ADHÄSION

Adhäsion (adhesion; adhérence; aderenza) bezeichnet jene Reibung zwischen den angetriebenen Rädern einer Lokomotive und den Schienen, die das Abrollen der Räder auf den Schienen unter Ausübung einer Zugkraft bewirkt.

Ist die am Umfang der angetriebenen Räder ausgeübte Zugkraft größer als die A., so tritt ein Gleiten der Räder auf den Schienen ein (Rädergleiten, Trommeln oder Umhauen der Triebräder).

Mit Adhäsionskoeffizient oder Reibungswert bezeichnet man das Verhältnis zwischen der größten am Umfang der angetriebenen Räder übertragbaren Zugkraft und dem Schienendruck der angetriebenen Räder (Adhäsionsgewicht, Reibungsgewicht).

Der Adhäsionskoeffizient entspricht demnach der Gleichung

wenn Z die größte am Umfang der Triebräder übertragbare Zugkraft und Q der Schienendruck der angetriebenen Räder in Kilogrammen ist.

Bei Dampflokomotiven ist zu berücksichtigen, daß sich die Zugkraft am Umfang der Triebräder während einer Radumdrehung ändert und dann der mittleren Zugkraft Z eine größte, Zugkraft Z max entspricht. Um ein Gleiten der Triebräder zu verhindern, muß tatsächlich der Reibungswert

vorhanden sein.

Das Verhältnis Z/Z max ändert sich mit der Zahl der Dampfzylinder, mit dem Füllungsgrad, mit den Kurbelwinkeln und mit dem Verhältnis der Kurbelhalbmesser zur Schubstangenlänge.

Bei Bestimmung der größten Reibungszugkraft einer Lokomotive müßte eigentlich das Verhältnis Z/Z max bekannt sein. Man begnügt sich jedoch gewöhnlich mit der Annahme eines mittleren Reibungswertes f, der bei einem Reibungsgewicht Q die Ausübung einer mittleren Zugkraft Z zuläßt, wobei vorausgesetzt ist, daß der für die Übertragung der größten Zugkraft Z max notwendige Reibungswert f max tatsächlich vorhanden ist.

Der Reibungswert ändert sich mit dem Zustand der Radreifen und Schienen in so bedeutendem Maße, daß die Einflüsse der Dampfzylinderzahl, des Füllungsgrades, der Kurbelwinkel und des Verhältnisses zwischen Kurbelhalbmesser und Schubstangenlänge nur selten fühlbar werden. Diese Einflüsse sind überhaupt nur bei geringen Geschwindigkeiten zu beobachten, bei höheren Geschwindigkeiten scheinen sie durch die Massen Wirkungen größtenteils ausgeglichen.

Der Reibungswert ändert sich nach dem Zustand der Radreifen und Schienen etwa zwischen den äußersten Grenzen 0∙08 und 0∙35. Die untere Grenze wird bei fetten oder leicht mit Schnee oder Reif bedeckten Schienen beobachtet. Der Höchstwert kommt bei sehr trockenem Wetter, hoher Temperatur und bestaubten oder besandeten Schienen vor.

Im gewöhnlichen Betrieb wird für f gewöhnlich 0∙135–0∙180 angenommen. Für das Befahren langer, anhaltender Steigungen sind geringere Reibungswerte in Betracht zu ziehen. Dagegen kann man bei Lokomotiven, die die größte Zugkraft nur auf kurze Zeit auszuüben haben, den Reibungswert zwischen 0∙170–0∙180, ausnahmsweise sogar bis 0∙200 wählen. Dies gilt für das Anfahren und die Oberwindung kurzer Steigungen.

Tunnele, lange, tiefe Einschnitte und Gleisbögen von geringem Halbmesser, für die keine genügende Ermäßigung der Höchststeigung vorgesehen ist, können die nutzbare Reibung bedeutend vermindern.

In Tunnelen wird die nutzbare Reibung hauptsächlich durch einen feinen, kaum sichtbaren Beschlag auf den Schienen vermindert, der dann eintritt, wenn die warme, wasserdampfreiche Außenluft mit den kälteren Schienen in Berührung kommt.

Lokomotiven neuerer Bauart mit leistungsfähigen Kesseln und wirtschaftlichen Maschinen lassen günstigere Reibungswerte zu als ältere Lokomotiven. Es ist möglich, erstere Lokomotiven stärker zu beanspruchen und wirkt ein Gleiten der Triebräder nicht so nachteilig; es ist möglich, mit denselben größere Reibungswerte zu erzwingen.

Verbundlokomotiven geben wegen der größeren Füllungen gleichmäßigere Umfangskräfte und daher auch günstigere Reibungswerte als Zwillingslokomotiven.

Auf Gebirgsbahnen ist der Gebrauch der Sandstreuvorrichtungen selbst über längere Strecken unerläßlich, wenn infolge ungünstiger Witterung oder anderer Zufälligkeiten die nutzbare Reibung unter das gewöhnliche Maß sinkt. Die gewöhnliche Belastung der Züge soll daher so ermittelt werden, daß unter mittleren Verhältnissen der Gebrauch des Sandes unterbleiben kann. Desgleichen wird das Sanden der Schienen auch häufig beim Anfahren notwendig.

Der Reibungswert kann unter diesen Voraussetzungen an Lokomotiven neuerer Bauart im Mittel, wie folgt, angenommen werden:

Auf ungünstigen Strecken gelten die kleineren, auf günstigen die größeren Werte.

In Nordamerika werden die Dampfzylinder der Lokomotiven für sehr große Reibungswerte bestimmt, die bei Personenzugslokomotiven etwa 0∙250, bei Güterzugslokomotiven 0∙235 betragen. Im Betrieb werden dauernd Reibungswerte von 0∙180–0∙200 erzielt, die jedoch bei gesteigertem Rädergleiten einen viel größeren Verschleiß von Lokomotive und Gleis voraussetzen als auf den mitteleuropäischen Bahnen.

Auf Straßenbahnen ist infolge Verunreinigung der Schienen der Reibungswert gewöhnlich niedrig. Er darf selten größer als mit 0∙120 bis 0∙135 vorausgesetzt werden.

Die größten Steigungen, die mit einfacher A., d.h. bei Anwendung von glatten Rädern und Schienen noch befahren werden können, betragen je nach dem Reibungswert 100 bis 120‰. Bei der Verwendung von Fahrzeugen, an denen sämtliche Räder angetrieben werden und die Nutzlast am Fahrzeug selbst untergebracht ist, sind solche Steigungen noch möglich und zweckmäßig.

Auf Steigungen von 65–70‰ kann die angehängte Last bereits ebenso groß gewählt werden wie das Reibungsgewicht. Unter Umständen ist ein Lokomotivbetrieb möglich. Die steilste Reibungsbahn mit Dampflokomotivbetrieb ist die Ütli-Bergbahn bei Zürich, die größte Steigungen von 70‰ aufweist.

Der Reibungswert wird häufig auch durch eine Ziffer ausgedrückt, die die am Umfang der angetriebenen Räder ausübbare Zugkraft in Kilogrammen für eine Tonne Reibungsgewicht ausdrückt. So entspricht z.B. einem Adhäsionskoeffizienten von 0∙15 der Wert 150 kg/t.

Sanzin.

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Adhäsion, die Kraft, die sich der Trennung zweier in Berührung befindlicher Körper widersetzt, falls nicht andre Hindernisse den Trennungswiderstand erklären.

Wir schreiben z.B. den Widerstand beim Auseinanderreißen zweier sich berührender ebener Platten nur zum kleinsten Teil der Adhäiion, in der Hauptsache dem Luftdruck zu, denn bei der Vergrößerung des Zwischenraumes zwischen den Platten wird, je rascher diese erfolgt, um so mehr der Druck zwischen den Platten kleiner sein als an der äußeren Oberfläche. Das Anhängen von Eisenfeile an einem Magnet ist ebenso nur zum kleinsten Teil der Adhäsion, zum größten Teil der magnetischen Anziehung zuzuschreiben. Reine Adhäsion haben wir in folgendem Beispiel: Bei einem Versuche Gay Lussacs wurde eine Glasplatte von 118,366 mm Durchmesser von einer Quecksilberoberfläche abgerissen. Die nötige Kraft überstieg das Gewicht der Platte um 158 g, demnach betrug die Adhäsion pro Quadratzentimeter 1,436 g. Die Differenz der Luftdrucke über oder unter der Platte war hier verschwindend, weil bei der Leichtigkeit der Formänderung der Quecksilberoberfläche dem Zuströmen der Luft unter die Platte kein erheblicher Widerstand entgegenstand.Der Versuch lehrt, daß Flüssigkeiten auch in dem Fall an festen Körpern adhärieren (die Adhäsion nie null oder gar negativ wird), wenn letztere durch erstere nicht benetzt werden. Hätte man denselben Versuch mit Glas und Wasser oder mit Zink und Quecksilber gemacht, so hätte der gefundene Ueberschuß über das Gewicht der Platte nicht die Größe der Adhäsion der Flüssigkeit an der Platte, sondern diejenige der Kohäsion (s.d.) der Flüssigkeit gemessen, die bei diesen Versuchen kleiner, bei jenem Versuch größer ist als die Adhäsion, denn ein fester Körper wird von einer Flüssigkeit benetzt oder nicht, je nachdem die Adhäsion der letzteren am Körper größer oder kleiner ist als die Kohäsion ihrer Teilchen. Die Wirkungen der Adhäsion werden um so deutlicher, je größer die Berührungsfläche im Vergleich mit dem Gewicht der adhärierenden Körper ist. Spezifisch leichte und sein zerteilte Körper haben eine im Verhältnis zu ihrem Gewicht größere Oberfläche als schwere und grob zerteilte; ihre Adhäsion an zusammenhängenden größeren Körpern übertrifft leicht ihr Gewicht. Daher das feste Anhaften des Staubs an Körperoberflächen, worauf die Möglichkeit des Schreibens mit Kreide und Bleistift beruht, ebenso aber auch diejenige des Schreibens mit Tinte, denn die eingetrocknete Tinte adhäriert wegen ihrer sehr innigen Berührung mit der Papierfläche aufs innigste an derselben. Sehr stark adhärierende Körper, die nach dem Uebergang aus dem flüssigen in den starren Zustand (entweder durch Entweichen eines Lösungsmittels oder durch Erstarren beim Erkalten) eine genügende Kohäsion besitzen, benutzen wir als Klebemittel. Die Adhäsion ist die Hauptursache des Reibungswiderstandes, und letzterer wird vermindert durch Schmiermittel, die bei großer Adhälion an den gleitenden Flächen eine möglichst geringe Kohäsion besitzen müssen.

Aug. Schmidt.