Kostenloses Ingenieurwerkzeug #064
Auslegungsrechner 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.
Ergebnisse
Federrate
Schubspannung mit Wahl-Korrektur
Wahlfaktor
wobei C = D/d der Federindex ist.
Feste Höhe
| Material | G (GPa) | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| Musikdraht (A228) | 79.3 | Universell einsetzbar, hohe Dauerfestigkeit |
| Chrom-Vanadium | 77.2 | Hochbeanspruchte, stoßbelastete Anwendungen |
| Rostfreier Stahl 302 | 69.0 | Korrosionsbeständigkeit |
| Phosphorbronze | 41.4 | Elektrisch, nichtmagnetisch |
| Berylliumkupfer | 44.8 | Funkenfrei, leitfähig |
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
Fsolide = 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.
Federrate k = Gd⁴/(8D³n), wobei G der Schubmodul, d der Drahtdurchmesser, D der mittlere Windungsdurchmesser und n die Anzahl der federnden Windungen ist. Dies gilt für runden Drahtquerschnitt und kleinen Steigungswinkel.
Der Wahl-Faktor Kw = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C berücksichtigt die Drahtkrümmung und den direkten Querkraftschub. C = D/d ist das Wickelverhältnis. Er erhöht die berechnete Schubspannung, insbesondere bei eng gewickelten Federn (kleines C).
Typisch ist C = 4 bis 12. C < 4 ist schwer zu fertigen und führt zu hohen Randspannungen. C > 12 begünstigt Verheddern und Ausknicken. C = 6–10 ist optimal.
Blocklänge = Gesamtwindungszahl × Drahtdurchmesser. Sie bezeichnet die Länge der vollständig auf Block zusammengedrückten Feder. Vermeiden Sie im Betrieb unbedingt das Fahren auf Block — begrenzen Sie den Arbeitsfederweg auf maximal 80% des verfügbaren Federwegs.
Patentierter Federstahldraht (Musikdraht): 79,3 GPa, Edelstahl 302: 69 GPa, Chrom-Vanadium-Stahl: 77,2 GPa, Phosphorbronze: 41,4 GPa. Der Schubmodul G ändert sich geringfügig mit der Temperatur.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
