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Druckfedern

 

Druckfedern: Allgemeines

Druckfedern sind Schraubenfedern mit offenen Windungen, die so gewickelt und dimensioniert sind, das sie eine Kompression längs der Federachse ausüben. sind normalerweise die meist benutzten. Druckfedern widerstehen einer linearen Kompressionskraft und sind eine der leistungsfähigsten Quellen von Energiespeicherung.
Üblicherweise werden diese Federn auf einem Bolzen gesetzt oder gleiten in einer Bohrung. Wenn man auf eine Kompressionsfeder eine Kraft anbringt und sie somit verkürzt, wird sie diese Kraft zurückdrängen und versuchen, erneut ihre Ausgangslänge zu erreichen.

Eigenschaften der Druckfedern:

Die gewöhnlichsten Druckfedern sind zylindrisch und haben den gleichen Außendurchmesser der gesamten Länge nach. Andere können konkav, konvex oder konisch sein.

Endstücke:
Die geschliffenen Endstücke der Windungen gewährleisten Planarität und Stabilität. Die Rechtwinkligkeit beeinflusst in welcher Weise die Axialkraft auf die nebenliegenden Stellen der Feder beeinflusst werden können. Obwohl ein offenes Endstück in einigen Anwendungen benutzt wird, gewährleistet ein geschlossenes Endstück einen besseren Grad von Rechtwinkligkeit. Geschlossene und geschliffene Endstücke sind besonders angebracht wenn:
1) die Feder schweren Arbeitbedingungen ausgesetzt ist
2) es enge Tolleranzen auf der Last oder auf der Steifheit gibt
3) die Länge der Feder auf Block begrenzt sein muss
4) die Tendenz zur Verformung verringert werden muss

Anwendungsgebiete der Druckfedern

Druckfedern verwendet man in einer Vielzahl von Anwendungen, vom Automobilsektor zum Werkzeug- und Formbau, von der Elektromedizin zu den mobilen Telefonen, von der Optik zur Messtechnik. Die Konusfedern hingegen, verwendet man normalerweise in den Anwendungen, wenn eine geringe Blocklänge und ein höherer Widerstand gegen Schwingungen gefordert sind.

Druckfedern: Beanspruchungen

Wenn man eine Last auf eine Druckfedern anbringt, werden die Windungen einer Torsionsbeanspruchung unterzogen. Die Beanspruchung ist auf der äußeren Seite des Federdrahts höher. Wenn man die Beanspruchung der Feder erhöht, ändert sich die Belastung, die die Weite der Spannung erzeugt. Die Größe der Feder, sowie die Last und ihre Kompression bestimmen die Weite der Spannung. Die Beanspruchung und die Weite der Spannung bestimmen die Lebensdauer der Feder.
Die Beanspruchung auf Block muss sehr hoch sein, um das Anschlagen auf Block zu ermöglichen, aber ziemlich niedrig, um permanentes Versagen zu verhindern, wenn die Federn öfters während ihrer Benutzung im Blockbereich komprimiert werden.
Je höher die Weite der Beanspruchung ist, desto niedriger muss die Höchstbelastung sein, um die vorhergesehene Dauer zu erreichen.
Hohe Belastungen können benutzt werden, wenn die Weite der Beanspruchung niedrig ist, oder wenn die Feder Arbeitslasten statischer Art ausgesetzt ist.

Druckfedern: Physikalische Parameter

- d (Drahtdurchmesser): Diese Angabe benennt die Dicke des Drahtes, welcher für die Herstellung diese Feder verwendet wurde.
- S (Dorndurchmesser): Dieser Parameter benennt den maximalen Durchmesser des Dornes, welcher sich innerhalb der Feder befinden darf.
- Di (Innendurchmesser): Der Innendurchmesser der DruckFedern kann errechnet werden, indem man von dem Außendurchmesser der Feder zweimal den Durchmesser des verwendeten Drahtes abzieht.
- De (Außendurchmesser): Der Außendurchmesser der Feder kann errechnet werden, indem man zum Innendurchmesser der Feder zweimal den Durchmesser des verwendeten Drahtes addiert.
- H (Öffnung): Dies ist der Minimaldurchmesser der Öffnung, in welcher die Feder arbeiten kann.
- P (Federschritt): Durchschnittlicher Abstand zwischen zwei aktiven aufeinanderfolgenden Windungen einer Feder.
- Lc (Länge des Federblockes): Maximale Länge der Feder nach ihrer kompletten Kompression. Dieser Parameter ist auf dem Schema rechts dargestellt.
- Ln (kleinste gespannte Länge): Die zulässige Länge einer Feder nach Belastung. Wird dieser Wert unterschritten, kann eine plastische Verformung auftreten, d. h. die Feder wird infolge der ausgeübten Kraft dauerhaft verformt. Bei vielen Federn besteht die Gefahr einer dauerhaften Verformung nicht. In diesem Fall gilt Ln = Lc + Sa, wobei Sa die Summe der zulässigen Abstände zwischen den einzelnen belasteten Windungen ist.
- L0 (Freie Länge): Die freie Länge ist gemessen im nichtbelasteten Zustand der Feder nach einer kompletten Kompression (falls notwendig).
- Anzahl der Windungen: Dies ist die totale Anzahl der Windungen einer Feder - auf dem Schema oben sind es sechs. Um die Anzahl der aktiven Windungen zu errechnen, zieht man die beiden äußeren Windungen ab.
- R (Federrate): Dieser Parameter bestimmt den Widerstand der Feder während der Kompression. Er ist gemessen in 1 DaN/mm = 10 N/mm.
- L1 & F1 (Länge unter Belastung F): Die Belastung F1 unter der Länge L1 kann nach der folgenden Gleichung bestimmt werden: F1 = (L0-L1) * R. Also schließt man auf die Länge L1 L1 : L1 = L0 - F1/R.
- Geschliffen: Gibt an, wenn die Federenden geschliffen sind.

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