Wie wird die Federrate berechnet?

Die Federkonstante k einer Schraubendruckfeder berechnet sich nach der Formel k = Gd⁴/(8D³n), wobei G der Schubmodul, d der Drahtdurchmesser, D der mittlere Windungsdurchmesser und n die Anzahl der aktiven Windungen ist. Diese Formel setzt runden Draht und einen vernachlässigbaren Steigungswinkel voraus.

Was ist der Wahl-Korrekturfaktor?

Der Wahlfaktor Kw berücksichtigt die Krümmung und die direkten Scherkräfte in Schraubenfedern. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0,615/C, wobei C = D/d der Federindex ist. Er erhöht die berechnete Scherspannung, insbesondere bei kleinen Federindizes (engen Windungen).

Welchen Federindex C sollte ich anstreben?

Ein Federindex C = D/d zwischen 4 und 12 ist typisch. < 4 erschwert die Herstellung von Federn und verursacht hohe Spannungen. C > Ein Wert von 12 kann zu Verhedderungen und Ausknickungen führen. C = 6–10 ist für die meisten Anwendungen optimal.

Was ist die feste Höhe und warum ist sie wichtig?

Die Blocklänge ist die Länge der Feder im vollständig zusammengedrückten Zustand, wenn alle Windungen aneinanderliegen. Sie entspricht der Anzahl der Windungen multipliziert mit dem Drahtdurchmesser. Die Feder darf im Betrieb niemals bis zur Blocklänge zusammengedrückt werden, da dies zu bleibender Verformung (plastischer Verformung) führt.

Welchen Schermodul G sollte ich verwenden?

Übliche Werte: Federstahldraht (ASTM A228) G ≈ 79,3 GPa, Edelstahl 302 G ≈ 69 GPa, Chrom-Vanadium-Stahl G ≈ 77,2 GPa, Phosphorbronze G ≈ 41,4 GPa. G variiert geringfügig mit der Temperatur und dem Drahtdurchmesser.

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Berechnungsrechner für Schraubendruckfedern

Entwerfen Sie Schraubendruckfedern. Geben Sie Drahtdurchmesser, Windungsdurchmesser, freie Länge, aktive Windungen und Schubmodul ein, um die Federrate, die maximale Last, die Schubspannung und die Blockhöhe zu berechnen.

Federrate k Wahlfaktor Automatische Berechnung

Drahtdurchmesser d (mm)

Mittlerer Spulendurchmesser D (mm)

Freie Länge L₀ (mm)

Aktive Spulen n

Material (Schermodul G)

Endtyp

Schnellvoreinstellungen

Ergebnisse

Federrate k

—

Maximale Last bei Festkörper (F_solide)

—

Maximale Schubspannung τ (mit Kw)

—

Feste Höhe

—

Frühlingsindex C

—

Wahlfaktor K_w

—

Frühlingsprofil

Federrate

Scherspannung mit Wahl-Korrektur

Wahlfaktor

wobei C = D/d der Federindex ist.

Feste Höhe

Material	G (GPa)	Typische Verwendung
Music Wire (A228)	79.3	Universell einsetzbar, hohe Dauerfestigkeit
Chrom-Vanadium	77.2	Hochbeanspruchte Stoßbelastungen
Edelstahl 302	69.0	Korrosionsbeständigkeit
Phosphorbronze	41.4	Elektrisch, nichtmagnetisch
Berylliumkupfer	44.8	Funkenfrei, leitfähig

Beispiel – Musikdrahtfeder

Gegeben: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79300 MPa

C = 30/4 = 7,5

k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2.160.000 = 9,39 N/mm

Blockhöhe = (10+2) × 4 = 48 mm → Weg = 80 − 48 = 32 mm

F_solide = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Hinweis: Eine Feder darf im Betrieb niemals bis zur Blocklänge zusammengedrückt werden. Der zulässige Federweg ist auf ≤ 80% der verfügbaren Auslenkung zu bemessen. Bei einem Verhältnis von freier Länge zu mittlerem Durchmesser > 4 ist auf Knickgefahr zu prüfen.

Berechnungsrechner für Schraubendruckfedern | Kostenloses Online-Tool #064

Veröffentlicht von Nikolai Shelkovenko auf 15. Februar 2026 15. Februar 2026

Ergebnisse

Federrate

Scherspannung mit Wahl-Korrektur

Wahlfaktor

Feste Höhe