Berechnung des Drahtdurchmessers bei Schenkelfedern, Drehfedern oder Torsionsfedern

torsion-spring-rund-geradeform-tangential-tangential-muster

Schenkelfeder mit tangentialem Schenkeln und Federenden als abgewinkelten Haken

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 Specialist and expert for the manufacture, production, production, development and sample production of torsion springs, double torsion springs and bent wire parts.

Abstract:
The manufacture, production and production of torsion springs, double torsion springs and bent wire parts is carried out in small series, large series and variant production.
The calculation, development and testing of torsion springs, double torsion springs and bent wire parts takes place before each production.
We offer customers a comprehensive application-related service such as advice, calculation, development and sample production for torsion springs, double torsion springs and bent wire parts.

Keywords:
torsion spring, torsion springs, double torsion spring, double torsion springs, bent wire part, bent wire parts

The torsion spring:
Cylindrical torsion springs or also known as torsion springs, helical torsion springs are widely used and versatile machine elements components in the world of mechanics and spring technology.
The structure of a cylindrical torsion spring consists of a wire that is wound in a helical shape around a central axis in even turns.

torsion springs are used to absorb and release a rotating movement, a torque or a force and to guide the movement of the legs.
torsion springs are characterized by the ability to absorb and release deflections, forces or torques around a rotation axis and to guide the rotational movement.
torsion springs usually have a cylindrical spring body on which two legs are arranged.
The legs can be arranged tangentially, radially or axially, whereby each leg can have a different arrangement. Different spring end shapes can be attached to the end of the two legs, e.g. straight leg, hook shape, eyelet shape, round or square.
The terms "torsion spring", "torsion spring" and "torsion spring" refer to the same component.
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The double torsion spring:
Double torsion springs, double torsion springs and double torsion springs are widely used and versatile machine elements in the world of mechanics and spring technology.
The structure of a double torsion spring consists of a wire that is wound in a helical shape in even turns to form two separate spring bodies. The two spring bodies are connected by a wire, which is usually designed as a U-shaped web.
The legs or spring ends of the double torsion springs are usually attached to the outside of the respective spring body. The force or torque is introduced either via the U-shaped web or via the legs. The double torsion spring is usually guided via a mandrel, axle or bolt.
Double torsion springs, double torsion springs and double torsion springs are used to absorb or release a rotating movement, torque or force. Double torsion springs are characterized by the ability to absorb or release deflections, forces or torques around a rotation axis. The legs can be arranged tangentially, radially or axially, whereby each leg can have a different arrangement. Different spring end shapes can be attached to the end of the two legs, e.g. straight leg, hook shape, eyelet shape, round or square.
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The wire bent part:
In practical use, standardized wire bent parts such as spring rings, snap rings, retaining rings, clips, pins, etc. are found. A paper clip or a staple clip also belongs to the wire bent parts, wire form springs and bent parts.
However, in practical use, non-standardized, individual, application-specific designed wire bent parts are mostly used. Wire form springs and bent parts are used.
The focus is on the function of the component: e.g. securing, protecting, holding, positioning, clamping or springing.
Wire form springs, wire form springs and bent parts made of spring steel wire are important components in various industries and applications. Bent wire parts are special machine elements that usually have springy properties.
They are made into a specific shape by bending wire and offer a variety of advantages in terms of flexibility, cost-effectiveness and functionality.
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