[http[Bild://www.beispielZitat.de Link-Text]--[[Benutzer:Bene-dictionJPG|Bene-dictionright]] 10:23==Definition elastische Federn==Federn sind Elemente, 5die sich unter Belastung gezielt verformen und bei Entlastung wieder die ursprüngliche Gestalt annehmen. Nov 2005 (CET)''Dieser Artikel Dabei wird zur Zeit bearbeitet --[[Benutzer:Bene-diction|Bene-dictionpotentielle Energie]] <br>''Fertigstellung bis zum 28. November 2005''[[Bild:Baustelle.gif]]http://www.wolfsadlerfeder.de/assets/images/federgespeichert, die bei der Rückfederung unter Berücksichtigung der Reibungsverluste in Form von Arbeit wieder abgegeben werden kann.gif

= Elastische Federn =<gallery>'''Begriffserklärung'''elastisch federn d. H. unter Einwirkung einer Kraft F bzw. Kraftmomentes M sich verformen. Dabei wird die potenzielle Energie gespeichert, und bei der Rückfederung unter Berücksichtigung der Reibungsverluste in Form von Arbeit wieder abgegeben wird.Wobei je nach Ausführung der Feder ein mehr oder weniger großer Teil der Umwandlungsenergie in Wärme überführt wirdBild:Fahrradfeder.jpg |Benannt werden Federn nach ihrem Verwendungszweck (z. B. Uhrenfeder, Fahrzeugfeder usw.), nach ihrer typischen Beanspruchung (z. B. Zug-, Druck-, Biege- oder Torsionsfeder) oder nach ihrer Gestalt (z. B. Blatt-, Spiral-, Schrauben-, Tellerfeder). Federn sind zumeist aus Stahl, für besondere Anforderungen aus nichtmetallischen Werkstoffen (z.B. Gummi, Luft). Nach Art des Kraftangriffes werden biege- und drehbeanspruchte sowie zugdruckbeanspruchte Federn unterschieden. Die Gestalt von Federn ist unterschiedlich (z.B. Blattfeder, Spiralfeder, Tellerfeder, Schraubenfeder) und v.a. von der Beanspruchungsart und dem Verwendungszweck abhängig. Kennzeichnend für jede Feder ist die Federkennlinie, die progressiv, linear oder degressiv verlaufen kannBild:Smart. jpg|Je nach Aufgabenstellung an die Feder kann der Verformungsweg kleiner</größer und die Dämpfung kleiner/größer sein. Beides beeinflusst man mit der Wahl;gallery>

[[Bild:10.png|thumb|Funktionsbeispiel]] Spiralfeder '''Ohne Federung und schwingende UnruhSpiralfeder mit DrehmomentbelastungDämpfung: (nicht zu verwechseln mit der Schraubenfeder) ist ''' *Der Schwerpunkt folgt allen Bodenunebenheiten; es muss eine eben gewundene Biegefeder. Spiralfedern zusätzliche Kraft angewandt werden als in einer Ebene spiralförmig aufgewickeltes Metallband gefertigt, um den Schwerpunkt über das Hindernis zu heben, senkrecht zur Fortbewegungsrichtung. Sie werden beispielsweise bei KinderspielzeugenDer Rückfall hinter dem Hindernis bringt keinen Gewinn, da die sich aufziehen lassen, und Kraft dann wiederum im Modellbau eingesetztrechten Winkel zur Fahrtrichtung wirkt, wo sie als mechanischer Energiespeicher (Federmotor) dienen. Auch in mechanischen Uhren waren sie lange Zeit als Antrieb und als Schwingelement (Unruh) unverzichtbarnur halt nach unten. [[Bild '''Mit gedämpfter Federung, grüne Linie:Spiralfeder.jpg]]'''  Zwei Blattfedern in einem RahmenBlattfeder: Sie besteht meist aus einem flachen Metallband, das bogenförmig vorgespannt wird. Sie *Der Schwerpunkt wird vor allem im Nutzfahrzeugbau eingesetzt. Oft sind mehrere Blätter (Federlagen) mit verschiedenen Längen verzögert und Vorspannungen zu einem Federpaket zusammengefasstlange nicht so hoch angehoben, das durch einen gemeinsamen Herzbolzen und Federklemmen zusammengehalten es wirddazu logischerweise auch weniger zusätzliche Kraft benötigt. Durch eingelegte Kunststoffblättchen oder Schmierung mit Fett wird die Reibung vermindertHinter dem Hindernis dauert es etwas, wenn sich bis die Enden der Lagen durch Längenänderung beim Einfedern gegeneinander verschieben -Spiralfedern bestehen im wesentlichen aus einem spiralförmig aufgewickelten Draht aus Federstahl z. Bursprüngliche Schwerpunkthöhe wieder erreicht ist. C 75

-Stickstofffedern bestehen im Aufbau aus einem Kolben der in einem mit Dichtungen versehenem Zylinder läuft. Der Zylinder ist mit Stickstoff gefüllt und steht unter Druck ca. max. 180 bar.Die Kraft ergibt sich aus der Größe der Kolbenfläche und dem Druck der auf sie wirkt.==Werkstoffe==Die maximale Federkraft steht sofort ab dem ersten mm des Federweges Anforderungen an Federwerkstoffe können in grundlegende Anforderungen und setzt sich demnach fast linear fortin spezielle Anforderungen unterschieden werden. Stickstofffedern '''Grundlegende Anforderungen sind meist wiederbefüllbar und wartungsarm:'''*Hohe Elastizitätsgrenze*hohe statische bzw. Doch Verunreinigungen dynamische Festigkeit*geringe bleibende Verformung bei Belastungen oberhalb der Lauffläche am Kolben führen zu frühzeitigen Zerstörung der Dichtungen und zum Verlust des Federinnerdruckes.Elastizitätsgrenze*gute Kaltumformbarkeit*gute Vergütbarkeit[[Bild:Stickstofffeder.jpg]]*geringes eigen Gewicht

[[Bild'''Spezifische Anforderungen sind:Tellerfeder.jpg]]'''*Korrosionsbeständigkeit*elektrische Leitfähigkeit*Warmfestigkeit*nichtmagnetisches Verhalten (Messtechnik)*geringe Wärmeausdehnung (Messtechnik)

-Gummifedern'''Federstahl'''Gummifedern sind z. B. Elastromehre bestehen aus Kunststoff. Sie haben federnde Federstahl ist der am meisten verwendete Federwerkstoff, der im Vergleich zu zähen Stählen eine höhere Festigkeit und dämpfende Eigenschaften. Sie ändern beim einfedern nicht ihr Volumen somit dehnen sie sich maßgeblich ein seitlich ausanderes Verformungsverhalten wie zähe Werkstoffe besitzt. Somit müssen sie seitlich freigehalten Bei Federwerkstoffen fehlt die Fließgrenze(der Übergang vom elastischen in den plastischen Bereich), deshalb muss hier im Allgemeinen mit der Dehngrenze Rp0,2 gearbeitet werden. Um ein einseitiges wegknicken zu verhindern werden Stützelemente eingesetztBei deren Erreichen erfährt der gezogene Draht eine bleibende Dehnung εbl von 0,2 %, d.h. er wird 0,2 % länger.Luftfedern in Straßenfahrzeugen werden in zwei Formen gebaut:

Luftfeder mit konstantem Volumen in Regellage: Hier ist die Luft typischerweise in einem Rollbalg eingeschlossen, der mit weiteren Beschlagteilen wie Deckel und Abrollkolben luftdicht verbunden ist. Der Rollbalg ist über den Kolben gestülpt und rollt unter Druck auf diesem ab. Die Luftfeder wird durch einen Kompressor mit Druckluft versorgt. Abhängig von der Beladung wird Luft zu- oder abgepumpt, um das Füllvolumen und somit die Niveaulage des Fahrzeugs konstant zu halten. In Schienenfahrzeugen gibt es unterschiedliche Bauformen wie Gürtelbälge oder Halbrollbälge. Der Balg ist hier auf eine Gummifeder, der sogenannten Notfeder, aufgesetzt, die bei Ausfall der Luftfederung noch eine gewisse Federwirkung gewährleistet. Den höchsten Komfortgewinn erzielt die Luftfeder in Verbindung mit einem adaptiven Dämpfungssystem. Das Druckniveau liegt in Nomallage bei ca. 5 bis 12 bar, bei dynamischer Einfederung bei ca. 10 bis 20 bar, abhängig von der Beladung. '''Nichteisenmetalle'''Gasfedern mit konstanter Gasmasse: Hier wird eine bestimmte Gasmasse in einem Federelement eingeschlossen. Mit steigender Beladung nimmt das Volumen ab und die Federung wird steifer. Niveauausgleich wird z.B. durch eine zusätzliche Hydraulik erreicht (Hydropneumatische Federung von Citroën). Die Eigenschaften der hydropneumatischen Federung unterscheiden sich deutlich von denen der Luftfederung. Gasdruckfedern Federn aus Nichteisenmetallen werden meist als Öffnunsmechanismus, beispielsweise an der Kofferaumklappe im Wesentlichen für niedrigere Beanspruchungen bei Automobilen besonderen spezifischen Anforderungen verwendet. Bei ihnen schiebt der innere Gasdruck die Kolbenstange mit einer konstanten Kraft aus dem Zylinder.

==Herstellung=='''Nichtmetallische Werkstoffe'''1. gestanzt bzw. feingeschnitten aus Bandmaterial2. wie 1Bei den Nichtmetallischen Werkstoffen handelt es sich vornehmlich um Natur- oder Synthtischem Gummi (Kautschuk). mit gedrehten Innen- und Außendurchmesser3Die Härte des Gummis kann durch die Menge der Füllstoffe beeinflusst werden. aus warmgeformten Platinen, Oberfläche komplett gedreht4Für relativ kleine Federkräfte kann auch das durch Magnetwirkung entstehende Luftkissen verwendet werden. gelasert aus Bandmaterial bei kleinen Stückzahlen

==Vor- und NachteileFederrate== Bei Belastung durch eine Kraft F oder einem Moment M (T) verschiebt sich der Kräfteangriffspunkt um den Federweg s oder dem Drehwinkel ϕ. Trägt man die Verformung in Abhängigkeit von der Belastung auf, so entsteht das Federdiagramm. Die Kraft-Weg-Linie darin wird mit [[Federkennlinie]] bezeichnet.* zum [[Federkennlinie|Experiment]]

Vorteile:Die Tellerfeder hat im Vergleich mit anderen Federarten Oftmals reicht eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften:1. Sie kann bei kleinem Einbauraum sehr große Kräfte aufnehmen.2. Ihre Federkennlinie kann je nach den Maßverhältnissen linear einzelne Feder nicht aus um eine bestimmte Belastung und Verformung zu erreichen, deshalb werden mehrere Federn gleicher sowie oder degressiv sein und durch geeignete Anordnung auch progressiv gestaltet werden.3. Durch die fast beliebige Kombinationsmöglichkeit von Einzeltellerfedern kann die Kennlinie bzw. die Säulenlänge innerhalb weiter Grenzen variiert werden.4. Hohe Lebensdauer bei dynamischer Belastung, wenn die Feder richtig dimensioniert istunterschiedlicher Abmessungen parallel oder hintereinander geschaltet.

Reihenschaltung1/R_ges ==Verschleiß== Bei mechanischer Arbeit kommt es früher oder später zu Verschleiß. Federn sind davon auch nicht befreit. Sie unterstehen je nach Bauart, Auslegung und Beanspruchung verschiedenen Verschleißarten. Spiralfedern1/TorsionsfedernR_1 + 1/Blattfedern werden auf Torsion und biegjung beansprucht und unterstehen vorwiegend der Materialermüdung durch Überbeanspruchung. Diese Federarten werden ausgelegt mit Federkraft, Federweg und Lebensdauer R_2

==Normung/ToleranzenFederarbeit==Normen[[Bild:Reibungs-Hysterese.png|thumb|left|Funktionsbeispiel]]DIN 2092 TellerfedernDie bei Belastung der Feder aufgebrachte Arbeit, BerechnungDIN 2093 Tellerfedern, Maße und Qualitätsanforderungensteht bei Entlastung nur im Idealfall bei Vernachlässigung der Reibungsverluste wieder zur Verfügung. Diese wird im Federkennliniendiagramm durch die unter der Federkennlinie liegende Fläche dargestellt.

Das Verhältnis von verfügbarer zu aufgenommener Arbeit ist der Federwirkungsgrad, der entscheidet für den sinnvollen Einsatz ist. Für η_F ≈ 1 ist der Einsatz als Energiespeicher vorteilhaft und η_F ≪ 1 dient zur Stoß- und Schwingungsdämpfung.η_F ==Einsatzgebiet(verfügbare Arbeit)/Anwendung==(aufgenommene Arbeit)

Schnittdarstellung einer Luftfeder ===Blattfeder===Die einfache Blattfeder mit SchlauchrollbalgLuftfedern finden vor allem bei LKWlinearem Kennlinienverlauf kann als Freiträger betrachtet werden, Bussen und Schienenfahrzeugen Anwendung. Sie erlauben unter anderem eine Niveauregulierung, d.h. dass das Fahrzeug auch der sich bei unterschiedlichen Beladungszuständen Belastung durch die gleiche Bodenfreiheit beibehältKraft F um den Weg s verformt. Es kann auch gezielt eine Veränderung der Niveaulage der Fahrzeuge eingestellt Blattfedern werdenin Rechteck-, um zTrapez- und Dreiecksfedern unterschieden.BUm größeren Belastungen zu widerstehen schichtet man die Trapezblattfeder möglichst spaltlos aufeinander. bei Bussen den Einstieg zu erleichtern oder um Zweistufige Blattfedern bestehen aus einer Haupt- und Zusatzfeder, die beim Erreichen einer bestimmten Belastung nachträglich eingreift, wodurch sich ein Überfahren von Hindernissen zu ermöglichen (Geländefahrzeuge)progressiver Kennlinienverlauf ergibt.

Luftfeder<gallery>Bild:4.jpg|Trapezblattfeder</Gasdruckfeder gallery>

Bei Schienenfahrzeugen ===Drehfeder===Drehfedern werden Luftfedern bei Fahrzeugen mit hohen Komforthauptsächlich als Scharnier- und Akustikanforderungen wie im Hochgeschwindigkeitsverkehr, im Nahverkehr (SRückstell-Bahnen), bei Triebfahrzeugen und bei Metros, die hohe Zuladungen aufnehmen müssen, eingesetztAndrückfedern verwendet. Die Luftfedersysteme werden über Ihre Kennlinie ist eine mechanische Hebelsteuerung niveaureguliertGerade, so dass bei jeder Beladung ein niveaugleicher Übergang die anstelle der Kraft- Weg- Linie durch den Verlauf des Kraftmoments M in Abhängigkeit vom Fahrzug zum Bahnsteig gewährleistet Drehwinkel ϕ im Federkennliniendiagramm dargestellt wird. Drehfedern werden kannauf Biegung beansprucht.

Vereinzelt wurden Luftfedern schon in den 1960er Jahren in PKW eingesetzt, beispielsweise Borgward und Mercedes, konnten sich aber auf Grund der Kosten und Problemen mit der Druckdichtheit damals nicht durchsetzen<gallery>Bild:5. Erst heute werden Luftfedern zunehmend auch in der Ober- und Mittelklasse von PKW eingesetzt, mit dem Vorteil eines höheren Fahrkomforts. Durch die Eigenschaften der Luftfederung ist die Aufbaueigenfrequenz eines Fahrzeugs weitgehend beladungsunabhängigjpg|Anwendungsbeispiel DrehfederBild:6.jpg|Drehfedernbeispiele</gallery>

Gummifeder===Tellerfeder===Gummifedern Tellerfedern sind kegelförmige Ringschalen, die als Einzelteller oder kombiniert zu Federpaketen und Federsäulen in axialer Richtung belastet werden in einem weiten Anwendungsbereich der Technik eingesetztkönnen. Sie haben neben federnden auch dämpfende Eigenschaften. Sie Die Tellerfedern sind nach DIN 2093 genormt und werden beispielsweise als Lager für schwingende Maschinenteile eingesetztdarin in harte Federn (Reihe A), oder auch im Fahrwerk von Kraftfahrzeugen weiche Federn (Reihe B) und besonders weiche Federn (frühere Generationen des Mini CooperReihe C)gegliedert. Gummifedern sind inkompressibelIn jeder Reihe wird zusätzlich nochmals in drei gruppen, dentsprechend dem Herstellungsverfahren und der Bearbeitung unterschieden.h. ihr Volumen verringert sich nicht beim EinfedernEine Kombination von Einzelfedern zu Federpaketen (gleichsinnig geschichtete Einzelteller) oder zu Federsäulen (wechselsinnig geschichtete Einzelteller) ermöglicht den unterschiedlichsten Belastungen gerecht zu werden, wodurch auch die Federkennlinie beeinflusst wird. Es Des weiteren ist daher Platz für ein seitliches Ausweichen vorzusehenauch eine Kombination aus Federpaketen und Federsäulen möglich.

In Kraftfahrzeugen werden zusätzlich zur eigentlichen Federung in den Endanschlägen der Achsen Zusatzfedern aus Polyurethan (PUR) oder Microcellular Urethane (MCU) eingesetzt<gallery>Bild:7. Es handelt sich hier um einen Kunststoffschaum, der unter Last komprimiert wird. Die Charakteristik einer solchen Feder wird maßgeblich durch die Formgebung, sowie durch zusätzliche Stützelemente wie z.B. Kunststoffringe bestimmtpng|TellerfedersäuleBild:8.png|Tellerfederpaket</gallery>

==DimensionierungQuellenangabe==*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X.

Die Dimensionierung der Federn richtet sich vorwiegend nach dem Einsatzgebiet*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www. Und wie der groß das vorhandene Platzangebot an ihren Eisatzort istvieweg. Die Lebensdauer und die kosten spielen hierbei auch eine wesentliche Rollede/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4. Im praxiseinsatz gilt es diese Punkte richtig abzuwiegen

===Ausl* http://www.alcomex.de spezialisiert auf die Herstellung verschiedenster Federn* http://www.grueber.de Federhersteller* http:/ Abmaße/ Berechnvideo.tu-clausthal.de/ Werkstoff===vorlesungen/imw/ke2-ws0506/ Vorlesungen zum Thema* http://www.federnshop.com/News/D/News_14_start.htm Das Ferdern 1 X 1

Die Charakteristik einer Feder wird beschrieben durch die Federkonstante D. Diese bezeichnet den Zusammenhang zwischen Federkraft F und Auslenkung x bei Verformung gemäß der Gleichung  F = -Dx.Die Federkonstante D wird auch Federhärte oder Federsteife genannt, denn je größer D ist, desto „härter” ist die Feder. Das Minuszeichen verdeutlicht, dass die Federkraft und die Auslenkung in entgegengesetzte Richtungen weisen – die Federkraft wird auch als Rückstellkraft bezeichnet. Siehe auch Kraft Die Arbeit W, die zum Erreichen der Formänderung an der Feder zu verrichten und daraufhin in ihr gespeichert ist, lässt sich im Allgemeinen nach folgender Gleichung berechnen[[Kategorie:  W = -&#8747; F(x) dxFür eine Federkraft F = -Dx ergibt sich damit  W = (D/2)x2 Werkstoffe:Federstähle, auch nichtrostend Entwicklung und warmfest sowieKupfer- (CuSn 8, CuBe 2) undNickel-Legierungen (Nimonic, Inconel, Duratherm) für spezielle Anforderungen.    ===Baugröße/ Kräfte/ Gewicht===   ==Funktion;=====Kräfte=== ===Wirkung;======Sicherheit/ Belastbarkeit===Die Sicherheit wird durch den Einsatzbereich bestimmt. Die Federbelastbarkeit wird zum einem großenteil durch ihre lebensdauer bestimmt. ==Bauarten== ===Hersteller/ Lieferanten===    hier steht ein Link zur Verfügung! Bei dem Sie auf einen renumierten Federhersteller Namens "Danly" gelangen.Es stehen verschiedene Federarten wie etwa Spiralfedern, Gasdruckfedern bzw. Stickstofffedern zur ansicht bereit[http://www.danly.de/d_downloads.php?PHPSESSID=daef9d52a35af2afeab0d923baa72636Konstruktion]  ===Kosten=== ------------------------------------------------------------------------------------------------Ablage     - Information Druckfeder-Berechnung Gängige Kombinationen sind: De oder Di, F2, R De oder Di, F2, R, L0 De oder Di, F2, s2 De oder Di, F2, s2, F1 oder s1 De oder Di, F2, L2, L0 De oder Di, F2, L2, F1 oder L1    Di = Innerer Windungsdurchmesser (mm) De = Äusserer Windungsdurchmesser (mm) F1 = Kraft der Feder vorgespannt (N) F2 = Kraft der Feder gespannt (N) s1 = Strecke der Feder vorgespannt (mm) s2 = Strecke der Feder gespannt (mm) R = Federrate (N/mm) L0 = Ungespannte Länge der Feder (mm) L1 = Länge der Feder vorgespannt (mm) L2 = Länge der Feder gespannt (mm)   Di= Innerer Windungsdurchmesser (mm) De= Äußerer Windungsdurchmesser (mm) L0 = Ungespannte Länge der Feder (mm) s1 = Strecke der Feder vorgespannt (mm) F1 = Kraft der Feder vorgespannt (N) s2 = Strecke der Feder gespannt (mm) F2 = Kraft der Feder gespannt (N)   Di= Innerer Windungsdurchmesser (mm) De= Äußerer Windungsdurchmesser (mm) L0 = Ungespannte Länge der Feder (mm) L1 = Länge der Feder vorgespannt (mm) F1 = Kraft der Feder vorgespannt (N) L2 = Länge der Feder gespannt (mm) F2 = Kraft der Feder gespannt (N) [http://www.gmxattachments.net/de/cgi/dfstools/Auslegung_Druckfedern.doc?openid=5010.1137229687&o=1423657182.1137229687&cmd=realopen&folder=%2FMeine+Dokumente%2F&jobid=&file=Auslegung+Druckfedern%2Edoc]alles etwas kürzen übeschriften zusammenfassenGoogle stichwort dauerbruchvor- und nachteile zu anderen verbindungsarten