Berechnung des Drahtdurchmessers bei Schenkelfedern, Drehfedern oder Torsionsfedern
Berechnungsformeln und Ermittlung des Drahtdurchmessers bei Schenkelfedern, Drehfedern und Torsionsfedern:
Mit den folgenden Berechnungformeln lassen sich bei Schenkelfedern, Drehfedern oder Torsionsfedern die Drahtdurchmesser ermitteln.
Nachfolgend sind die wichtigsten geometrischen, mechanischen, mathematischen Zusammenhänge und Formeln für die Schenkelfedern, Drehfedern und Torsionsfedern aus rundem Draht aufgeführt.
Biegespannung korrigiert sigmabk in N/mm² (durch Drahtkrümmung): sigmabk = q * sigmab[1] Spannungserhöhung durch die Drahtkrümmung
Beachte: durch die Drahtkrümmung wird die tatsächliche Biegespannung erhöht.
Diese Erhöhung der Biegespannung kommt durch die Verwendung des Spannungsbeiwert q zum Ausdruck. sigmabk in N/mm² (Biegespannung korrigiert)
q in [-] (Spannungsbeiwert Drahtkrümmung)
sigmab in N/mm² (Biegespannung)
Spannungsbeiwert q für Drahtkrümmung in [-]: q = ((Dm / d) + 0.07) / ((Dm / d) - 0.75)[2] oder q = (w + 0.07) / (w - 0.75)[3] Spannungsbeiwert für Drahtkrümmung wird durch das Drahtbiegeverhältnis mit r/d und dem Wickelverhältnis w mit Dm/d bestimmt
Praktische Werte liegen zwischen 1,1 und 1,25 q in [-] (Spannungsbeiwert Drahtkrümmung)
w in [-] (Wickelverhältnis)
d in [mm] (Drahtdurchmesser)
Dm in [mm] (mittlerer Federkörperdurchmesser)
zulässige Biegespannung sigmabzul in N/mm²: sigmabzul = 0.7 * Rm[4] Aus praktischer Erfahrung ist die zulässige Biegespannung um 30% kleiner als die Zugfestigkeit Rm.
sigmabzul in N/mm² (zulässige Biegespannung)
Rm in N/mm² (Zugfestigkeit)
Festigkeitsnachweis: sigmabk < sigmabzul[5] Die ermittelte korrigierte Biegespannung sigmabk muss kleiner sein als die zulässige Biegespannung sigmabzul des gewählten Werkstoffs im Drahtquerschnitt.
sigmabk in N/mm² (Biegespannung korrigiert)
sigmabzul in N/mm² (zulässige Biegespannung)
Biegespannung sigmab in N/mm²: sigmab = M / Wb[6] sigmab in N/mm² (Biegespannung)
M in Nmm (Drehmoment)
Wb in mm³ (Widerstandsmoment gegen Biegung)
Drehmoment M in Nmm: M = F * RH[7] M in Nmm (Drehmoment)
F in N (Kraft)
RH in mm (Hebelarm, Kraftangriffspunkt)
Widerstandsmoment gegen Biegung Wb in mm³: Wb = (PI * d³) / 32[8] Widerstandsmoment gegen Biegung für runden Drahtquerschnitt. Wb in mm³ (Widerstandsmoment gegen Biegung)
PI in [-] (Kreiszahl pi)
d in [mm] (Drahtdurchmesser)
Biegespannung sigmab im Draht in N/mm²: sigmab = 32 * M / (PI * d³)[9] oder mit M = F * RH sigmab = 32 * (F * RH) / (PI * d³)[10] sigmab in N/mm² (Biegespannung)
M in Nmm (Drehmoment)
PI in [-] (Kreiszahl pi)
d in [mm] (Drahtdurchmesser)
F in N (Kraft)
RH in mm (Hebelarm, Kraftangriffspunkt)
Biegespannung korrigiert sigmabk im Draht in N/mm²: sigmabk = q * 32 * (F * RH) / (PI * d³)[11] sigmabk in N/mm² (Biegespannung korrigiert)
q in [-] (Spannungsbeiwert Drahtkrümmung)
M in Nmm (Drehmoment)
PI in [-] (Kreiszahl pi)
d in [mm] (Drahtdurchmesser)
F in N (Kraft)
RH in mm (Hebelarm, Kraftangriffspunkt)
Drahtdurchmesser d in mm: d = ( (32 * M) / (PI * sigmab) ) ^ (1 /3)[12] oder mit M = F * RH d = ( (32 * F * RH) / (PI * sigmab) ) ^ (1 /3)[13] d in [mm] (Drahtdurchmesser)
sigmab in N/mm² (Biegespannung)
M in Nmm (Drehmoment)
PI in [-] (Kreiszahl pi)
F in N (Kraft)
RH in mm (Hebelarm, Kraftangriffspunkt)
Verwendete Formelzeichen bei Schenkelfedern, Drehfedern und Torsionsfedern:
PI in [-] (Kreiszahl pi)
q in [-] (Spannungsbeiwert Drahtkrümmung)
sigmabk in N/mm² (Biegespannung korrigiert)
sigmab in N/mm² (Biegespannung)
sigmabzul in N/mm² (zulässige Biegespannung)
Rm in N/mm² (Zugfestigkeit)
k in [-] (Korrekturwert)
M in Nmm (Drehmoment)
M1 in Nmm (Drehmoment 1 - Einbauzustand)
M2 in Nmm (Drehmoment 2 - Belastungszustand)
dM in Nmm (Drehmomentänderung)
F in N (Kraft)
RH in mm (Hebelarm, Kraftangriffspunkt)
Ix in mm⁴ (Axiales Trägheitsmoment)
Wb in mm³ (Widerstandsmoment gegen Biegung)
CM in N/rad (Federsteifigkeit, Federrate, Federkonstante) Ix in mm⁴ (axiales Trägheitsmoment)
Alpha in [rad] (Verdrehwinkel)
Alpha1 in [rad] (Verdrehwinkel 1 - Einbauzustand)
Alpha2 in [rad] (Verdrehwinkel 2 - Belastungszustand)
dAlpha in [rad] (Verdrehwinkeländerung)
Alpha° in [°] (Verdrehwinkel)
E in N/mm² (E-Modul, Elastizitätsmodul)
G in N/mm² (G-Modul, Gleitmodul)
n in [-] (Windungsanzahl)
a in [mm] (Windungsabstand zwischen den Windungen)
w in [-] (Wickelverhältnis)
d in [mm] (Drahtdurchmesser)
Dd in [mm] (Dorndurchmesser)
Dh in [mm] (Hülsendurchmesser)
Di in [mm] (innerer Federkörperdurchmesser)
Dm in [mm] (mittlerer Federkörperdurchmesser)
Da in [mm] (äußerer Federkörperdurchmesser)
LK0 in [mm] (Federkörperlänge unbelastet im Fertigungszustand / Herstellungszustand)
l in [mm] (Drahtlänge des Federkörpers)
ls1 in [mm] (Drahtlänge des Schenkels 1)
ls2 in [mm] (Drahtlänge des Schenkels 2)
Rho in [mm] (Dichte des Federwerkstoffs)
m in [g] (Gewicht der Feder)
S in [mm], [rad], [°] (Steigung der Feder)
T in [°C] (Temperatur des Federwerkstoffs)
W in [J] (Federenergie, Federarbeit)
Indices:
0 = Fertigungszustand / Herstellungszustand
1 = Einbauzustand
2 = Belastungszustand
(x) = Belastungszustand x
n = maximaler Belastungszustand bis sigmabzul
veränderliche Schenkelfederwerte bei unterschiedlichen Lastzuständen (0, 1, 2, n)
Drehmoment: M1, M2, M(x), Mn
Verdrehwinkel: Alpha1, Alpha2, Alpha(x), Alphan
Biegespannung: sigmab1, sigmab2, sigmab(x), sigmabn
innerer Federkörperdurchmesser: Di=Di0, Di1, Di2, Di(x), Din
mittlerer Federkörperdurchmesser: Dm=Dm0, Dm1, Dm2, Dm(x) Dmn
äußerer Federkörperdurchmesser: Da=Da0, Da1, Da2, Da(x), Dan
Federkörperlänge: LK0, LK1, LK2, LK(x), Lkn
Hinweis:
Mit der kostenlosen Federnberechnungssoftware bzw. dem freien Schenkelfederberechnungprogramm RS-Helix lassen sich Schenkelfedern, Drehfedern und Torsionsfedern berechnen, auslegen und nachrechnen. RS-Helix - Schenkelfederberechnung...
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Reiner Schmid Produktions GmbH Spezialist und Experte für die Herstellung, Fertigung, Produktion, Entwicklung und Musterfertigung von Schenkelfedern, Doppelschenkelfedern und Drahtbiegeteile.
Abstrakt:
Die Herstellung, Fertigung und Produktion von Schenkelfedern, Doppelschenkelfedern und Drahtbiegeteile wird in Kleinserien, Großserien und Variantenfertigung durchgeführt.
Die Berechnung, Entwicklung und Prüfung von Schenkelfedern, Doppelschenkelfedern und Drahtbiegeteile erfolgt vor jeder Fertigung.
Wir bieten Kunden einen umfassenden anwendungsbezogenen Service wie Beratung, Berechnung, Entwicklung und Musterfertigung für Schenkelfedern, Doppelschenkelfedern und Drahtbiegeteile.
Stichworte:
Schenkelfeder, Schenkelfedern, Doppelschenkelfeder, Doppelschenkelfedern, Drahtbiegeteil, Drahtbiegeteile
Die Schenkelfeder und Schenkelfedern | die Drehfeder und Drehfedern | die Torsionsfeder und die Torsionsfedern:
Zylindrische Schenkelfedern oder auch bezeichnet als Drehfedern, Torsionsfedern, Schraubendrehfedern sind weit verbreitete und vielseitige Maschinenelemente Bauteile in der Welt der Mechanik und der Federtechnik.
Der Aufbau einer zylindrischen Schenkelfeder besteht aus einem Draht, der in gleichmäßigen Windungen schraubenförmig um eine zentrale Achse gewickelt ist.
Schenkelfedern werden verwendet, um eine rotierende Bewegung, ein Drehmoment oder eine Kraft aufzunehmen, abzugeben und die Bewegung der Schenkel zu führen.
Schenkelfedern zeichnen sich durch die Fähigkeit aus Auslenkungen, Kräfte bzw. Drehmomente, um eine Drehachse aufzunehmen, abzugeben und die Drehbewegung zu führen.
Schenkelfedern besitzen einen meist zylindrischen Federkörper an dem zwei Schenkel angeordnet sind.
Die Schenkel können tangential, radial oder axial angeordnet sein, wobei jeder Schenkel eine unterschiedliche Anordnung aufweisen kann. Am Ende der beiden Schenkel können unterschiedliche Federendenformen angebracht sein z.B. gerader Schenkel, Hakenform, Ösenform rund oder eckig.
Die Begriffe "Schenkelfeder", "Drehfeder" und "Torsionsfeder" beziehen sich auf das gleiche Bauteil.
Weitere detaillierte Informationen zu Schenkelfedern, Drehfedern, Torsionsfedern - drehbelastbare gewundene Metallfeder ...
Die Doppelschenkelfeder und Doppelschenkelfedern:
Doppelschenkelfedern, Doppeldrehfedern und Doppeltorsionsfedern sind weit verbreitete und vielseitige Maschinenelemente in der Welt der Mechanik und der Federntechnik.
Der Aufbau einer Doppelschenkelfeder besteht aus einem Draht, der in gleichmäßigen Windungen schraubenförmig zu zwei getrennten Federnkörper gewickelt ist. Die beiden Federkörper sind durch einen Draht, der als Steg meist in U-Form ausgebildet ist, verbunden.
Die Schenkel bzw. Federenden der Doppelschenkelfedern sind meist an der Außenseite des jeweiligen Federkörpers angebracht. Die Kraft- bzw. Momenteneinleitung erfolgt entweder über den U-förmig ausgebildeten Steg oder über die Schenkel. Die Doppelschenkelfeder wird meist über einen Dorn, Achse oder Bolzen geführt.
Doppelschenkelfedern, Doppeldrehfedern und Doppeltorsionsfedern werden verwendet, um eine rotierende Bewegung, ein Drehmoment oder eine Kraft aufzunehmen oder abzugeben. Doppelschenkelfedern zeichnen sich durch die Fähigkeit aus Auslenkungen, Kräfte bzw. Drehmomente, um eine Drehachse aufzunehmen oder abzugeben. Die Schenkel können tangential, radial oder axial angeordnet sein, wobei jeder Schenkel eine unterschiedliche Anordnung aufweisen kann. Am Ende der beiden Schenkel können unterschiedliche Federendenformen angebracht sein z.B. gerader Schenkel, Hakenform, Ösenform rund oder eckig.
Weitere detaillierte Informationen zu Doppelschenkelfedern, Doppeldrehfedern und Doppeltorsionsfedern ...
Das Drahtbiegeteil, das Drahtformteil, die Drahtbiegeteile und die Drahtformteile:
In der praktischen Anwendung finden sich standardisierte Drahtbiegeteile und Drahtformteile wie Federringe, Sprengringe, Sicherungsringe, Klammern, Stifte etc. Eine Büroklammer oder eine Tackerklammer gehört auch zu den Drahtbiegeteile, Drahtformfedern und Biegeteile.
Jedoch werden in der praktischen Anwendung meistens nicht-standardisierte, individuelle, anwendungsspezifisch gestaltete Drahtbiegeteile, Drahtformfedern und Biegeteile verwendet.
Dabei steht die Funktion des Bauteils im Vordergrund: z.b. sichern, schützen, halten, positionieren, klemmen oder federn.
Drahtbiegeteile, Drahtformfedern und Biegeteile aus Federstahldraht sind wichtige Komponenten in verschiedenen Industriezweigen und Anwendungen. Drahtbiegeteile sind spezielle Maschinenelemente die meist federnde Eigenschaften besitzen.
Sie werden durch das Biegen von Draht in eine spezifische Form gebracht und bieten eine Vielzahl von Vorteilen in Bezug auf Flexibilität, Kosteneffizienz und Funktionalität.
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