrades von 4000 mm Dmr. eine Dynamo der Kommanditgesellschaft Schumanns Elektrizitätswerke in Leipzig. Die in Fig. 68 bis 70 dargestellte Maschine ist höchst sauber gearbeitet und ausgestattet. Besonderes Interesse bietet die trotz der hohen Umdrehungszahl der Maschine genau und geräuschlos arbeitende auslösende Ventilsteuerung von Collmann mit Flüssigkeitspuffern (D. R. P. No. 84548). Die Spindel V, Fig. 71, jedes Einlassventils ist mit einem Kolben K verbunden, der sich in einem mit Oel gefüllten Cylinder C bewegt, und dessen Umfang mit einer Reihe von Löchern a, a, Fig. 72, versehen ist, die, über die Kante i, i des Kataraktcylinders nach aufwärts schleifend, der Flüssigkeit einen je nach der Lage des Kolbens veränderlichen Durchströmquerschnitt bieten. Wird das Ventil mitsamt dem Kolben durch den Mechanismus der· äufseren Steuerung, dem Wesen nach eine abgeänderte Form der bekannten Wellner-Steuerung, mittels der Gabel G und der Stützklinke S angehoben, sodass die Kolbenlöcher a über die Cylinderkante i gelangen, danach die Steuerung durch Anschlag der Klinke S an den Expansionskegel N ausgelöst, so strömt bei der durch Federdruck veranlassten Abwärtsbewegung der Ventilspindel mit dem Kataraktkolben das in dem Raume unter dem letzteren eingeschlossene Oel ohne besonderen Widerstand durch die Löcher a. Das Ventil fällt infolgedessen rasch herunter, bis die Cylinderkante i nur noch die Spitzen der Löcher a frei lässt und damit ein sanftes Setzen des Ventiles herbeigeführt wird. Gegenüber den mit Luftpuffern arbeitenden Ventilsteuerungen ergiebt sich eine für alle Füllungsgrade genau gleiche Schlussbewegung der Einlassventile, die, da sie nur von der Gestaltung der Kataraktöffnungen abhängig ist, gewissermassen als zwangläufig bezeichnet werden kann. Ueber sonstige Vorzüge der Steuerung ist in Z. 1896 S. 1140 von Otto H. Mueller jr. berichtet worden. Das an der Ausstellungsmaschine abgenommene Ventilerhebungs- und -Falldiagramm, Fig. 73, zeigt die Abschlusskurven für Füllungen bis 35 pCt. Um die bisher unter dem Oelpuffer angeordnete Stopfbüchse in Wegfall zu bringen, tritt die Ventilspindel V, Fig. 71, durch eine über den Flüssigkeitspiegel reichende Führung in den Cylinder C und ist hier an dem glockenartigen Aufsatze des Kolbens K befestigt (D. R. P. No. 86886). 1) Z. 1896 S. 1106; 1893 S. 461.* Die Maschine wird in der Weise regulirt, dass für jedes Einlassventil die Gabel G früher oder später durch die Stützklinke S und den konischen Anschlag N einer in den Aufsätzen über den Ventilgehäusen verschiebbar gelagerten, vom Regulator entsprechend eingestellten Spindel E, Fig. 68 bis 70, 1. Januar 1898. Bis in die 60er Jahre dieses Jahrhunderts war es allgemein gebräuchlich, die Zähne solcher gusseiserner Räder, von denen ein ruhiger Gang und damit eine gröfsere Genauigkeit verlangt wurde, erheblich dicker zu giefsen, als sie schliesslich sein sollten, und ihnen durch Nacharbeiten mittels Meifsels und Feile oder auch mittels Hobel- oder Fräsmaschine die genaue Gestalt zu geben. Bei kleineren Teilungen wurden auch wohl die Zahnlücken in den vollen Kranz eingeschnitten. Mit der Einführung und Vervollkommnung der J. G. Hofmannschen Räderformmaschine') ist das Nacharbeiten der 1) Vergl. Dingl. polyt. Journ. 1882 Bd. 246 S. 167. Auswahl des Sandes den Zahnflanken eine grofse Glätte zu geben. Dazu gehört allerdings, dass man die Kosten für beste Maschinen usw. sowie den höheren Lohn für gewandte und gewissenhafte Arbeiter nicht scheut und was dasselbe sagt für die genau sein sollenden Zahnräder einen entsprechend höheren Preis anlegt. Das Nacharbeiten ungenau gegossener Räder durch Hobeln, Fräsen oder dergl. kostet bekanntlich, wenn es genaue Zahnformen liefern soll, viel Geld, und es liegt deshalb die Frage so, ob nur gegossene oder nach dem Guss weiter bearbeitete Zähne bei gleicher Genauigkeit teurer sind. Den Vorzug nicht nachgearbeiteter Zähne, dass die gröfsere Härte der sogenannten Gusskruste die Dauer der Zähne verlängert, will ich hierbei unbeachtet lassen. Es wurde weiter oben schon angedeutet, dass die durch · Hobeln oder Fräsen erzeugten Zahnflanken nicht ohne weiteres genau seien, wie wohl von manchen angenommen oder sogar behauptet wird. Die Anschauungen über den möglichen Genauigkeitsgrad sind schon zuweilen irrtümlich). Aber selbst der praktisch zu erreichende Genauigkeitsgrad erfordert auch hier sehr genaue Maschinen und sorgfältige Behandlung durch tüchtige Arbeiter. Ein Wettbewerb zwischen Rädergiefsereien und Fabriken, in denen die genaue Gestalt der Zahnflanken durch Hobeln oder Fräsen erstrebt wird, ist also ganz am Platze. Es bedarf keiner besonderen Erörterung für die Behauptung, dass erstere für die grösseren, letztere für die kleineren Zahnteilungen die besseren Aussichten haben. Es dürfte zeitgemäfs sein, insbesondere um die Anschauungen über die mögliche Genauigkeit »bearbeiteter Radzähne zu klären, die in Vorschlag gekommenen oder im Gebrauch befindlichen Zahnflanken-Bearbeitungsmaschinen und ihre Arbeitverfahren einer prüfenden Besprechung zu unterziehen. Ich bemerke hierzu von vornherein, dass ich vielleicht nicht alle hierher gehörigen Maschinen kenne, glaube aber kaum, eine der durch Veröffentlichung bekannt gewordenen, soweit sie für die vorliegende Frage Bedeutung hat, übersehen zu haben. Eine der ältesten der hierher gehörenden Maschinen ist im April 1829 an Glävet & Sohn in Metz patentirt3). Sie ist nur für Stirnräder bestimmt. Der Stichel 8, Fig. 1, ist 1 auf einer Platte a befestigt, die um den Bolzen b drehbar ist und sich an ihrem rechtsseitigen Ende mittels einer Schraube auf die Lehre stützt. Nach jedem Schnitt wird die Platte a um die Spandicke gegen den Zahn z geschoben, wobei jene Schraube auf eine andere Stelle der Lehre kommt und hierdurch der Schneidkante des Stichels die für den neuen Schnitt zutreffende Lage gegenüber dem festen Radzahn z giebt. Wie die Figur zeigt und wie es nicht anders sein kann —, arbeitet der Stichel als Spitzstichel. Es kann daher die mittels dieses Verfahrens gewonnene Zahnflanke nicht glatt ausfallen, sondern muss von mehr oder weniger groben, neben einander liegenden erhabenen Streifen bedeckt sein; wie man sie bei Verwendung des Spitzstichels sowohl bei Drehals auch Hobelarbeiten kennt. Die Zähne des auf dieselbe Weise bearbeiteten Gegenrades enthalten selbstverständlich ähnliche Querstreifen. Wenn daher die Zahnflanken der Räder gegeneinander gleiten, so werden zeitweise die Erhabenheiten beider Flanken auf einander treffen, zeitweise die Hervorragungen der einen Flanke sich in die Vertiefungen 1) Man vergleiche einen Aufsatz im American Machinist vom 3. Dez. 1896, in welchem angegeben wird, dass für die Calumet und Hekla - Grube ein Räderpaar von rd. 4.08 m bezw. 1,06 m Dmr. und 38 cm Breite bestellt sei, bei dem die Zähne ohne irgendwelchen Spielraum in einander greifen sollten. *) Publ. industr. 1843 Bd. III S. 233 m, Abb, deutscher Ingenieure. der anderen legen. Der hieraus entstehende unruhige Gang lässt sich nur durch Beseitigen der Hobelstriemen vermeiden, d. h. man muss die Zähne nach dem Behobeln noch durch Befeilen oder Schleifen bearbeiten. Wo bleibt die Genauigkeit, wenn bei dieser Nacharbeit nicht mit äusserster Gewissenhaftigkeit verfahren wird? Man wird fragen: Was soll diese Kritik einer längst nicht mehr im Gebrauch befindlichen Maschine? Ich habe diese Maschine hier angeführt, weil sie die älteste Zahnradhobelmaschine ist, bei welcher der Stichel nach einer Lehre geführt wird; ich habe ihre gröfste Schwäche Lieferung längsriefiger Zahnflanken besonders hervorgehoben, weil alle mit Spitzsticheln arbeitenden Radzahn-Hobelmaschinen, und das ist die weit überwiegende Mehrzahl, denselben Fehler haben, und weil es deshalb zweckmäfsig erscheint, von vornherein diesen Uebelstand in schärferes Licht zu rücken. Im Jahre 1862 lernte ich in der Maschinenfabrik von J. F. Petzold in Bautzen, deren technischer Leiter ich damals war, folgendes Verfahren der Zahnbearbeitung von Stirnrädern kennen.') Die richtigen Zahnbegrenzungen wurden durch sich möglichst anschliefsende Kreisbögen ersetzt, und zwar bei Zykloidenverzahnung durch zwei, bei Evolventenverzahnung durch einen, wie es damals gebräuchlich war. Fig. 2 stellt ein Rad teilweise dar, dessen Mitte bei M. liegt; a bezeichnet den Mittelpunkt für die Zahnflank enkrümmung b c. Man steckte das Rad mit seiner Bohrung auf einen Dorn und befestigte es mit diesem so auf der drehbaren Aufspannplatte einer Stofsmaschine, dass der Kreis, in welchem die Mittelpunkte a liegen, die Drehachse der Aufspannplatte traf. Vorher hatte man das Rad aufsen abgedreht, eingeteilt und die Zahndicken aufgetragen. Das Rad wurde dann mit Hülfe des Kreuzschlittens und durch Drehen der Aufspannplatte wie des Rades um seinen Dorn in eine solche Lage gebracht, dass die Schneide des Stichels s auf den Grenzpunkt der Zahndicke traf und winkelrecht zum Krümmungshalbmesser lag, worauf die Stofsmaschine in Betrieb gesetzt wurde und die Schaltbewegung durch Drehen der Aufspannplatte stattfand. Die Schneide des Stichels war für Evolventenzähne und die Köpfe von Zykloidenzähnen in der Mitte gerade, an beiden Rändern gerundet, für die Füsse der Zykloidenzähne in der Mitte mäfsig gekrümmt. Der Stichel erzeugte sonach die angestrebte cylindrische Fläche durch tangirende Flächen, deren Gesamtheit kaum von der ersteren zu unterscheiden war. Die so gewonnenen Zahnflächen waren nicht nach genauen Evolventen oder Zykloiden gebildet, aber sie waren fertig, entgingen also_der Gefahr, durch Nacharbeiten verhunzt zu werden. Gustav Hermann strebt mit einer verdienstvollen Arbeit2) Vollkommeneres an: es soll die gegensätzliche Verschiebung der Werkzeugbahn und des Werkstückes wie bei dem letzteren Verfahren durch Drehungen um Bolzen, die genauer durchzuführen sind als die Führungen an Lehren, stattfinden, aber so, dass wirkliche Zykloiden oder Evolventen als Quer1) Vergl. auch Haas, Dingl. polyt. Journ. 1878 Bd. 229 S. 28 m. Abb. Die Zahnflächen und ihre automatische Erzeugung. Eine kinematisch-technologische Studie von Gustav Hermann in Aachen. Verhandl. d. Vereines z. Beförd, d. Gewerbfleifses 1877 S. 61 m. Abb. 1. Januar 1898. schnittformen der Zähne entstehen. Leider geht Hermann von der Verwendung des Spitzstichels aus, was allerdings nahe liegt, da die Spitze des Stichels als Punkt aufgefasst werden kann, der vermöge der Arbeitbewegung gerade Linien erzeugt. Diese geraden Linien legen sich als Erzeugende an den krummen Weg, den das Werkstück durch die Schaltbewegung gegenüber dem Stichel beschreibt. Es liegen aber, weil die Schaltbewegung ruckweise stattfindet, endliche Entfernungen zwischen den geraden Linien; der Stichel erzeugt Furchen, deren Sohlen in der verlangten Fläche liegen, aber Erhöhungen zwischen sich lassen, sodass der Querschnitt bei starker Vergrösserung dem durch Fig. 3 dargestellten gleicht, während die tangirende gerade Schneide die in gleicher Vergröfserung durch Fig. 4 Fig. 3. Fig. 4. versinnlichte Umhüllungslinie liefert. Es müssen daher auch die durch das Hermannsche Verfahren gewonnenen Flankenflächen nachgearbeitet werden, wobei die schliefsliche Genauigkeit ebenso in die Hand des Arbeiters gelegt wird wie bei den Maschinen, die mit Hülfe einer Lehre arbeiten. Nur die Fehlerquelle, die in der möglichen Ungenauigkeit der Lehre liegt, wird durch das Hermannsche Verfahren vermieden. Es scheint die Erörterung der Frage lohnend zu sein, ob man nicht, unter sonstiger Beibehaltung des Hermannschen Verfahrens, Stichel verwenden kann, deren Schneide in ihrem Hauptteil geradlinig oder doch nur schwach gekrümmt ist, und deren Bahn die erstrebte Zahnflankenfläche tangirt, sodass diese aus nahe zusammenliegenden ebenen oder doch schwach gehöhlten Flächen erzeugt wird. 1 Die Hermannsche Maschine arbeitet für Stirnräder mit Zykloidenverzahnung bei Erzeugung der Kopfflanke wie folgt. Das zu bearbeitende Rad mit dem Teilkreishalbmesser R, Fig. 5, ist mittels eines Bolzens M1 auf einer Platte drehbar befestigt, die um die Achse m gedreht werden kann. M1 wie m stehen winkelrecht zur Bildfläche, und letztere Achse ist um den Halbmesser r des Hülfskreises vom Teilkreise, entfernt. Die ebenfalls zur Bildfläche winkelrechte Bahn der Stichelspitze ist durch b bezeichnet; sie ändert ihre Lage nicht. Während die Radmitte M mit der um m drehbaren Platte den Winkel ẞ beschreibt, dreht sich das Rad vermöge geeigneten Räderwerkes um seine eigene Achse gegenüber der Platte um den Betrag des Winkels α, und zwar in dem Verhältnis rp Ra, sodass Bogen b c rß auf Bogen a c abgerollt wird. Der Stichel b beschreibt hierbei am Rade die Epizykloide a b. Als die Mitte des Rades sich in M1 befand, ging die an den Fufs der Zykloide gelegte Tangente ti ti durch die Punkte M1b und m, die an das letzte Stück der Zykloide-wenn M in M2 angekommen ist - zu legende Tangente ta ta liegt winkelrecht zur Normale b c. Es hat sich sonach die Lage der Tangente um den Winkel y geändert, wobei 7, wie leicht zu erkennen ist, die Gröfse hat. β Dreht man die beiden Achsen M und m, ohne an ihrer gegensätzlichen Lage etwas zu ändern, um eine dritte, zu ihnen gleichlaufende, mit der Bahn b des Spitzstichels zusammenfallende Achse zurück, und zwar um die Gröfse des Bei der Bildung des Zahnfusses der hypozykloidischen Gestalt tritt genau dasselbe ein; auch hier bleibt die Tangente an die Zahnkrümmung in ihrer Lage, wenn mit der Drehung der das Rad tragenden Platte um die Achse m, Fig. 6, gleichzeitig eine Drehung beider Achsen m und M um eine ihnen gleichlaufende Achse b mit der Hälfte der Geschwindigkeit jener Drehung und in dem entgegengesetzten Sinne stattfindet. Fig. 6. Es kann daher die Schneide des Stichels für den Kopf der Zähne geradlinig sein; sie muss nur in die Richtung jener Tangente eingestellt werden. Für den Zahnfuss muss die Schneide etwas gekrümmt sein und so eingestellt werden, dass die an diese Krümmung gezogene Tangente mit der Tangente des Zahnquerschnittes zusammenfällt. Die so gebildeten Zahnflächen sind im Gegensatz zu den vom Spitzstichel erzeugten glatt und für die Verwendung fertig. Ob es zweckmäfsig ist, alle drei infrage kommenden Drehungen dem Werkstück aufzubürden, oder die eine oder andere oder alle durch den Stichel ausführen zu lassen, ist bei dem Entwurf der Maschine zu erörtern. Mir ist nicht bekannt, dass schon von irgend jemand die beschriebene einfache Lösung der Aufgabe, mittels der Hobelmaschine glatte, nach Zykloiden geformte Zahnflächen zu erzeugen, gefunden worden ist. Für das Hobeln nach Evolventen gestalteter Stirnradzähne schlägt Hermann vor1), eine Feilmaschine oder Stofsmaschine zu verwenden, deren Spitzstichel sich in der Bahn b, Fig. 7, hin- und herbewegt, während sich das auf dem Bolzen M einer geradlinig verschiebbaren Platte steckende Rad um diesen Bolzen dreht und mit ihm und der Platte verschiebt, sodass der letztere geradlinige Weg M1 M2 gleich bleibt der Bogenlänge a c= Rua. Die Spitze des Stichels b liegt im Abstande Ru über der Bahn des Radmittelpunktes M, d. h. der gezeichnete, das Rad,, darstellende Kreis ist der Wälzungskreis für die gerade Linie b c der Evolvente. Es folgt hieraus ohne weiteres, dass die an die Evolvente zu legenden Tangenten tt im Punkte b stets senkrecht zum Wege M1 M2 stehen. Man kann also ohne weiteres den Spitzstichel, durch einen Flachstichel setzen, dessen Schneide in diese Tangente fällt. Es ist nun nicht unbedingt nötig, den Punkt b im Abstande R von der geradlinigen Bahn des Radmittelpunktes : er 1) Verhandl. d. Ver. z. Beförder. d. Gewerbfleifses 1877 S. 91 m. Abb. |