Elastische Federn

Definition elastische Federn

Federn sind Elemente, die sich unter Belastung geziehlt verformen und bei Entlastung wieder die ursprüngliche Gestalt annehmen. Dabei wird potentielle Energie gespeichert, die bei der Rückfederung unter Berücksichtigung der Reibungsverluste in Form von Arbeit wieder abgegeben werden kann.

Einsatz und Verwendung

Nahezu überall finden im unseren Alltag Federn (elastische Elemente) ihre Verwendung z.B. im Auto (Stoßdämpfer, Motoraufhängung), am Fahrrad (Sattel,- Rahmen,- Lenkradfederung) beim Sport (Stabhochsprung, Poweriser) in der Fertigungstechnik als auch in der Medizintechnik (Prothesen).

Funktion

Typische Eigenschaften für Federn im technischen Anwendungsbereich entsprechend ihrer Funktion sind - Gewährleistung des Kraftflusses und der Kraftverteilung (z.B. Federn in Kupplungen und Bremsen, Stromabnehmern bei E- Loks, Kontaktfedern, Spannfedern); - Speicherung Potentieller Energie und Rückfederung (z.B. Federmotoren Ventilfedern in Verbrennungsmotoren ); - Ausgleich von Wärmeausdehnung oder Verschleißwegen (bei Lagern und Kupplungen); - Dämpfung durch Nutzung innerer oder äußerer Reibung (z.B. Fahrzeugfederung, Motoraufhängung); - Federn als Schwingungssysteme (z.B. in der Regelungstechnik, Schwingtisch)

Ohne Federung und Dämpfung der Schwerpunkt folgt allen Bodenunebenheiten; es muss eine zusätzliche Kraft angewandt werden, um den Schwerpunkt über das Hindernis zu heben, senkrecht zur Fortbewegungsrichtung. Der Rückfall hinter dem Hindernis bringt keinen Gewinn, da die Kraft dann wiederum im rechten Winkel zur Fahrtrichtung wirkt, nur halt nach unten. Mit gedämpfter Federung, grüne Linie: Der Schwerpunkt wir verzögert und lange nicht so hoch angehoben, es wir dazu logischerweise auch weniger zusätzliche Kraft benötigt. hinter dem Hindernis dauert es etwas, bis die ursprüngliche Schwerpunkthöhe wieder erreicht ist. Nur Feder: Dieses System reagiert beim Auflauf auf das Hindernis sehr schnell, die Feder wird schnell zusammengepresst, die Anhebung dürfte am geringsten sein, und damit die zusätzliche Kraft. Der Haken kommt danach! dadurch, das die Federung nicht gedämpft ist schwingt diese nach. das kann so weit gehen, das das Rad den Bodenkontakt verliert und nicht mehr Steuerbar ist.