Mit dem vorliegenden Programm können Druckfedern auf Grundlage der DIN 2089 Teil 1, Ausgabe Dezember 1984, für statische und dynamisch Belastungen ausgelegt werden.
Das Programm verfügt über 2 Technologiedateien für Werkstoff- und Festigkeitskennwerte. Die Berechnugergebnisse können graphisch auf dem Bildschirm dargestellt werden. (Federkennlinie, Goodman- Diagramm).
Die Kriterien für die Auslegung der Druckfeder sind die zulässige Schubspannung und der nuztzbare Federweg .
Insgesamt verfügt das Modul Auslegung Druckfedern über 3 Berechnungsgänge, die aufgrund der aktuellen Eingabeparameter automatisch vom Berechnungsmodul erkannt werden.
Nachfolgend sind die Berechnungsgänge kurz dargestellt:
- Vorgabe des Drahtdurchmesser ( Ermittlung der Anzahl der federnden Windungen).
- Vorgabe der Anzahl der federnden Windungen (Ermittlung des Draht durchmesser ).
- Keine Vorgabe des Drahtdurchmesser und der Anzahl der federnden Windungen (Ermittlung des Drahtdurchmesser nach Vorzugsreihe. -> Ermittlung der Anzahl der federnden Windungen).
Berechnungsgrundlage
Die Berechnungsgrundlage für das Modul Auslegung von Druckfedern stellt die DIN 2089 Teil 1, Ausgabe Dezember 1984 dar.
Desweiteren wurden folgende DIN - Normen verwendet:
- DIN 2076, Ausgabe Dezember 1984 (Runder Federdraht,
Maße, Gewichte, zulässige Abweichungen)
- DIN 2077, Ausgabe Februar 1979 (Federdraht rund, warmge-
walzt, Maße zul. Maß- und Formabweichungen)
- DIN 2095, Ausgabe Mai 1973 (Gütevorschriften für kalt-
geformte Druckfedern)
- DIN 2096, Teil 1, Ausgabe November 1981 (Güteanforderungen bei
warmgeformten Druckfedern)
- DIN 2096, Teil 2, Ausgabe Januar 1979 (Güteanforderungen für Groß-
serienfertigung)
- DIN 17221, Ausgabe Dezember 1988 (Warmgewalzte Stähle für
vergütbare Federn)
- DIN 17223, Teil 1, Ausgabe Dezember 1984 (Runder Federstahldraht)
- DIN 17223, Teil 2, Ausgabe September 1990 (Runder Federstahldraht)
- DIN 17224, Ausgabe Februar 1982 (Federdraht aus nicht rost-
enden Stählen)
- DIN 17682, Ausgabe August 1979 (Runde Federdrähte aus
Kupfer-Knetlegierungen)
Geltungsbereich
In Abhängigkeit der Gütevorschriften nach DIN 2095 bzw. DIN 2096 Teil 1 und 2 ist der Geltungsbereich für kalt- und warmgewalzte Schraubendruckfedern wie folgt festgelegt:
DIN 2095 DIN 2096 T1 DIN 2096 T2
Losgröße:
Drahtdurchmesser :
Mittl. Windungsdurchmesser :
Äußerer Windungsdurchm :
Federlänge unbelastet :
Anzahl fed. Windungen :
Wickelverhältnis :
Blockfederweg :
Die Arbeitstemperatur kann im Bereich : berücksichtigt werden.
Die Vergrößerung des Windungsdurchmessers wird berücksichtigt.
Nicht berücksichtigt werden durch dieses Programm Querfederung, Relaxation und Stoßbeanspruchung.
Berechnungsformeln
Federwege ( ) :
Federhub :
Federweg (zugeordnet ) :
Längen :
Federrate :
Schubspannungen :
Wickelverhältnis :
Spannungsbeiwert :
Korrigierte Schubspannungen :
1. Eigenfrequenz :
Korrigierte - Modul :
Korrigierte - Modul :
Gesamtanzahl der Windungen : (kaltgeformt)
(warmgeformt)
Mindestabstand zwischen den :
(kaltgeformt, statisch)
wirksamen Windungen :
(warmgeformt, statisch)
Mindestabstand zwischen den :
(kaltgeformt, dynamisch)
wirksamen Windungen :
(warmgeformt, dynamisch)
kleinste zul. Federlänge :
Steigung :
(Federn angelegt und geschliffen)
(Federn mit unbearbeiteten Federenden)
Vergrößerung des Windungs-
durchmessers :
Blocklänge :
(Federenden angelegt und geschliffen)
(Federenden angelegt und unbearbeitet)
(Federenden angelegt und planbearbeitet)
(Federenden unbearbeitet)
Drahtlänge :
Gewicht :
Federungsarbeit :
Auslegung Tellerfedern
Mit dem vorliegenden Programm können in Achsrichtung belastete Tellerfedern bei Verwendung als Einzelteller, als Tellerfederpaket oder in der Tellerfedersäule für statische und dynamische Beanspruchung dimensioniert werden.
In einer Vordimensionierung ermittelt das Programm verschiedene günstige Federkombinationen und bietet diese zur Auswahl an. Dabei werden Federkräfte, Einbaumaße und der zu realisierende Federhub berücksichtigt. Zugrunde liegen dabei Tellerfedern nach DIN 2093 Tabelle 2-4.
Eine vom Benutzer ausgewählte Federkombination wird in ihren Eigenschaften berechnet. Auswahlkriterien können hierbei sein: Ausnutzung des Einbauraums, Anzahl der benötigten Federn.
Die Berechnungsergebnisse können graphisch auf dem Bildschirm dargestellt werden (Tellerfederdiagramm ( ), Goodman - Diagramm).
Berechnungsgrundlage
Die Berechnungsgrundlage für das Modul Auslegung von Tellerfedern stellen DIN 2092, Ausgabe September 1990 und DIN 2093, Ausgabe September 1990 dar.
Desweiteren wurden folgende DIN - Normen verwendet:
- DIN 2089, Teil 1, Ausgabe Dezember 1984 (Berechnung und Konstruktion
von zylind. Schraubendruck-
federn)
- DIN 17221, Ausgabe Dezember 1988 (Warmgewalzte Stähle für ver-
gütbare Federn)
- DIN 17222, Ausgabe August 1979 (Kaltgewalzte Stahlbänder für
Federn)
- DIN 17224, Ausgabe Februar 1982 (Federdraht und Federband aus
nicht rostenden Stählen)
Geltungsbereich
Der Geltungsbereich des Berechnungsmoduls Auslegung Tellerfedern ist wie folgt definiert:
- identische Tellerfedern innerhalb der zu berechnenden Tellerfedersäule
- alle Federpakete innerhalb der zu berechnenden Tellerfedersäule bestehen aus gleich vielen Einzelfedern.
- keine Berücksichtigung der Reibung der Tellerfeder
- Arbeitstemperaturbereich :
- Dimensionierung nach genormten Maßreihen (Reihe , Reihe , Reihe , DIN 2093, Tabelle 2-4)
- Berücksichtigung der Korrektur der Festigkeitskennwerte nach DIN 2092 für Sonderwerkstoffe (Elastizitätsmodul, Festigkeitswerte)
Berechnungsformeln
Kennwert:
Kennwert:
Kennwert:
Kennwert:
Kennwert:
Kennwert:
Kennwert:
Federweg:
Federweg:
Federkraft:
Spannung an Stelle OM:
Spannung an Stelle I:
Spannung an Stelle II:
Spannung an Stelle III:
Spannung an Stelle IV:
Federrate:
Federungsarbeit:
Gesamtkraft:
Gesamtfederweg:
Länge . unbel. Säule:
Korrigierter - Modul:
Gewicht Einzelfeder:
Auslegung Drehfedern
Mit dem vorliegenden Programm können zylindrische Drehfedern mit linearer Kennlinie aus runden Drähten mit konstantem Durchmesser berechnet werden.
Für die Auslegung von Drehfedern sind neben dem Einbauraum das größtmögliche Federmoment , der zugehörige maximale Drehwinkel und die zulässigen Biegespannungen bzw. Hubspannungen entscheidend. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wird auf die Festlegung esines erforderlichen Drahtdurchmessers abgezielt.
Für die Ermittlung des Drahtdurchmessers können der Hubwinkel und die Momente und sowie die Windungsanzahl eingegeben werden.
Berechnungsgrundlage
Die Berechnungsgrundlage für das Modul Auslegung von Drehfedern stellt die DIN 2088, Ausgabe Dezember 1988 dar.
Desweiteren wurden folgende DIN - Normen verwendet:
- DIN 2076, Ausgabe Dezember 1984 (Runder Federdraht, Maße,
Gewichte, zulässige Ab-
weichungen)
- DIN 2077, Ausgabe Februar 1979 (Federdraht rund, warmge-
walzt, Maße zul. Maß- und
Formabweichungen)
- DIN 2194, Entwurf Dezember 1988 (Zylindrische Schraubenfedern
aus runden Drähten u. Stäben)
- DIN 17221, Ausgabe Dezember 1988 (Warmgewalzte Stähle für
vergütbare Federn)
- DIN 17223, Teil 1, Ausgabe Dezember 1984 (Runder Federstahldraht)
- DIN 17223, Teil 2, Ausgabe September 1990 (Runder Federstahldraht)
- DIN 17224, Ausgabe Februar 1982 (Federdraht aus nicht rost-
enden Stählen)
- DIN 17682, Ausgabe August 1979 (Runde Federdrähte aus Kup-
fer Knetlegierungen)
Geltungsbereich
Der Geltungsbereich für kaltgeformte Drehfedern ist nach DIN 2194 wie folgt festgelegt:
Drahtdurchmesser :
Wickelverhältnis :
Betriebstemperatur :
Federpaketlänge :
Mittlerer Windungsdurchmesser :
Windungsanzahl :
Hinweis: DIN 2194 ist nur für kaltgeformte Drehfedern gültig. Bei Verwendung von warmgeformten schlußvergüteten Drehfedern wird aufgrund des Geltungsbereiches eine Rücksprache mit dem Federdrahthersteller empfohlen.
Die Vergrößerung des Drehwinkels infolge Durchbiegung eines abgebogenen bzw. tangentialen langen, nicht fest eingespannten Schenkels wird berücksichtigt.