Bei der einseitig eingespannten Blattfeder oder Flachfeder kann die maximale Biegespannung, Federkraft, Federweg (Durchbiegung), Federblattstärke und Federrate wie folgt berechnet werden. Die Biegspannung erhöht sich bei der einseitig eingespannten Blattfeder oder Flachfeder mit Kraftzunahme am Krafteinleitungspunkt linear. Dabei erfolgt bei der Rechteck-Blattfeder (Variante a) die höchste Biegespannung jedoch nur an der Einspannstelle. Somit entfaltet die Rechteck-Blattfeder nur an der Einspannstelle ihren vollwertigen Nutzen. Dagegen bietet die Trapez-Blattfeder (Variante b) im Querschnitt eine gleichmäßigere Biegespannung. Dadurch ist die Federungsarbeit der Trapez-Blattfeder, je nach Trapezgröße, bis zu dreimal besser als bei der Rechteck-Blattfeder. Eine Dreieckform wäre zwar ideal, ist aber augrund der Bauform selten einsetzbar.
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Formeln:
Maximale Biegespannung
\Large \sigma_{{b}} = \frac{M}{W} = \frac{6 \cdot F \cdot L}{b \cdot h^{2}} \leq \sigma_{{b zul}}
Maximale Federkraft
\Large F_{{max}} = \frac{b\cdot h^{2} \cdot \sigma_{{b zul}}}{6 \cdot L}
Federweg (Durchbiegung)
\Large s = q_{1} \cdot \frac{L^{3}}{b \cdot h^{3}} \cdot \frac{F}{E}
\Large q_{1} für Rechteck-Blattfeder (Variante a) \Large q_{1} = 4
\Large q_{1} für Trapez-Blattfeder (Variante b) \Large q_{{1}} \approx 4 \cdot \left [ 3/ \left ( 2+b2/b \right )\right ]
Maximaler Federweg (Durchbiegung)
\Large s \leq q_{{2}} \cdot \frac{L^{2}}{h} \cdot \frac{\sigma_{{b zul}}}{E}
Maximale Federblattstärke
\Large h \leq q_{{2}} \cdot \frac{L^{2}}{s} \cdot \frac{\sigma_{{b zul}}}{E}
\Large q_{2} für Rechteck-Blattfeder (Variante a) \Large q_{2} = 2/3
\Large q_{2} für Trapez-Blattfeder (Variante b) \Large q_{{2}} \approx \left ( 2/3 \right ) \cdot \left [ 3/ \left ( 2+b2/b \right )\right ]
Federrate
\Large C = \frac{F}{s} = \frac{Ebh^{3}}{4L^{3}}
b = Breite Blattfeder (mm)
b2 = kleinere Breite Trapez-Blattfeder (mm)
E = Elastizitätsmodul
F = Federkraft (N)
h = Materialsträke Federblech / Federblatt (mm)
L = Länge Blattfeder (mm)
s = Federweg (mm)
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