Wie entwirft man eine Druckfeder?

Allgemeine Überlegungen zum Design und zur Berechnung einer Druckfeder.

Wir nehmen täglich Spezialanfertigungen und Berechnungen von Druckfedern vor und stoßen dabei oft auf dieselben Fragen. An dieser Stelle erklären wir Ihnen den Aufbau einer Druckfeder und die festzulegenden Parameter.

Druckfeder Material

Zuerst müssen Sie das Material festlegen, das zu Ihrer Aufgabe und Ihrer Konstruktion passt. Für die korrekte Berechnung der Druckfeder ist das Material der Ausgangspunkt.

Beispiele für die gebräuchlichsten Federmaterialien.

Bezeichnung:
Pianodraht
Beschreibung:
Unbehandelter "roher" Federdraht
Verwendung:
Für Innenräume in trockener und stabiler Umgebung
Anmerkung:
Ohne Korrosionsschutz
Bezeichnung:
Pianodraht vorgalvanisiert
Beschreibung:
Werksseitig warmgalvanisiert
Verwendung:
Für den Außenbereich
Anmerkung:
Keine Galvanisierung an den Schnittflächen
Bezeichnung:
Pianodraht elektrogalvanisiert
Beschreibung:
Pianodraht, nachbehandelt in einem elektrogalvanischen Prozess
Verwendung:
Leichter Rostschutz - schöne und glänzende Oberfläche
Anmerkung:
Empfindliche Oberfläche - wo Rost unter die Oberfläche laufen kann
Bezeichnung:
Rostfreier Federdraht
Beschreibung:
Rostfreier Federdraht 302 oder 304
Verwendung:
Für den Außenbereich
Anmerkung:
Kann zu einer glänzenden Oberfläche elektropoliert werden.
Bezeichnung:
Rostfreier säurebeständiger Federdraht
Beschreibung:
Rostfreier Federdraht 316
Verwendung:
Für aggressivere Umgebungen
Anmerkung:
Kann zu einer glänzenden Oberfläche elektropoliert werden.

Druckfedern

Druckfeder Drahtdurchmesser

Die Kraft einer Druckfeder wird anhand der Kombination von Drahtstärke, Durchmesser, Anzahl Windungen und unbelasteter Länger bestimmt. Je kleiner der verwendete Draht ist, umso weniger Kraft und Stabilität hat die Feder. Kleiner Draht, großer Durchmesser und viele Windungen ergeben eine instabile Feder mit einer flachen Kraftkurve. Großer Draht, kleiner Durchmesser und wenige Windungen ergeben eine stark ansteigende Kraftkurve und einen kurzen Federweg.

Erhöht man den Durchmesser eines Drahts, hat dies großen Einfluss auf die Kraft, da die Fläche drastisch erhöht wird.

Druckfeder Durchmesser

Muss eine Druckfeder über einem Dorn arbeiten, wird vom Innendurchmesser ausgegangen. Ist die Arbeitsöffnung der Druckfeder nicht variabel, wird vom Außendurchmesser ausgegangen. Der Durchmesser einer Druckfeder nimmt zu, wenn die Feder zusammengedrückt wird. Diese Zunahme hängt mit der Steigung der Druckfeder zusammen. Je größer die Steigung, umso größer die Durchmesserzunahme. Daher ist es wichtig, die Toleranz des Außendurchmessers zu kennen und dies bei der Konfiguration von Feder und Konstruktion zu bedenken.

Hole vs rod

Erhöht man den Durchmesser der Feder, verringert sich ihre Kraft.

Druckfeder Länge

Kurze Feder: Hier wird ein max. Federweg ausgenutzt = kurze Lebensdauer
Lange Feder: hier wird ein min. Federweg ausgenutzt = lange Lebensdauer

Erhöht man die Länge der Feder, bleibt die max. Kraft erhalten, jedoch verringert sich die Federrate.

Druckfeder Windungen

Wenige Windungen = kurzer Federweg
Viele Windungen = langer Federweg

Viel Luft zwischen den Windungen = steile Windung = steile Kraftkurve. Ein langer Federweg ist nicht gegeben, weil Spannungen im Draht auf Grund der wenigen Windungen schneller das Maximum erreichen.

Wenig Luft zwischen den Windungen = kurzer Federweg, bevor die Windungen einander berühren. Flache Kraftkurve.

Erhöht man die Anzahl Windungen, wird die Kraft der Feder verringert.

Druckfeder Abschluss

Eine Druckfeder kann folgende Abschlüsse haben:

1. Nicht angelegt
Druckfeder - not closed
2. Angelegt, ungeschliffen
Druckfeder - Angelegt, ungeschliffen
3. Angelegt, geschliffen
Druckfeder - Angelegt, geschliffen

Druckfeder Windungsrichtung

Linksgewickelt
Druckfeder - Left-hand wound
Rechtsgewickelt
Druckfeder - Right-hand wound
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