Diskussion:Schnuraufzug

Anforderungen, Funktion - betrachtend die Schnur

Annahme (ich weiss es nicht wirklich): Der unterbrechungsfreie Schnuraufzug nach Huygens legt eine Schnurschleife (endlos wie ein "O") mit mehr oder weniger grosser Umschlingung über zwei unabhängigen Walzen mit waagrechten Achsen, die im geometrisch einfachsten Fall auf derselben Geraden liegen können.

Beidseits hängen von den Durchmessern der Walzen tangential je eine Schnurschlinge (unten geschlossen wie ein "U") hinunter, in deren Bucht jeweils eine Seilrolle liegt, die über Achse und gabelförmiger Achsaufnahme mit Zug- bzw. Gegengewicht verbunden ist.

Eine der Walzen dient dem Aufziehen, ist also der Antrieb des Lageenergiespeichers Schnuraufzug und muss eine Knarre (Ratsche) aufweisen, die ihr Drehen nur in einem Drehsinn freigibt (und im anderen sperrt). Diese Walze wird per Schlüssel oder Kurbel, anzustecken an ihre Achse, oder durch Hinunterziehen des hochgestiegenen Gegengewichts gedreht. Die andere Walze kann sich selbst frei drehen, erhält ein Drehmoment vom Übergewicht des Aufzugsgewichts gegenüber dem leichteren Gegengewicht und stellt den Abtrieb des Schnuraufzugs dar und wirkt als Antrieb des Räderwerks der Uhr, das - gehemmt - hier nur mit sehr kleiner Rotationsgeschwindigkeit abläuft.

Variante - Ratsche im Abtrieb: Die Aufzugswalze kann entfallen, ebenso die Endlosigkeit der Schnurschleife, wenn in die Abtriebswalze eine Ratsche eingebaut wird und man durch Hinunterziehen des Gegengewichts das Aufzugswerk aufzieht. Während dieses Hinunterziehens wirkt jedoch kein Vorwärts-Drehmoment am Abtrieb. Eine Aufziehwalze ist überflüsssig, beide Schnurenden können dort einfach festgeklmmt werden.

1. Unterbrechungsfreier Aufzug nach Huygens braucht eine Endlose Schnurschleife über zwei Walzen laufend. - Erzielt durch Verbindungsspleiss oder einem Knoten? Oder durch Herstellen aus einem Fadenwickel (ähnlich einem Strang Wolle) und Umspinnen oder Ummanteln? Alternativ: Stahldraht oder -band auf Stoss geschweisst (wie in einer Bandsäge)?

(2.) Stabil runder Querschnitt, der die Schnur auf der Abtriebswalze (die das Uhrwerk antreibt) kraftarm leicht seitlich abrollen lässt. Seitlich meint quer zur Schnurachse in der die Zugkraft des Gewichts übertragen wird und damit achsparallel auf dem Zylindermantel eines Abtriebs. Dieser Abtrieb kann auch als Schnurrille am Umfang eines schmalen Rads ausgebildet sein.

Auch wenn das Gewicht durch Aufziehen und Ablaufen zwischen Punkten nahe seiner Endlagen pendelt, so läuft die Schnur sowohl an An- als auch Abtriebswalze nur in jeweils einem Drehsinn. Damit läuft die Schnur - 1,5-fache Umschlingung der Walze angenommen - gewindeartig gegen einen randständigen Bund der Walze.

Der Bund müsste 2 mal Schnurdurchmesser hoch sein, die hochlaufende Schnur unter dem geringeren Zug des Gegengewichts müsste die ältesten 180° der Umschlingung (unter dem hohen Zug des Zuggewichts) zur Seite wälzen. Dazu müsste der Bund wie an einer alten Holz-Zwirnspule kegelig zurückweichen und die Schnur äusserst verdrillsteif sein und in Querrichtung sehr reibungsarm gleiten.

Also Denk-Sackgasse! Die Umschlingung darf zur Vermeidung dieser nicht wirklich erfüllbaren Anforderungen allerhöchstens 1-fach, also 360° betragen, erreichbar durch 1 oder 2 Umlenkrollen für Gegengewicht und/oder Zuggewicht. Dann kollidieren auf- und ablaufende Schnur(-tampen) nur an einem Punkt. Jedoch gibts noch den Effekt lokaler Überlappung.

Besser daher nur 270° Umschlingung, da wetzen die Schnüre noch an ihrer Kreuzung in Entfernung des Walzenradius quer aneinander. Könnte durch ein Gleitblech in Sattelform zwischen die Schnüre verschleissarm gestaltet werden.

3. Am besten jedoch 180° Umschlingung, ausreichend Reibung zwischen Schnur (Seilchen aus Hanf, Stahl oder Kunstfaser; Stahldraht) und Walze (aus Messing, Zink, Holz, ...) durch ein oder alternativ Gliederkette und Kettenrad (häufig bei Kuckucksuhren). Die Walze oder Trommel braucht keinen Bund mehr zu haben, eine lose Führung der beiden Schnurenden durch Ösen in geringem Abstand vom Umschlingungsbogen genügt.

Je geringer der Reibungskoeffizient zwischen Schnur und Walze ist, und je steifer die Schnur, desto grösser muss das Verhältnis Gegengewicht zu Zuggewicht sein, das allerdings immer bedeutend kleiner als 1 sein muss.

Gleiches wie für diese Abtriebswalze des Schnuraufzugs, die das Uhrwerk antreibt, gilt auch für die Antriebswalze, mittels derer der Schnuraufzug oft händisch mit einem simplen Schlüssel oder einer kleinen Ansteckkurbel aufgezogen wird: Auch hier am besten nur 180° Umschlingung.

4. Die Schnur wird vielleicht gereckt, damit sie im Betrieb dann möglichst zugsteif ist. Denn längs des Umschlingungsbogens - und damit im Zeitablauf an jedem Punkt der Schnur wenn er die Umschlingung durchläuft - erhöht sich die in der Schnur herrrschende Zugkraft vom Gewicht des Gegengewichts auf die Gewichtskraft des Zuggewichts (eigentlich: Zugmasse). Dehnung der Schnur führt dabei zu Schlupf auf der Walze und diese Relativbewegung zu Polieren der Walze und über sehr lange Zeit zu ihrem Verschleiss.

5. Das Gewicht der Schnur'Fetter Text' liegt je nach vorhandener Gangreserve einmal mehr auf Seiten des Gegengewichts, später mehr auf der Seite des Zuggewichts. Durch diesen vergleichsweise geringen sich ändernden Gewichtsbeitrag zum Zuggewicht wir das Abtriebs-Drehmoment geringfügig am Anfang etwas verringert, zuletzt etwas vergrössert, mit linearem Verlauf dazwischen. Abschätzung: 10 g Schnur-Teil : 1000 g Netto-Zuggewicht = 1 %.

Kann gut sein, dass lokale Schwereanomalien auf der Erde und der Rückgang der Erdbeschleunigung mit steigender Seehöhe bedeutender wirken.

6. Nur zum Vergleich: Antriebe mittels Umschlingung an alten Radio-Abstimmdrehknöpfen zu Drehkondensator und Skalenzeiger hatten dosierte Rutschfunktion für die Antriebsachse, wenn der Kondensator-Drehbereich endete. Die 1,5-fache Umschlingung eines Kunststoffseilchens mit 0,5 mm Durchmesser wanderte auf der 6 mm Achse während typisch 5-10 Umdrehungen entsprechend bis zu 5 mm axial hin und her. IBM-Kugelkopfschreibmaschine aus 1975-1980 transportierte den Kopf über ein steifes umlaufendes Stahlband. Nadelkopfdrucker eher über Kunststoffseilchen oder Textilband (aus Polyester oder Stahldraht). Tintenstrahldrucker detto. Scanner-Sensorleisten beidseitig mit der selben, mehrfach umgelenkten Seilschlinge, um gute Parallelführung zu erreichen.

Hier kommt es wiederholt nur zu Hin- und Herbewegungen der Schnur. Also ist sie an beiden Enden meist geklemmt (und einem federgespannt), und sind Umschlingungen von 1-fach und mehr möglich. Nur am unterbrechungslosen Schnuraufzug nach Huygens läuft eine endlose Schnurschleife am Abtrieb kontinuierlich in eine Richtung und am Antrieb intermittiert (nur beim Aufziehen) jedoch ebenfalls nur in eine Richtung.

... anhand lange zurückliegender Anschauung von verschiedenen Uhren und Maschinchen durchüberlegt. Manches könnte relevant für den Artikel sein. --Helium4 (Diskussion) 10:11, 30. Aug. 2014 (CEST)