Flachformfedern kommen unter anderem im Maschinen- und Fahrzeugbau oder der Elektrotechnik zum Einsatz. Um eine Flachformfeder zu berechnen und zu entwerfen, müssen unterschiedliche Eigenschaften definiert werden. Ein allgemeingültiges Berechnungsverfahren gibt es dabei nicht.
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Wichtige Parameter für die Auslegung und Berechnung von Flachformfedern
Fertigungs- und Prüfmöglichkeiten sind neben dem Federwerkstoff und der Form auch die Abmessung sowie die Befestigung. Kriterien, um eine Flachformfeder auszulegen und zu berechnen, beziehen sich vor allem auf die Verformung, die Biegespannung, die Federarbeit und ihre Lebensdauer. Eine Grundlage bilden die Verformungs- und Spannungsbeziehungen. Zudem spielen auch die Anforderungen an die Feder sowie die Einflüsse in der spezifischen Umgebung eine wichtige Rolle. Um sie zu berechnen, ist es deswegen sinnvoll, mehr als zwei Parameter festzulegen. Die Erstellung eines Flachformfederentwurfs erfolgt deshalb iterativ. Für jeden Entwurf ist ein Festigkeits- und Funktionsnachweis notwendig. Bei Letzterem müssen unter anderem die geforderte Federrate, die Federkräfte und der Federweg – mit den jeweiligen Toleranzen – sowie das Schwingverhalten eingehalten werden.
Verschiedene Berechnungsansätze im Überblick
Das Entwerfen von Flachformfedern war lange Zeit mit einem enormen experimentellen Aufwand verbunden. Herkömmliche Berechnungsmethoden, wie etwa die Verformungsgleichung oder die Biegespannung, sind für die meisten Flachformfedern ungeeignet. Sie werden nur bei einfachen Flachformfedern und zum Überschlagen und Kontrollrechnen verwendet. Dabei zerlegt und berechnet der Anwender die einzelnen mathematisch definierbaren Segmente wie Kreisbögen und gerade Teilstücke. Für komplexere Flachformfedern reicht diese Herangehensweise allerdings nicht aus. Hier kommt neben einer ausreichenden Erfahrung in der Auslegung von Form-, Flach- und Blattfedern mit klassischen Berechnungsmethoden auch die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz. Zudem ist das Know-how bei der Kaltumformung und der Wärmebehandlung sehr wichtig. Hier ist es essenziell, dass die Flachformfeder von Beginn an mit den jeweils notwendigen Geometrien und Eigenschaften aufgebaut und ausgelegt wird.
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Sie sind daran interessiert, kleinere Berechnungen an einer Flachformfeder durchzuführen oder einige Formeln einzusehen? Dann besuchen Sie unsere Infobeiträge „Blattfeder berechnen“ und „Flachformfeder Berechnung„.
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