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Federn

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.

 

Zugfedern: Allgemeine

Eine Zugfedern ist eine spezielle Form der Feder. Sie charakterisiert sich durch ihre Kraftaufnahme. Die Zugfeder wird belastet, in dem man die Enden auseinanderzieht. Die gespeicherte Energie kann wieder freigegeben werden, indem sich die Feder zusammenzieht.
Es gibt unterschiedlichste Bauformen; am bekanntesten ist wohl die Schraubenfeder, dabei handelt es sich um schraubenförmig aufgewickeltem Draht mit Ösen an den Enden. Die innere Belastung der Feder ist die Torsion.

Anwendungsgebiete der zugfedern

Das Originalkonzept für Federn mit konstanter Spannkraft wurde für Zugfedern als Gegengewicht für Fenster entwickelt. In dieser Anwendung erwiesen sie sich als ideal und wurden viele Jahre lang eingesetzt. Beispiele sind Fenster im Wohnungsbau sowie Automobilbau (schwarze Taxis, Rolls Royce und Aston Martin PKWs). Zugfedern mit konstanter Spannkraft bieten eine riesige Palette von Anwendungsmöglichkeiten. Federn können auf einer Spule oder Buchse befestigt werden oder frei in einer Aussparung oder Vertiefung laufen. Federn können für erhöhte Leistung miteinander verbunden oder schichtweise angebracht werden, ohne dass sich der Platzbedarf deutlich erhöht.

Zugfedern Physikalische Parameter

Zugfedern deutsche Ösen
Beste / bessere Erhaltung der Widerstandsfähigkeit, aber die Ösen sind nicht geschlossen.

zugfedern englische Ösen
Schwächere Erhaltung der Widerstandsfähigkeit, verwendet in den Anwendungsgebieten, wo die Ösen geschlossen sein müssen.

Beschreibung der Parameter für Zugfedern mit englischen Ösen.

• d (Drahtdurchmesser): Diese Angabe benennt die Dicke des Drahtes, welcher für die Herstellung diese Feder verwendet wurde.
• De (Außendurchmesser): Der Außendurchmesser der Feder hängt vom Federkörper und von den Ösen ab. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-)2%(indicativ).
• H (Öffnung): Dies ist der Minimaldurchmesser der Öffnung oder Hülse, in welcher die Feder arbeiten kann. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-)2%(indicativ)
• Ln (Länge maximal): Maximal zulässige Länge der Ausdehnung der Feder. Dies ist auch die maximale Ausdehnung für die statische Anwendung. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 15%(indicativ).
• Fn (maximale Kraft): Dies ist die maximale zulässige Kraft, die man auf die Feder ausüben kann. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 15%(indicativ)
• L0 (Freie Länge): Die freie Länge der Feder ist im unbelasteten Zustand der Feder gemessen. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 2%(indicativ).
• Anzahl der Windungen: Dies ist die totale Anzahl der Windungen einer Feder - auf dem Schema oben sind es genau sechs.
• R (Federrate): Dieser Parameter bestimmt den Widerstand der Feder während der Ausdehnung. Er ist gemessen in 1 DaN/mm = 10 N/mm. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 15%(indicativ).
• L1 & F1 (Länge unter Belastung F): Die Kraft F1, welche die Ausdehnung der Feder auf die Länge L1 bewirkt, kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden: F1 = Fn - R(Ln-L1) Also schließt man auf die Länge L1 = Ln - (Fn-F1).
• Ösen: Die Zugfedern mit englischen Ösen haben geschlossene Ösen in Ringform. Die beiden Ösen befinden sich in der gleichen Richtung.
• Die Artikelnummer: Sämtliche Federn sind durch eine eigene Artikelnummer identifiziert: Typ. (De * 10) . (d * 100) . (L0 * 10) . Material ; für Zugfedern mit englischer Windung bezeichnet der Buchstabe "T" den Typ; die Definition für die Materialien ist "A" , "I" und "N". Beispiel: T.063.090.0100.A ist eine Zugfeder mit einem Außendurchmesser von 6.3 mm und einer freien Länge von 10mm, hergestellt aus Stahldraht mit dem Durchmesser von 0.9 mm.

Beschreibung der Parameter für Zugfedern mit deutschen Ösen.

• d (Drahtdurchmesser): Diese Angabe benennt die Dicke des Drahtes, welcher für die Herstellung diese Feder verwendet wurde.
• De (Außendurchmesser): Der Außendurchmesser der Feder hängt vom Federkörper und von den Ösen ab. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-)2%(indicativ).
• H (Öffnung): Dies ist der Minimaldurchmesser der Öffnung oder Hülse, in welcher die Feder arbeiten kann. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-)2%(indicativ)
• Ln (Länge maximal): Maximal zulässige Länge der Ausdehnung der Feder. Dies ist auch die maximale Ausdehnung für die statische Anwendung. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 15%(indicativ).
• Fn (maximale Kraft): Dies ist die maximale zulässige Kraft, die man auf die Feder ausüben kann. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 15%(indicativ)
• L0 (Freie Länge): Die freie Länge der Feder ist im unbelasteten Zustand der Feder gemessen. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 2%(indicativ).
• Anzahl der Windungen: Dies ist die totale Anzahl der Windungen einer Feder - auf dem Schema oben sind es genau sechs.
• R (Federrate): Dieser Parameter bestimmt den Widerstand der Feder während der Ausdehnung. Er ist gemessen in 1 DaN/mm = 10 N/mm. Die Toleranz für diesen Parameter beträgt (+-) 15%(indicativ).
• L1 & F1 (Länge unter Belastung F): Die Kraft F1, welche die Ausdehnung der Feder auf die Länge L1 bewirkt, kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden: F1 = Fn - R(Ln-L1) Also schließt man auf die Länge L1 = Ln - (Fn-F1).
• Ösen Die Zugfedern mit deutschen Ösen werden in zwei Versionen hergestellt: mit der Position der Ösen bei 0 Grad und bei 90 Grad, wie auf dem Bild oben dargestellt.
• Die Artikelnummer: Sämtliche Federn sind durch eine eigene Artikelnummer identifiziert: Typ . (De * 10) . (d * 100) . (L0 * 10) . Material . [X - wenn die Ösen rechtwinklig angeordnet sind] ; für Zugfedern mit deutschen Ösen wird der Typ wie folgt bezeichnet "U", die Materialien identifiziert durch: "A" , "I" und "N". Beispiel: U.063.090.0100.AX ist eine Feder mit dem Außendurchmesser von 6.3 mm, aus Stahldraht mit dem Durchmesser von 0.9 mm und einer freien Länge von 10mm und der Ösenstellung von 90 Grad.

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