Spiralfedern berechnen

Spiralfedern werden aus Federbandstahl hergestellt. Spiralfedern werden in einer Ebene der archimedischen Spirale nach gewunden. Der konstante Windungsabstand (a) verhindert dabei eine Berührung der einzelnen Windungen und stellt eine reibungsarme Funktion der Feder sicher. Spiralfedern werden so im Bauteil eingesetzt, dass das eine Ende mit einer Welle, das andere mit dem Gehäuse fest oder gelenkig verbunden ist. Durch ihre Spiralform eignen sie sich optimal als Ausgleichsfedern für kleinere Drehwinkel bis 360°. Die gespeicherte Kraft dient als Ausgleich oder als Rückstellmoment. Die Federkennlinie einer Spiralfeder steigt geradlinig an.

Formeln zur Berechnung einer Spiralfeder mit Windungsabstand

a = Windungsabstand
b = Bandbreite
φ = Drehwinkel
E = Elastizitätsmodul
F = Federkraft
h = Bandstärke / Materialstärke
lw = Wirksame Bandlänge
n = Windungszahl
I = Trägheitsmoment
ra = Radius Federkörper aussen
ri = Radius Federkörper innen

Drehmoment

$M = \frac{E\cdot I \cdot \varphi }{57,3 \cdot lw}$ $= \frac{E \cdot b \cdot h^{{3}} \cdot \varphi}{690 \cdot lw}$

Biegespannung

$\sigma = \frac{6 \cdot M}{b \cdot h^{{2}}}$

Federmomentrate

$R_{MR} = \frac{M}{\varphi} = \frac{E \cdot b \cdot h^{{3}}}{690 \cdot lw}$

Torsionsmoment

$M_{{t}} = F \cdot ra$

Maximaler Drehwinkel

$\varphi_{{max}} = \frac{180}{\pi} \frac{2 \cdot lw\sigma}{h \cdot E}$ $= \frac{180}{\pi} \frac{M \cdot lw}{E \cdot I}$

Wirksame Bandlänge

$lw = \pi \cdot n \left ( ra + ri\right )$

Aussenradius

$ra = ri + n \left ( h + a\right )$

Federarbeit

$W = \frac{1}{2} M \cdot \varphi$

Unterscheidung Spiralfedern und Triebfedern?

Triebfedern sind Spiralfedern ohne Windungsabstand. Obwohl sie im ungespannten Zustand genauso Raum zwischen den Windungen besitzen, werden Sie nicht mit einem speziellen Windungsabstand hergestellt. Triebfedern werden meistens für große Drehwinkel bis 20 Umdrehungen und mehr eingesetzt. Je nach Belastungsverlauf erzeugen sie mehr oder weniger Reibung und werden normalerweise in einem Gehäuse verbaut. Die Federkennlinie der Triebfeder verläuft unregelmäßig.

Gutekunst Formfedern GmbH übernimmt auf Wunsch die Auslegung der Sprialfeder und Triebfeder von Anfang an, so dass die Feder für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.

Um den Service zu nutzen, senden Sie uns einfach Ihren Anwendungsfall mit den gewünschten Eigenschaften für eine Spiralfeder oder Triebfederm, eventuell mit Zeichnung oder CAD-Daten, an technik@gutekunst-formfedern.de oder nehmen Sie direkt Kontakt mit unserer Technikabteilung unter +49 7445 8516-30 auf.

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