Schraubendruckfedern

Erstellung der Federdaten

- Üblicherweise wird für den Einsatz einer Druckfeder eine Federkraft

   Fi , mit (i = 1 , 2) vorgegeben.
- Bedingt durch den festgelegten Federhub ergibt sich ein zweiter Wert

   für die Federkraft F[i±1], deren Größe von der Federrate  R,
   also der Kraftzunahme je Millimeter Federweg, abhängt.
- Eine eventuell zu beachtende Stangenführung oder der konstruktiv

   mögliche Durchmesser einer Aufnahmebohrung begrenzen den

   Innen- bzw. Außendurchmesser der Druckfeder  Di bzw. De .
- Der nun zu ermittelnde Federdrahtdurchmesser  d  ist aghängig vom

   ausgewählten Federwerkstoff mit seiner zulässigen Beanspruchung

   Tau_zul .
- Mit dem Federdrahtdurchmesser und dem werkstoffeigenen

   Gleitmodul  G , ergeben sich im Zusammenhang mit der Federrate

   rechnerisch die Anzahl federnder Windungen  n .
- Mit einer zusätzlichen Windung je Seite, angelegt oder geschliffen

   = nt , ist die Blocklänge  Lc  - alle Windungen liegen aneinander -

   als kleinste Federlänge definiert.
- Die kleinste Funktionslänge  Ln , bis zu der die Druckfeder noch eine

   lineare Kennlinie zeigt, setzt sich aus der Blocklänge und einem
   theoretisch ermittelten Mindestabstand zwischen den federnden

   Windungen zusammen.
- Die nun zu wählende kleinste Funktionslänge  L2 , die Stelle der

   Federendkraft  F2 , ergänzt mit dem geforderten Hub  sh , ergibt die
   Funktionslänge  L1  für die Anfangskraft  F1 .
- Die Länge der unbelasteten Feder  L0 , die größte Baulänge der

   Druckfeder, ist durch die Federrate vorgegeben.

   Die ermittelten Kenngrößen sind konstruktiv zu überprüfen.

- Hiebei ist neben den Krafttoleranzen eine mögliche Knicklänge  Lk 

   zu berücksichtigen, die eine zusätzliche Führung oder zweckmäßige
   Lagerung der Federenden erforderlich macht.

- Das Diagramm der Spannungsfestigkeit dient zur Beurteilung der zu

   erwartenden mechanischen Lebensdauer.
   Der darin angezeigte Spannungshub - die Differenz zwischen

   maximaler und minimaler Spannungsbeanspruchung -
   soll innerhalb der Grenzlinien des werkstoffeigenen

   Goodman-Diagramms liegen.

- Bei nicht geschliffenen nur angelegten Endwindungen sollte die Anzahl

   der Gesamwindungen auf eine halbe Windung gerundet werden.
   Damit wird erreicht, daß die Belastungsachse bei diesen Federn

   symmetrisch zum Federkörper wirkt.
   Dies wird programmmäßig für nur angelegte Endwindungen immer so

   vorgegeben.
   Wird es dennoch erforderlich davon abzuweichen, wird die

   asymmetrische Belastung mit einem Faktor "Ksi" berücksichtigt.
   Dieser Faktor "Ksi" wird dem bekannten Spannungsbeiwert "k" 

   zugeschlagen ( nach Siegfried Gross: Metallfedern ).
   Das Maximum dieser asymmetrischen Spannungsbelastung liegt bei

   ganzzahliger Gesamtwindung.
   Dabei kann die Spannung bis über 10% höher liegen als bei

   Gesamtwindungen die auf eine halbe Windung gerundet sind.

- Der Einfluß einer einsatzbedingten Umgebungstemperatur auf die

   dadurch veränderten Federkräfte, kann über die Vorgabe einer

   Betriebstemperatur, bei Beibehaltung der Federlänge und

   Windungszahl, berrechnet werden.
   Für die Herstellung der Feder gelten jedoch immer die Werte bei 20°C.

Ergänzung der Zeichnungsangaben.

Im Tabellenblatt zu den Zeichnungsangaben sind alle rechnerisch ermittelten Parameter und Werkstoffdaten eingetragen. Bemerkungen
zur Verwendung der Druckfeder und Name des Erstellers der Zeichnungsangaben sind im Tabellenblatt oben rechts anzugeben.

Die Vorgabe in den folgenden Abschnitten kann variiert werden:
[ 2 ] Windungsrichtung
[ 3 ] Entgraten
[ 5 ] Lastspielfrequenz
[ 6 ] Arbeitstemperatur             [ 11 ] Fertigungsausgleich   ---> Drahtdurchmesser "d" bei kritischer Lebensdaueranforderung nicht freigeben !
[ 8 ] Oberflächenschutz            [ 12 ] Setzlänge

[ 13 ] In diesem Abschnitt können wie bisher zusätzliche Angaben

           eingetragen werden.
           z. B.: Aufteilung zusätzlich angelegter Windungen,

           zulässige Relaxation,

           Lebensdauerprüfung,

           erforderliches Prüfzeugnis usw.

Anwendungsbereich

gemäß EN 13906-1:2002 (D) für die Berechnung und Konstruktion von kaltgeformten, zylinderförmigen Schraubendruckfedern
mit linearer Kennlinie aus runden Drähten mit konstantem Durchmesser bei denen die Hauptbeanspruchung in Richtung der Federachse
aufgebracht wird.

Drahtdurchmesser                                      d <= 17 mm
Windungsdurchmesser                              D <= 200 mm
Länge der unbelasteten Feder                 Lo <= 630 mm
Anzahl der federnden Windungen            n >= 2

Wickelverhältnis                                           4 <= w <= 20

 
Windungsabstand für Kugelstrahlen  >= d

 und einem Drahtdurchmesser d >= 1 mm

Drahtdurchmesser für geschliffene Endwindungen  >= 0,5 mm

bei einem Wickelverhltnis w <= 15