408 TECHNISCHE INFORMATIONEN 1.3.3 Spannungskorrekturfaktor Der Spannungskorrekturfaktor relativ zum Federindex (C) kann mit der folgenden Formel bestimmt werden oder basierend auf Abb. 1. 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122 1.0 1.3 1.2 1.1 1.4 1.5 1.6 d D c= Federindex Spannungskorrekturfaktor (a) Geschlossenes Ende (Ungeschliffen) (b) Geschlossenes Ende (Geschliffen) (c) Geschlossenes Ende (Kegelförmig) (d) Offenes Ende (Ungeschliffen) (e) Offenes Ende (Geschliffen) (f) Offenes Ende (Kegelförmig) (g) Offenes Ende 3 / 4 Drehung (Ungeschliffen) (h) Berührendes Endstück (Ungeschliffen) (i) Gedrehtes Endstück (Ungeschliffen) 1.3.4 Feste Länge Die feste Länge einer Feder kann normalerweise mit der folgenden vereinfachten Formel berechnet werden. Im Allgemeinen gibt der Käufer einer Druckfeder nicht die feste Länge der Feder an. Bei diesen Druckfedern, deren Enden, wie in den Punkten (b) , (c) , (e) und (f) in Abbildung 2 gezeigt, geformt sind, kann mit der folgenden Formel die maximale feste Länge berechnet werden, wenn die feste Länge angegeben werden muss. Allerdings kann die tatsächliche maximale feste Länge größer sein, als der hier berechnete Wert, je nach Form der fraglichen Feder. HS=(Nt-1)d+(t1+t2) ··························································································(10) wobei (t1+t2) : die Summe der Windungsendendicken sind. HS=Nt×dmax ·······································································································(11) wobei dmax : der Werkstoff-Ø mit der maximalen Toleranz ist. 1.3.5 Vorspannung der Zugfedern Kaltgeformte Zugfedern werden einer Vorspannung ausgesetzt (Pi) . Die Vorspannung kann mit der folgenden Formel berechnet werden. Abb-2. Windungsendenform Bei fest gewickeltem Stahldraht, gehärtetem Stahldraht und sonstigen Stahldrähten, die nicht spannungsfreigeglüht sind, tritt die Vorspannung innerhalb des schraffierten Bereichs auf, siehe Abb. 3. Wenn allerdings ein anderer Werkstoff als Stahldraht verwendet wird, oder der Draht spannungsfreigeglüht ist, muss die Vorspannung aus dem schraffierten Bereich in Abb. 3 wie folgt korrigiert werden. πd3 Pi= i ································································································ (12) 8D 1.3.7 Weiter Punkte, die beachtet werden müssen Bei den Entwurfsberechnungen für Federn müssen auch die folgenden Punkte beachtet werden. (1) Federindex Ein zu kleiner Federindex kann zu übermäßiger örtlicher Spannung führen. Die Bearbeitbarkeit wird durch einen zu großen oder kleinen Federindex beeinträchtigt. Der Federindex muss bei Warmumformung im Bereich zwischen 4~15 und bei Kaltumformung im Bereich zwischen 4~22 gewählt werden. (2) Schlankheitsgrad Damit die richtige Anzahl der aktiven Windungen sichergestellt wird, muss der Schlankheitsgrad (Verhältnis freie Höhe zu mittlerem Spulen-Ø) für eine Druckfeder bei 0.8 oder mehr liegen. Ferner wird allgemein empfohlen, den Schlankheitsgrad zwischen 0.8 ~ 4 zu wählen, um ein Abknicken zu verhindern. (3) Anzahl der aktiven Windungen Die Anzahl der aktiven Windungen muss 3 oder höher sein, um die Federmerkmale zu stabilisieren. (4) Steigung Wenn die Steigung 0.5D übersteigt, erhöht sich im Allgemeinen die Federauslenkung (Last) soweit, dass sich der Spulen-Ø ändert. Das erfordert die Korrektur der Auslenkungs- und Torsionsspannungswerte, die mit der Grundformel berechnet wurden. Daher sollte die Steigung 0.5D oder kleiner sein. Die Steigung kann im Allgemeinen mit der folgenden vereinfachten Formel berechnet werden. L−HS p= +d ··································································································· (14) Na 1.3.6 Anschwellen Um Anschwellen zu verhindern, sollte die Feder so gewählt werden, dass ihre Eigenfrequenz nicht mit den Frequenzen in Resonanz geht, die auf die Feder einwirken. Die Vorspannung kann mit der folgenden Formel berechnet werden. Abb 1. Spannungskorrekturfaktor: Abb-3 Vorspannung: i (Feder aus Stahlspule, nicht spannungsfreigeglüht) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 (8) (6) (4) (2) (0) (10) (12) (14) (16) (18) (20) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 mm ) 2 (kgf/ i = mm 2 i N/ D d 0 Anfangsbelastung Federindex c (1) Bei Verwendung von Edelstahldraht, wird der Vorspannungswert für Stahldraht um 15% reduziert. (2) Wenn die Feder nach der Formung spannungsfreigeglüht ist, den Wert um 20~35% für Federn aus Stahldraht, Hartstahldraht oder anderen Edelstahldrähten reduzieren, und bei Federn aus Edelstahldraht um 15~25%. Die folgenden Beispiele sind Anwendungen der Formel zur Berechnung der Vorspannung. Referenz Anstelle von Abb.3 kann die folgende empirische Formel verwendet werden, um die Vorspannung für Federn vor dem spannungsfreiglühen zu ermitteln. G i= 100c (1) Stahldraht/Hartstahldraht [G=78×103N/mm2 {8×103kgf/mm2}] G i= ×0.75 (0.75 um 25, Reduzierung bei spannungsfreiglühen). 100c Anfangsbelastung Vorspannung πd3 Gd4 229d4 24d4 Pi= i= ×0.75 = 8D 255D2 D2 D2 { } (2) Bei Edelstahldraht [G=69×103N/mm2{7×103kgf/mm2}] G i= ×0.8(0.8 um 20, Reduzierung bei Spannungsfreiglühen). 100c Anfangsbelastung Vorspannung πd3 Gd4 216d4 22d4 Pi= i= ×0.8 = 8D 255D2 D2 D2 { } kg 70d G f=a =a ············································································· (13) W πNaD2 Wobei i a= : wenn beide Federenden entweder frei oder fest sind 2 2i-1 a= :Wenn ein Federende fest und das andere frei ist i=1,2,3 ······························ 4 G=78×103N/mm2 {8×103kgf/mm2}, w=76.93×10-6 N/mm3 {7.85×10-6kgf/mm3} Wenn beide Federenden entweder frei oder fest sind, kann die primäre Eigenfrequenz einer Feder wie folgt berechnet werden. d f1= 3.56×105 ··············································································(13') NaD2 4c-1 0.615 = + ··························································(9) 4c-4 c Federn Angabe von geometrischenToleranzen
RkJQdWJsaXNoZXIy MTc2MTk0OA==