RoloffMatek Maschinenelemente Schraubenfedern Merkmale hufigste Federform in der

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern – Merkmale • • • häufigste Federform in der Regel rechts steigend entspricht einer schraubenlinienförmigen Drehstabfeder Druck- oder Zugfeder kalt- oder warmgeformt Material – legierter Federstahl » Sorte von A bis D für steigende Kräfte – unlegierter Federstahl » Sorte FD für statische, VD für dynamische Last • Oberflächenschutz – geölt oder gefettet – Kunststoff beschichtet Johann Lodewyks 1

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Bild 10 -23 Johann Lodewyks 2

Roloff/Matek Maschinenelemente Federenden Schraubenfedern Bild 10 -23 • b) angelegte, unbearbeitete Federenden • c) angelegte, geschmiedete Federenden Johann Lodewyks 3

Roloff/Matek Maschinenelemente Zugfedern Schraubenfedern Bild 10 -24 • Eigenschaften – keine Führungselemente notwendig – meist rechtsgewickelt – Für d>17 mm warmgeformt ohne Vorspannung – Bis d=17 mm kaltgeformt mit anliegenden Windungen und Vorspannung Beispiel einer Zugfeder mit 90° versetzten deutschen Ösen LH~Di und Ösenöffnung m>2 d Johann Lodewyks 4

Roloff/Matek Maschinenelemente Zugfederösen Schraubenfedern Bild 10 -25 • Typen – a) halbe deutsche Öse – b) doppelte deutsche Öse – c) ganze deutsche Öse, seitlich hochgestellt – d) Hakenöse – e) englische Öse – f) Haken eingerollt (eingerollte Windungen nicht federnd) – g) Gewindestopfen Johann Lodewyks 5

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Bild 10 -26 Berechnung von Druck- und Zugfedern mit Kreisquerschnitt – Abschätzung des Drahtdurchmessers mit Größengleichung • Entsprechend konstruktiver Vorgaben wird mit De oder Di gerechnet • Auswahl: – Durchmesser d nach (DIN 2076, TB 10 -2 a) – Windungsdurchmesser D nach (DIN 323, TB 1 -16) Johann Lodewyks 6

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Bild 10 -26 Berechnung von Druck- und Zugfedern mit Kreisquerschnitt • Festigkeitsnachweis mit Durchmesser • Berechnung entspricht Drehstab • Kraft F mit Hebelarm D/2 verändert den Windungsabstand proportional • Modell einer Windung als Drehstab • Belastung entspricht einem Torsionsmoment T – Grundgleichungen: Johann Lodewyks 7

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Bild 10 -26 Berechnung von Druckfedern mit Kreisquerschnitt – Festigkeitsnachweis für statische Last Johann Lodewyks 8

Roloff/Matek Maschinenelemente Berechnung von Druckfedern mit Kreisquerschnitt Schraubenfedern Bild 10 -27 – Festigkeitsnachweis für dynamische Last Johann Lodewyks 9

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Berechnung von Druckfedern mit Kreisquerschnitt • Berechnung der Windungsanzahl: • Auswahl der Windungsanzahl n ~ n´ • Berechnung der Kennwerte: Johann Lodewyks 10

Roloff/Matek Maschinenelemente Berechnung von Zugfedern mit Kreisquerschnitt Schraubenfedern Bild 10 -28 • Besonderheiten der Zugfederberechnung – Federn nur statisch belasten, wegen Ösen und Kugelstahlen bei anliegenden Windungen nicht möglich – genormt nach DIN 2089 T 2 – reduzierte Spannung Johann Lodewyks 11

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Berechnung von Zugfedern mit Kreisquerschnitt Johann Lodewyks 12

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Bild 10 -29 Zylindrische Schraubenfeder mit Rechteckquerschnitt • Unterschied zum Kreisquerschnitt – – teuer bessere Raumausnutzung schlechtere Materialausnutzung ungleichmässige Spannungsverteilung durch starke Verformung – Berechnung nach DIN 2090 flachgewickelt - härter Johann Lodewyks hochkantgewickelt 13

Roloff/Matek Maschinenelemente Schraubenfedern Kegelige Schraubendruckfedern Bild 10 -30 • Eigenschaften a) u. b) – meist Kreis- selten Rechteckquerschnitt – größte Schubspannung bei D 2 • Eigenschaften c) – schlechte Werkstoffausnutzung – gute Raumausnutzung – Einsatz • Puffer • Zangen, Scheren Kreisquerschnitt Johann Lodewyks Rechteckquerschnitt Pufferfeder mit abnehmendem Rechteckquerschnitt 14