135 Konstruktion smalley.com/de • +49 800 18 18687 Sonderanfertigung leicht gemacht Kostenlose Muster Aspekte der Federkonstruktion Federkonstante Die Federkonstante gibt an, wie viel Kraft erforderlich ist, um eine Feder über eine bestimmte Länge zu komprimieren. Sie wird in lb/in bzw. N/mm berechnet und kann durch Umstellung der Gleichung für den Federweg berechnet werden. Siehe Formeln im Kapitel „Berechnungen zur Federkonstruktion“ auf Seite 137. Freie Höhe Damit ist die Höhe der Feder im unbelasteten Zustand gemeint. Auf der keine Last. In Abb. 3 unten ist die freie Höhe mit H gekennzeichnet. Arbeitshöhe Die in Abb. 3 oben mit WH gekennzeichnete Arbeitshöhe ist die Höhe, auf die die Feder bei einer bestimmten Last komprimiert wird. Wird eine Wellenfeder über die vorgesehene Arbeitshöhe hinaus komprimiert, kann dies zu einer Überbeanspruchung der Feder führen. Federweg Der Federweg, der auch als Auslenkung bezeichnet wird, ist die Differenz zwischen der freien Höhe einer Feder und ihrer Arbeitshöhe. Er ist in Abb. 3 oben mit f gekennzeichnet. Siehe Formeln im Kapitel „Berechnungen zur Federkonstruktion“ auf Seite 137. Lastanforderung Die Lastanforderung (siehe Abb. 4 unten) wird durch die axiale Kraft definiert, die von der eingebauten Feder in ihrer Arbeitshöhe aufzubringen ist. Einige Anwendungen erfordern mehrere Arbeitshöhen; bei zwei und mehr Höhen sind die Lasten in der Konstruktion entsprechend zu berücksichtigen. Häufig bieten in diesen Anwendungen minimale bzw. maximale Lasten eine zufriedenstellende Lösung, insbesondere wenn die Feder zum Toleranzausgleichung eingesetzt wird. Federkraft/Federweg Ein Vergleich der tatsächlichen Federkonstante mit der berechneten Federkonstante zeigt die praktischen Grenzen für den Arbeitsbereich der Feder auf. Die Federkonstante bezeichnet die über einen Federweg entfaltete Kraft. Siehe Federweg-Formel im Kapitel „Berechnungen zur Federkonstruktion“ auf Seite 137. Abb. 5 unten zeigt ein Diagramm mit den theoretischen gegenüber den gemessenen Ist- Werten der Federkonstante. Generell verläuft die Kurve der Federkonstante über die ersten 80 % des nutzbaren Federwegs linear, wobei die Arbeitshöhen das Doppelte der Blockhöhe ausmachen sollen. Die Feder funktioniert zwar über diesen linearen Bereich hinaus; allerdings sind die gemessenen Federkräfte deutlich höher als die berechneten Werte. Hysterese Wellenfedern entfalten beim Stauchen eine größere und beim Strecken eine geringere Kraft. Dieses Phänomen wird als Hysterese bezeichnet. Die Kurven in Abb. 6 stellen die Entlastungslinie und die Belastungslinie dar. Beim schattierten Bereich handelt es sich um den Fehlbetrag bzw. die Hysterese. Die Ursache für diese Differenz zwischen Entlastungs- und Belastungslinie ist die Reibung mit der Auflagefläche, wenn die Lagen der Feder sich beim Komprimieren ausdehnen. Durch Schmierung lässt sich die Hysterese minimieren; ihr Ausmaß hängt jedoch auch vom Typ der Wellenfeder, der Anzahl Lagen und Wellen, Drahtstärke und radialen Drahtbreite ab. H WH f Abb. 3 , , , , , , , , , Kraft Arbeitshöhe (mm) EIGENSCHAFTEN DES FEDERWEGS Theoretisch ggü. Gemessen Theoretische Berechnung Testkurve , , , , , , , , , HYSTERESE Kraft Arbeitshöhe (mm) Abb. 5 Abb. 6 Abb. 4 LAST (P) ARBEITSHÖHE
