Ingenieure stehen oft vor technischen Herausforderungen bei der Auswahl der richtigen Feder für eine bestimmte Anwendung. Damit das System optimal funktioniert und die geforderten Anforderungen erfüllt, ist die Auswahl der richtigen Feder von entscheidender Bedeutung. Der Prozess der Federauswahl erfordert sorgfältige Überlegungen und die Kenntnis mehrerer Faktoren.
Bei den oben genannten Faktoren handelt es sich um allgemeine Angelegenheiten, die ein Ingenieur als Standard betrachtet. Dies hat vor allem Auswirkungen auf die Festlegung der Systemanforderungen. Dies hilft bei der Vorbereitung zur Bestimmung der richtigen Feder. Um dies zu erreichen, muss der Ingenieur auch die Funktionsanforderungen der Feder berücksichtigen und basierend auf allen Anforderungen eine richtige Feder konfigurieren. Wichtige Funktionsanforderungen an Federn, die immer relevant sind:
Dies zeigt den Zusammenhang zwischen Federweg und Federkraft. Je nach Stahlfedertyp, Federkonstruktion und Federsystem können unterschiedliche Federwege erreicht werden: lineare, progressive, degressive oder kombinierte Federwege. Bei einer linearen Federkennlinie wird die Kraft gleichmäßig übertragen, bei einer progressiven Kennlinie steigt der Kraftverlauf mit zunehmender Belastung und bei abnehmender Kennlinie nimmt die Kraftentwicklung mit zunehmender Belastung ab. Durch die Kombination unterschiedlicher Federwege können unterschiedliche Kräfte erreicht werden.
Statische oder quasistatische Belastung mit intermittierender konstanter (Ruhe) oder intermittierend wechselnder Belastung von insgesamt weniger als 10.000 Zyklen (oder ansteigend auf das 0,1-fache der Ermüdungsfestigkeit).
Dynamische Belastung mit zeitabhängiger Belastung, mit mehr als 10.000 Lastwechseln und einer Stoßbelastung von mehr als 0,1 x Dauerfestigkeit. Bei vielen Anwendungen wird die Stahlfeder vorgespannt eingebaut. Dies kann zu Leistungsänderungen führen. Für dynamische Belastungen eignen sich besonders Druckfedern und Zugfedern mit eingeschraubten Federenden.
Die Betriebstemperatur hat großen Einfluss auf die Materialauswahl. Sie können Stahlfedern sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Betriebstemperaturen verwenden. Es ist wichtig, dass Sie für jede der unterschiedlichen Temperaturen das richtige Material auswählen. Bei höheren Temperaturen bei anhaltender Belastung kommt es zu einem Kraftverlust, dieser Verlust steigt proportional zur Temperatur und Dauer der Belastungserhöhung.
Wenn der Federweg bekannt ist, welche Federkraft benötigen Sie? In vielen Anwendungen wird die Stahlfeder mit Vorspannung eingebaut. Die Feder stellt daher auch in der Ruheposition eine gewisse Vorspannkraft bereit. Wir nennen diese kraftvorgespannte Resilienz. Auch die erforderliche Belastbarkeit muss angegeben werden. Dies ist die Kraft, die die Feder hat, wenn sie gedehnt wird. Dies wird als angespannte Resilienz bezeichnet. Für diese beiden Federkräfte müssen die entsprechenden Federwege bzw. Federlängen ermittelt werden.
Wo wird die Feder verwendet? Vorausgesetzt, dass viel Feuchtigkeit vorhanden ist, kann es sinnvoll sein, Edelstahl zu wählen, der nicht rostet. Auch andere spezielle Umgebungen lassen sich mit der richtigen Wahl der Oberflächenbehandlung lösen, das oft günstiger ist als teure Materialien! Diese Arbeitsfaktoren, denen die Feder ausgesetzt ist, beeinflussen die Wahl des Materials oder der Oberflächenbehandlung.
Die Einbausituation kann bei verschiedenen Stahlfedertypen unterschiedlich sein. Bei der Installation der Druckfeder in einer Hülse oder mit einem Dorn, muss die damit verbundene Reibung berücksichtigt werden. Bei Nichtverwendung von Führungen besteht die Gefahr, dass die Druckfeder knickt.
Es ist sehr wichtig, die Position der Federösen zu überprüfen, da dies der schwächste Teil der Feder ist. Bei richtiger Anwendung wird die Kraft gleichmäßig auf beide Ösen verteilt.
Und bei der Torsionsfeder ist es wichtig, die Schenkelform und Drehrichtung an die Einbausituation anzupassen.
