Rad

00:00:00: Rad.

00:00:02: Das Rad ist ein Kreisrundes, meist scheibenförmiges Teil einer Maschine.

00:00:08: Es dreht sich um eine Achse die senkrecht zur Kreißfläche steht.

00:00:12: Am bekanntesten ist das Wagenrad.

00:00:15: Die Erfindung und Nutzung des Rades an Karren- und Wagen war ein wichtiger Schritt in der technischen Entwicklung der Urgeschichte.

00:00:22: Ein großer Vorteil des Rads ist dass sein Umfang über den Untergrund rollt.

00:00:28: Gleiten findet nur noch in den geschmierten Lagern statt.

00:00:32: Der Rollwiderstand auf festem, trockenen Boden und der Gleitwiderstand in den Lagern zusammen sind deutlich kleiner als der Widerstand beim Schleifen oder Ziehen einer Last über dem Boden.

00:00:43: Auch der Materialabrieb ist geringer.

00:00:47: Deshalb wurden Fahrzeuge mit Rädern- und Zugtieren in Vor- und Frühgeschichte zu einem verlässlichen Transportmittel für Lasten und Menschen.

00:00:55: Schon in der Bronzezeit wurde die einfache Scheibe weiterentwickelt zum leichteren Speichenrad.

00:01:03: Dabei wurden Teile der Scheibe zwischen Narbe- und Felgenrad durch Druck oder Zugfeste Materialien ersetzt, mit aufwendigen Verbindungstechniken verbunden.

00:01:13: Ein nur drehendes Rad zählt zu den einfachen Maschinelementen – zum Beispiel Handrat oder Lenkrat.

00:01:20: Ein Fahrzeugrat ist heute ein komplexes technisches Bauteil Räder mit Strebenkonstruktion.

00:01:31: Neben Voll- und Speichenrädern gab es historisch auch Räda, bei denen breite Streben radial von der Narbe zur Fell gelaufen.

00:01:38: Sie bilden keine geschlossene Scheibe und sind trotzdem deutlich anders als klassische Speichenräder.

00:01:44: Solche Rattypen kennt man schon aus dem eisenzeitlichen Wagenbau – zum Beispiel bei Streitwagen des Typs Mercurago II und später bei landwirtschaftlichem Wagen.

00:01:56: Die Streben nehmen Druck und Biegebelastungen auf, und stellen eine eigenständige Konstruktionslösung dar, die je nach Einsatz- und handwerklicher Tradition unterschiedlich gebaut wurde.

00:02:08: Der Prähistoriker Robert Forra beschrieb in der Mitte von dem bernischen Historischen Museum und betonte, dass es sich nicht um lineare Vorstufen des Speichenrades handelt sondern um parallel entwickelte Bauweisen mit eigener technischer Logik.

00:02:26: Historische Beispiele und Rekonstruktionen solcher Radformen werden unter anderem im Museum Achse, Rad- und Wagen dem Werksmuseum der BPW Bergische Achsen KG in Wiel in einer Sammlung zur Kultur- und Technikgeschichte des Wagenbaus gezeigt.

00:02:45: Geschichte Lange galt die sumerische Kultur als Ursprung des Rades.

00:02:51: Neure Befunde zeigen jedoch, dass das Rad über Jahrhunderte schrittweise entstand – vom ersten Gedanken bis zu den ersten Wagenrad funden Nordöstlich des Schwarzen Meeres.

00:03:01: Etwa zur gleichen Zeit oder etwas früher war auch die schnell rotierende Töpferscheibe mit Gleitlagern in Gebrauch.

00:03:09: Schmierung und geringes Spiel sprechen dafür, dass Gleitelager inzwischen gut beherrscht wurden.

00:03:15: Im präkolumbischen Amerika und in Australien war das Rad für Transportzwecke nicht bekannt.

00:03:23: Ältere Transportgeräte.

00:03:26: Die ersten Geräte, mit denen Lasten an Land bewegt wurden ohne sie zu tragen waren Schlitten- und Stangen schleifen.

00:03:33: Bei der Schleife wird ein Teil des Lasts und des Konstruktionsgewichts getragen.

00:03:38: Dafür lässt sich gut im Gelände einsetzen.

00:03:41: Schlitten und Schleifen haben oft einen hohen Gleitwiderstand.

00:03:44: Rollen oder Walzen funktionierten nur auf gut vorbereitetem Untergrund und über kurze Strecken.

00:03:50: Rollender Transport ist schon aus dem bronzezeitlichen Ägypten belegt.

00:03:55: Ein Nachteil ist, dass die Rollen entweder über die ganze Strecke liegen müssen oder immer wieder von hinten nach vorn gelegt werden.

00:04:03: Trotzdem konnten so vergleichsweise große Lasten bewegt werden weil die Last auf größere Flächen verteilt ist als in den Gleitlagern späterer Räder.

00:04:11: Bis heute nutzt man Walzentransport noch für spezielle Aufgaben, zum Beispiel zum Verlegen von Gebäuden oder für sehr schwere Lasten über kurze Strecken.

00:04:23: Älteste Nachweise des Rades Das Rad konnte Drehbar um eine Achse befestigt werden und wurde schon mit Steinwerkzeugen hergestellt.

00:04:32: Die ältesten Hinweise auf die Nutzung des Rades für den Transport sind Miniaturräder aus Ton, Nordwestlich des Schwarzen Meeres datiert vor Viertausend vor Christus.

00:04:43: Ab der Mitte des vierten Jahrtausends finden sich in ganz Europa Wagenmodelle, die auf eine verbreitete Nutzungen hindeuten.

00:04:51: Indirekte Hinweise gibt es zum Beispiel in Form einer geritzten Darstellung auf einem Gefäß aus Bruno Ciccia in Polen, die als die älteste Abbildung eines Wagenrats gilt.

00:05:01: Ebenso wurde eine Fahrspur aus der Mitte des vierten Jahrtausends vor Christus in einem Hühnbett bei Flintback gefunden.

00:05:08: Unmittelbare Funde von Karren, Rädern, Wagen oder ihren Modellen stammen aus der zweiten Hälfte des vierte Jahrtaussens vor Christos in Europa – etwa aus der Trichterbecherkultur und der Badener Kultur, aus dem Alpenvorland, aus den Nordwestlichen Kaukasus, Maikop-Kultur sowie als Mesopotamien und Vorderasien.

00:05:29: Gefunden wurden ein oder mehrteilige Scheibenräder mit Durchmessern zwischen vierzig und achtzig Zentimeter, mit fester oder loser Narbenbuchse oder ohne Narbenbuchse oft mit quadratischen Achslöchern.

00:05:43: Die ältesten Fahrzeuge waren überwiegend zweiaxig.

00:05:47: Viele Funde stammen aus Bestattungen in Wagengräbern oder wurden im Moor erhalten.

00:05:52: Die älteste gut datierte Rad-Achsenkombination stammt aus dem Leibacher Moor bei Jubiljana, Stare Gimannia.

00:06:01: Das Rad wurde auf Drei-tausend dreihundertvierzig bis dreitausenddreißig vor Christus die Achse auf Dreitausen dreihundetsechtzig bis Dreitauzent viertzeig vor Kristus datiert.

00:06:13: Ein wenig jüngeres Rad wurde im Federseemoor in Seekürch Achwiesen gefunden.

00:06:19: Es ist etwa fünftausend Jahre alt und aus zwei Teilen zusammengesetzt.

00:06:23: In Ostgeorgien wurden die Reste zweier Wagen unter einem Grabhügel in Ananauri ausgegraben, sie wurden auf circa zwei tausend vierhundert plus minus einhundertfünfzig Jahre vor Christus datiert.

00:06:36: Der Kurgern dürfte einem Anführer aus der letzten Phase der Kura Araxis Kultur gehören, die Verbindungen zur Maikop-Kultur hat.

00:06:46: Im Grab fanden sich neben Obsidian und Flinstein auch Bernsteinperlen.

00:06:51: Das stärkt die Vorstellung, dass der Wagen lange vor dem Pferd aus neuerlichen Regionen kamen und mit der Verbreitung der kure Araxiskultur nach Süden gelangte.

00:07:00: Das älteste vollständige Rat in Großbritannien wurde bei Must Farm nah Peter Bauer gefunden und auf die Zeit zwischen elevenhundert und achthundert vor Christus datiert.

00:07:12: Die frühesten Räder, die für den Transport genutzt wurden, stammen aus der Region nordöstlich des Schwarzen Meeres.

00:07:19: Die übrigen Funde deuten auf eine schrittweise Entwicklung über Jahrhunderte und auch Verbindungen nach Mesopotamien.

00:07:27: Weiterentwicklungen Schon in der Steinzeit versuchte man das hohe Gewicht von Scheibenrädern durch Auskehlungen zu verringern.

00:07:35: Ob diese Räde mit symbolischen Mustern für den Lastentransport geeignet waren ist fraglich.

00:07:41: Eine wichtige Erfindung der Metallzeit war die Speicher.

00:07:44: Sie wurde um zwei Tausend vor Christus im Orient eingeführt.

00:07:49: Mit dem stabilen und leichten Speichenrad baute man Streitwagen, also zweirädrige Fahrzeuge, die eigentlich Karren heißen müssten.

00:07:58: Zweirädrigkeit war eine einfache Methode, Gewicht zu sparen.

00:08:02: deshalb entstanden später auch anspruchsvollere Einachser.

00:08:06: Die ersten Speichen waren aus Bronze.

00:08:08: später dominierten Hölzerne Speichen, an denen nur die innere Fläche der Radnarbe und die äußere Lauffläche der Felge mit Beteil beschlagen war.

00:08:17: Ab dem neunzehnten Jahrhundert wurden Metallspeichen wieder wichtig wegen höheren Lasten- und Geschwindigkeiten im Eisenbahnverkehr und durch die Erfindung des Speichensturzes.

00:08:28: So konnten sehr leichte stabile Räder mit dünn gespannten Drahtspeichen gebaut werden wie man sie heute vor allem beim Fahrrad kennt Das Rad in der neuen Welt.

00:08:41: In Mesoamerika erfanden die Maya das Rad, auf Tempeln ist es in Steinhornamenten als Speichenrad oder als Zahnrad zu sehen.

00:08:50: aus den Funden geht hervor dass sie das Rad vor allem in Anwendungen nutzten die keine Lasten trugen.

00:08:56: Sie bauten damit Mechaniken zur Darstellung ihres Kalenders und auch Spielzeug.

00:09:01: Schon in präkolumbischer Zeit verwendeten sie Räder und sogar Zahnräder, in mehr oder weniger fein mechanischen Geräten.

00:09:09: Gebrauchsfähige Wagen sind in den alte Amerikanischen Kulturen bislang nicht nachgewiesen.

00:09:15: Das liegt sehr wahrscheinlich im Mangel an geeigneten Zugtieren wie Pferden, Ochsen oder Eseln.

00:09:22: Materialien Früher wurde ein Rad fast nur aus Holz gebaut.

00:09:28: Die ersten Speichenräder hatten Bronzenespeichen.

00:09:31: Später dominierten wieder hölzerne Speichenrädern, bei denen nur die Innenfläche der Radnarbe und die Außenlaufbahn der Felge mit Metall beschlagen waren.

00:09:40: Mit besseren Metallen wurden auch die Beschläge haltbarer.

00:09:44: Als die Dampfmaschine und später der Verbrennungsmotor höhere Lasten und größere Geschwindigkeiten möglich machte entstanden Räder ganz aus Eisen – und später aus zusammengeschweißtem Stahlblech.

00:09:57: Geschmierte Narbenhülsen wurden durch Weltslager ersetzt und für geringe Belastungen kamen leichte Räder mit vorgespannten Drahtspeichen auf Zug zum Einsatz.

00:10:07: Die Form der Räde richtete sich immer nach dem Untergrund, auf dem sie fahren sollten – die Fahrbahn wurde parallel dazu verbessert.

00:10:15: So gab es Stahlreifen auf Holzkranz für Schubkarren, Wagen und Kutschen.

00:10:20: Auf Feld, Bohlen oder Pflasterwegen – und für die erste kommerziell betriebene elektrische Straßenbahn der FOTG in Deutschland auf Schien.

00:10:29: Harte Gummireifen auf Holz- oder Gusseisenkranz kamen bei den ersten Kraftfahrzeugen und längere Zeit bei Lastkraftwagen auf Pflastersstraßen zum Einsatz.

00:10:39: Später setzten sich Luftreifen auf Felge für Straßenfahrzeuge und Flugzeuge auf Asphalt- und Betonstraßen durch.

00:10:46: Spezielle Radformen entstanden für andere Verkehrsmittel.

00:10:50: Specielle Rad Formen entstanden für andere Verkehrsmittel, zum Beispiel das Eisenbahnrad mit stehlenen Reifen und Spurkranz, dass auch bei Kränen und Rolltreppen zu finden ist oder Seilrollen zur Unterstützung von Zugseilen.

00:11:07: Heute werden Hartgummireifen auf Stahlrädern, als Stützräder etwa bei Kettenfahrzeugen, Karussells, Seilbahnen und Industrie-Fahrzeugen wie Gabelstaplern eingesetzt.

00:11:18: Kunststoffräder mit oder ohne Metallnabe oder Weltslager oft ohne Gummireifem findet man an fahrbaren Tischen Gerüsten Leitern Möbeln Hubwagen für Europaletten und Einkaufswagen Teilweise mit Vorrichtungen zum Festhalten auf Rollsteigen.

00:11:36: In der Feinmechanik dienen präzise gefertigte Kunststoffräder zur Kraftübertragung, zum Beispiel in Schaltern.

00:11:47: Das System Rat und Achse wird vor allem bei Transportmitteln eingesetzt – sowohl an Fahrzeugen als auch zu Kraftumlenkungen an Hebezeugen.

00:11:56: Achsen tragen Lasten und werden deshalb hauptsächlich gebogen belastet.

00:12:01: Wellen übertragen Drehmomente und werden deswegen vor allem verdreht beansprucht.

00:12:05: Wenn Räder mit Lagern auf Achsen oder heute meist auf Axt Zapfen rotieren, verringert das die Reibung gegenüber dem Schleifen des zu transportierenden Gegenstands.

00:12:15: Dadurch lässt sich schwere Last energieeffizienter über relativ ebene Strecken bewegen und Personen kommen schneller voran.

00:12:24: Als Beispiel kann man sich eine Stahlplatte von einhundert Kilogramm vorstellen, die zehn Meter bewegt werden muss.

00:12:30: Die auftretende Reibkraft ergibt sich aus der Normalkraft multipliziert mit dem Reib bei Wert.

00:12:37: Für Stahl auf rauer Oberfläche liegt dieser bei etwa Null, fünf.

00:12:41: Für glattene Stahl auch Stahl bei etwa null, eins.

00:12:45: Beim Schleifen wirkt diese Reibung über die ganze Strecke.

00:12:49: Bei Rädern reduziert sich der Weg, über den die Narbe an der Achse reibt im Verhältnis der Durchmesser Zum Beispiel bei einem Rad mit ein tausend Millimetern Durchmesser und einer Achse von fünfzig Millimetren.

00:13:01: Selbst wenn man die zusätzliche Arbeit durch das Gewicht des Fahrzeugs, den Rollwiderstand hinzurechnet bleibt die Energieeinsparung groß.

00:13:10: Bei hohen Geschwindigkeiten kommt noch ein stabilisierender Effekt dazu.

00:13:14: Das Rad wirkt wie ein Kreisel und hilft dem Fahrzeug gerade aus zu laufen.

00:13:19: Deswegen ist freihändiges Radfahren möglich.

00:13:23: Würden die Räder eiern, würden wir stark durchgeschüttelt.

00:13:28: Sonderfälle Ein alter Volksbrauch sieht das Abrollen des Feuerrades von einem Berg oder Hügel vor.

00:13:35: Er wird noch heute an Weihnachten neuer Karneval Ostern- oder Pfingsten in Gemeinden im Friaul, Odenwald Sauerland Spessart, Tessin, Tirol und dem Weserberg Land gepflegt.

00:13:48: Man nimmt ein manshohes Rad, stopft die Seiten mit Stroh und zündet das Stroh bei Dunkelheit an.

00:13:55: Junge Männer führen das brennende Rad in zwei Bürkenstemmen einen Hügel hinunter.

00:13:59: Man nimmt an dass das Feuerrad ein vorkristlicher Frühlingsbrauch war zu Tag-und Nachtgleiche.

00:14:06: Mit der Christianisierung teilte sich der Brauch auf.

00:14:09: In Südwestdeutschland wurde er mit der Fastenzeit verbunden im nördlichen Deutschland mit der Osterzeit.

00:14:16: Die Kronik des Klosters Lorsch berichtet, dass am XXI.

00:14:19: März, ein Jahrzehnte, genau zur Tag- und Nachtgleiche durch einen solchen Feuerbrauch Brände im Kloster ausgelöst wurden.

00:14:28: In China rüstete man Fahrzeuge mit ovalen Rädern aus damit die Mitfahrer eine Berg-und Talfahrt erleben konnten.

00:14:35: Solche Fahrten gab es bei uns noch auf Jahrmärkten in den neunzehnhundertzwanziger Jahren.

00:14:41: Heute bieten viele Karossels ähnliche Erlebnisse.

00:14:44: Bei elliptischen Zahnrädern gilt, dreht man zwei gleiche elliptische Zahnräder zusammen bleibt der Achsabstand während des Betriebs konstant.

00:14:52: Die Räder drehen dabei um ein der beiden Brennpunkte der Ellipsen.

00:14:57: Das Übersetzungsverhältnis schwankt während einer Umdrehung mit dem Mittelwert i gleich eins Ist nur Einrad elliptisch muss das Gegenrad auf eine Schwingachse montiert sein.

00:15:08: Solche Zahnraider werden zum Beispiel in Webmaschinen eingesetzt.

00:15:12: In den Ninzehundertachtziger und Neunzehnundneinziger Jahren hatten manche Fahrräder ein elliptisches Kettenblatt namens Biopace.

00:15:20: Ein weiterer Sonderfall, der nicht der Fortbewegung dient ist das Riesenrad – ein Fahrgeschäft auf Jahrmärkten.

00:15:29: Räder für die Kraftumlenkung.

00:15:32: Rräder hier oft Rollen genannt werden fest auf Achsen montiert um Kräfte an Hand- oder Drahtseilen umzulenken.

00:15:40: Der Radkranz hat eine umlaufende Nud, die das Seil führt.

00:15:43: Solche Rollen sieht man zum Beispiel bei Maurerrollen auf kleinen Baustellen, wo eine Hilfskraft Eimer mit Material nach oben zieht – bei Förderrädern an Schachtanlagen im Bergbau in Aufzugsanlagen und im Flaschenzug.

00:15:58: Beim Flaschenzug gibt es feste und bewegliche Rollen.

00:16:01: Und das Seil wird so um passende Rollenpaare gelenkt, dass mit langem Seilzugweg nach den Hebelgesetzen größere Lasten über kurze Strecken gehoben werden.

00:16:12: Systemrad- und Welle Radsatz.

00:16:15: Bei manchen Dampflokomotiven sind die Räder durch eine Kobelwelle verbunden.

00:16:20: So bekommt der Radsitz einen dreifachen Antrieb durch drei phasenversetzte Pleulstangen Zwei Außen, wie bei vielen Dampflokomotiven üblich und eine in der Mitte.

00:16:30: Wenn die Narbe eines Rades fest auf einer gelagerten Welle sitzt nennt man das Wellenarbeverbindung.

00:16:37: Dann kann das Rad Drehmomentübertragen- und Antriebskräfte weiterleiten.

00:16:41: Aus diesem Grund wurden Radelemente in vielen verschiedenen Form gebaut.

00:16:46: Ein Rad kann auch als Energiespeicher dienen zum Beispiel als Schwungrad.

00:16:51: Schienenfahrzeuge fahren meist auf Radsetzen, also auf zwei Rädern die star mit einer Achse verbunden sind.

00:16:57: Diese Bauweise erlaubt größere robuste Radlager und führt zusammen mit konischen Laufflächen zu einem Sinuslauf Überträger von Drehmomenten.

00:17:10: Der Radkranz wird je nach Antriebsart unterschiedlich ausgeführt.

00:17:14: Er kann einen aufgezogenen Reifen aus Metall, Gummi oder Kunststoff an Laufrädern haben wie bei Fahrzeugen.

00:17:21: Es gibt Reibräder, Riemscheiben oder Treibräde für Transmissionswellen.

00:17:26: Seilrollen und Räder, Zahnräder in Getrieben, Uhrwerken, mechanischen Rechenmaschinen und Zielwerken wie bei Gas- und Wasseruhren sowie Kettenräder.

00:17:36: Zusammenarbeitende Reib oder Zahnräder kehrt die Drehrichtung um.

00:17:41: Bei Riementrieben erreicht man das durch eine einhundertachtzig Grad Verdrehung des Riemes.

00:17:46: Eine neunzig Grad Verdrehung erlaubt es die Rotationsebene von horizontal auf vertikal zu bringen.

00:17:53: Verändert man die Größe des angetriebenen Rades im Vergleich zum antreibenden, ändern sich Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment nach den Hebelgesetzen.

00:18:02: Bei Zahnrädern wurden je nach Werkstoff- und Fertigung verschiedene Formen entwickelt um Wirkungsgrad, Formschluss und Verschleißfestigkeit zu verbessern.

00:18:12: Bei Holzausführungen findet man Kammräder mit Holzzapfen, Kronräder oder bei großen Kräften Käfigräder sowie Stirnräder und Zapfen außen am Radkranz.

00:18:23: Im Metall wurden unterschiedliche Zahnformen für die Lage der Wellen entwickelt – etwa Stirn-, Kegel-, Schrauben- und Schneckenräder.

00:18:32: Das Rad zur Drehmomenterzeugung in Kraftmaschinen Zur Erzeugung und Abgabe von Kraft durch Menschen, Tiere und Maschinen gibt es verschiedene Rattypen.

00:18:43: Das einfachste ist das Steuerrad oder Lenkrad.

00:18:46: Bei Tretmühlen kommt ein Tretrad zum Einsatz.

00:18:49: Es wurde vor allem zum Heben verwendet etwa bei Verlade- und Baukrän.

00:18:55: Schöpfräder sind Doppelräder mit Trögen zwischen den Radgrenzen und dienen zum Hebeln vom Wasser.

00:19:01: Langsam laufende Windräder haben speichenden Formen von Flügelprofil.

00:19:06: Der Radkranz sitzt weiter innen, um Schwingungen zu dämpfen.

00:19:09: Solche Windräder wurden zum Beispiel zum Wasserpumpen auf Mallorca und der Ebene östlich von Palma oder auf den weiten Viehweiden im mittleren Westen Amerikas eingesetzt.

00:19:20: Laufräder von Dampf- und Gasturbinen tragen auf der Narbe Schaufeln die wie flügelprofilierte Speichengefirmen sind mit oder ohne Radkrans.

00:19:30: Leid- und Laufräder gehören zu Strömungsmaschinen und Lenken bzw.

00:19:35: nutzen die Strömung Funktion als Energiespeicher.

00:19:41: Ein Schwungrad, auch Rotationsenergiespeicher genannt ist ein Rad das so ausgelegt ist dass es mit ausreichend Masse die aufzunehmende Energie speichern kann.

00:19:52: Es wird in Maschinen verwendet die hin und hergehende Bewegungen in Drehbewegungen umwandeln um Schwankungen im Drehmoment auszugleichen.

00:20:00: Schwungeräder verhindern, dass solche Maschinen wegen eines Todpunkts oder zeitweise fehlender Antriebskraft stehen bleiben.

00:20:07: Man findet Schwunggeräder zum Beispiel an fußbetriebenen Geräten wie Töpferscheibe, Spinnrad- oder Nähmaschine in Dampfmaschinen und Verbrennungsmotoren sowie als Energiespeicher in Fahrzeugen – etwa beim Gyrobus im Frektionsmotor von Spielzeug oder als mechanisches Kers bei Rennwagen.

00:20:27: Trivia John Keough aus Hawthorne in Victoria, Australien meldete das Rad als australisches Innovations-Patent an.

00:20:38: Innovationspatente werden nur registriert und nur auf Antrag geprüft.

00:20:42: Das Patent trägt die Nummer.

00:20:49: Für diese Eintragung erhielten er und das australische Patentamt, dass ihm dieses Innovationspatent erteilte,