Welches sind die wichtigsten Spannungen in einer Schraubenfeder?
Geschrieben von handaspring
Spiralfeder, allgemein bekannt als Schraubenfedern, sind bei ihrer Belastung verschiedenen Spannungen ausgesetzt.
Zu den wichtigsten Spannungen in einer Schraubenfeder gehören:
Axialspannung (Zug- oder Druckspannung): Wenn eine Last entlang der Achse der Feder aufgebracht wird (entweder in Zug oder Druck), erfährt die Feder eine axiale Spannung. Diese Spannung resultiert aus der Dehnung oder Stauchung des Federmaterials und ist verantwortlich für die Fähigkeit der Feder, mechanische Energie zu speichern und wieder abzugeben.
Scherspannung: Scherspannungen treten innerhalb der Feder aufgrund der Torsions- oder Verdrehungsverformung auf, wenn die Feder auf- oder abgewickelt wird. Sie ist eine Folge der schraubenförmige Form der Feder Draht. Die Schubspannung ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung des Schermoduls der Feder und ihrer Verdrehfestigkeit.
Lagerbelastung: Die Lagerbelastung tritt an den Stellen auf, an denen die Federwindungen miteinander oder mit den Gegenstücken in Berührung kommen. Dies ist besonders wichtig bei Druckfedern, bei denen sich die benachbarten Windungen berühren. Durch eine geeignete Konstruktion und Fertigung wird sichergestellt, dass die Lagerbelastung gleichmäßig verteilt wird, um örtliche Schäden zu vermeiden.
Eigenspannung: Eigenspannungen sind innere Spannungen, die nach dem Fertigungsprozess im Federwerkstoff verbleiben. Sie können durch Prozesse wie Wickeln, Erhitzen oder Kugelstrahlen entstehen. Eigenspannungen können sich auf die Leistung und Lebensdauer der Feder auswirken.
Torsionsspannung: Torsionsspannungen, auch als Verdrehspannungen bezeichnet, entstehen, wenn eine Spiralfeder einem Drehmoment oder einer Torsionslast ausgesetzt ist. Dies ist ein kritischer Faktor bei Federn, die in Anwendungen mit Drehbewegungen eingesetzt werden.
Richtige Konstruktion und Materialauswahl sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass eine Schraubenfeder diesen Belastungen standhalten unter Beibehaltung der gewünschten Eigenschaften wie Federrate, Tragfähigkeit und Ermüdungslebensdauer. Die Wahl des Drahtmaterials, des Drahtdurchmessers, der Windungssteigung, der Anzahl der Windungen und der Geometrie der Feder spielen alle eine entscheidende Rolle bei Bestimmung der Auswirkungen dieser Spannungen auf die Leistung der Feder.
