Anwendung der Druckfeder
Das Anwendungsspektrum von Druckfedern ist sehr breit gefächert und reicht von Automobilmotoren und großen Stanzmaschinen über Elektrogroßgeräte und Rasenmäher bis hin zu medizinischen Geräten, Mobiltelefonen, elektronischen Produkten und empfindlichen Instrumentengeräten. Die einfachste Installation erfolgt überall dort, wo eine Schaltfläche benötigt wird. Kegelfedern werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine geringe feste Höhe und einen erhöhten Wellenwiderstand erfordern.
Auslegungsverfahren der Druckfeder
Alle Federn speichern und geben Energie ab, daher müssen Ingenieure und Konstrukteure ein gründliches Verständnis der Federphysik haben. Eine Feder ist ein einfacher Mechanismus, dessen Verhalten vorhersehbar ist. Ein grundlegendes Prinzip bei der Federkonstruktion ist das Hookesche Gesetz, das besagt, dass die Kraft, die erforderlich ist, um eine Feder zu verformen, proportional zum Ausmaß der Verformung ist. Wenn die Druckfeder zusammengedrückt wird, erhöht sich die für die Druckfeder erforderliche Kraft.
Die Federkonstante, gemessen in Newton pro Meter (SI-Einheit) oder Pfund pro Zoll, bestimmt die Kraft, die für die Federverformung erforderlich ist. Je größer die Federkonstante, desto größer die Federsteifigkeit. Zu den Faktoren, die die Federkonstante beeinflussen, gehören der Drahtdurchmesser, der Spulendurchmesser, die freie Länge und die effektive Anzahl der Spulen. Die in einer komprimierten Feder gespeicherte Energie hängt von den Materialeigenschaften, dem Drahtdurchmesser und der Anzahl der Windungen der Feder ab. Die Geschwindigkeit bzw. Steifigkeit einer Feder hängt vom Drahtdurchmesser und der Anzahl der Windungen ab. Die Geschwindigkeit einer Feder ist die Kraftänderung pro Längeneinheit, gemessen in Pfund pro Zoll oder Newton pro Millimeter. Die Drehzahl der Feder kann durch Ändern des Drahtdurchmessers oder der Anzahl der Windungen eingestellt werden.
Physikalische Überlegungen zu Druckfedern
Außendurchmesser (AD): Beim Einsetzen einer Druckfeder in eine Bohrung muss deren Außendurchmesser berücksichtigt werden. Wenn die Feder von internen Bauteilen des Gerätes umgeben werden soll, sollten auch deren Abmessungen gemessen werden. Der Außendurchmesser (OD) einer Feder dehnt sich während des Eindrückens aus, was entscheidend ist, wenn die Feder in einem Rohr oder Loch verwendet wird. Der Außendurchmesser wird von der Außenkante einer Spule bis zur Außenkante der anderen Spule gemessen.
Der Herstellungsprozess hat Einschränkungen hinsichtlich des Außendurchmessers der Feder, die sich auf die erforderliche Gehäusegröße für die Montage auswirken können. Federhersteller geben den Durchmesser der Arbeitsbohrung in der Regel auf der Grundlage der erwarteten Ausdehnung des Außendurchmessers und der Fertigungstoleranzen an. Diese Informationen sind entscheidend, um Ihre Bedürfnisse bei der Bestellung von kundenspezifischen Federn oder bei der Auswahl aus Lagerkatalogen zu spezifizieren.
Innendurchmesser (ID): Beim Einbau einer Druckfeder an eine Welle oder Spindel muss deren Innendurchmesser berücksichtigt werden. Um Reibung zu vermeiden, sollte zwischen der Welle und der Feder ein kleiner Spalt von mindestens einem Zehntausendstel Zoll eingehalten werden. Der Innendurchmesser wird ermittelt, indem der doppelte Drahtdurchmesser vom Außendurchmesser subtrahiert wird.
Innendurchmesser der Druckfeder
Freie Länge: Um sicherzustellen, dass die Druckfeder ihren vorgespannten Zustand und ihre Position beibehält, wird empfohlen, dass die freie Länge etwas größer ist als der verfügbare Platz. Die freie Länge bezieht sich auf die Länge einer Druckfeder, wenn sie nicht zusammengedrückt, belastet oder einer Kraft ausgesetzt ist. Er wird von einem Ende der Feder zum anderen oder von der Spitze zur Spitze gemessen.
Druckfederfreie Länge und feste Höhe
Physikalische Höhe: Die physikalische Höhe der Feder wird durch den Drahtdurchmesser und die Gesamtzahl der Windungen bestimmt. Stellen Sie sicher, dass die Lasthöhe der Feder ihre physikalische Höhe nicht über- oder unterschreitet.
Die Arbeitsumgebung einer Feder, einschließlich Faktoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, kann ihre Leistung beeinflussen. Teurere Materialien halten zwar höheren Temperaturen stand, erhöhen aber auch die Gesamtkosten der Feder.
Federteilung: Die Federteilung bezieht sich auf den Raum zwischen benachbarten Windungen, gemessen von der Mitte eines Drahtes bis zur Mitte eines anderen Drahtes. Um die Steigung zu bestimmen, messen Sie den Spalt zwischen den Spulen und addieren Sie die Dicke des Drahtes.
Messen Sie die Steigung der Druckfeder
Aktive Windung: In einer Druckfeder bezieht sich eine aktive Windung auf eine Windung, die zusammendrückt und durchbiegt, wenn eine Last auf die Feder ausgeübt wird. Diese Windungen sind für die Bewegung und Funktion der Feder verantwortlich.
Anzahl der Buswindungen: Die Anzahl der Buswindungen in einer Druckfeder umfasst die effektiven Windungen und alle geschlossenen Windungen ohne Steigung, die nicht an der Durchbiegung beteiligt sind.
Bei der Auswahl einer Druckfeder ist es wichtig, die Gesamtzahl der Windungen und die effektive Anzahl der Windungen zu verstehen. Die geschlossene oder geschliffene Endfeder hat am Ende unwirksame Windungen, während alle Windungen der Druckfeder mit offenem Ende wirksam sind und an der Lastaufnahme beteiligt sind.
Das Verständnis der Federkonstante ist für Hersteller von entscheidender Bedeutung, um eine angemessene Federleistung zu gewährleisten. Wenn die Federkonstante zu hoch oder der Federdraht zu dünn ist, kann die Feder versagen. Große Federn müssen präzise gefertigt werden, um Instabilität und mögliche Beschädigungen zu vermeiden. Die Federwickelmaschine wird durch genaue Berechnungen sorgfältig kalibriert, um sicherzustellen, dass die produzierten Federn die geforderten Spezifikationen erfüllen.
