Berechnung eines dynamisch beanspruchten Federsystems

Berechnung eines dynamisch beanspruchten Federsystems
geg.:
,
,
,
,
,
,
,
G, E
1.) Ersatzfedersteifigkeit der Federschaltung der Feder 1:
2.) Gesamtfedersteifigkeit des Systems:
3.) Dauerfestigkeitsnachweis für Feder 2:
d… Drahtdurchmesser,
… mittlerer Durchmesser,
 Torsion, Schub;

… Steigungswinkel
 Biegung, Druck
Nur Torsionsbeanspruchung ist für Dauerfestigkeit maßgebend
3.a) Berechnung der Torsionsspannung
(für
Torsionsnennspannung: 

aus Tabelle 2:
)
(
noch nicht einsetzen)
3.b) maximale Randspannung (nicht bei stat. Belastung)
bei dynamischer Bel. führt die Krümmung des Federdrahtes zu einer Überhöhung am Innenrand:

w… Wickelverhältnis:
um
zu berechnen, gesamte System betrachten und beachten, dass
sich auf Feder 2 und
Federpaket 1 aufteilt:
 Maximale Federbelastung:

3.c) Ermittlung der zulässigen Hubspannung (abhängig von wirkenden Unterspannung,
Oberflächenbehandlung)
, Drahtwerkstoff,
,


Vorhandene Hubspannung:
 Ermittlung aus Goodman-Diagramm (Bild 17): aus
und
:
 zulässige Oberspannung:
 zulässige Torsionsschubspannung:
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 vorhandene Sicherheit gegen Dauerbruch:
4. Knicksicherheitsnachweis für Feder 2
Knicksicherheit ist abhängig von dem Schlankheitsgrad der Feder und der Lagerungsart (Bild 6)
4.a) Berechnung des Knickfederweges
~mittels Formel:
… Lagerungsbeiwert (siehe Bild 6)
Eine Feder ist knicksicher, wenn der Knickfederweg
im Betrieb nicht überschritten wird
oder die Gleichung einen imaginären Wurzelwert ergibt

maximaler Federweg:
 Feder ist knicksicher, wenn gilt:
~mittels Diagramm: grafische Ermittlung der Knicksicherheit  Bild 7
 bilden:
(y-Achse) und
(x-Achse)
Ändern der Knicksicherheit:
-
durch Ändern der Lagerungsart (und damit ändern des Lagerungsbeiwertes
-
durch Hülse um die Feder (allerdings viel Reibung dadurchschneller Abnutzunggeringere
Dauerfestigkeit)
Schlankheitsgrad ändern, durch z.B. eine Reihenschaltung von Federn (d.h. 1 lange durch 2 kurze
Federn ersetzen)
-
)
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