Berechnung und Gestaltung von Metallfedern by Siegfried Gross

By Siegfried Gross

J. Das Wesen und die kennzeichnenden Eigenschaften der Federn Alle festen Körper besitzen mehr oder minder große Elastizität oder Fedrigkeit, d. h. das Bestreben, nach Verformungen, die sie unter der Einwirkung äußerer Kräfte erfahren haben, wieder ihre ursprüngliche Gestalt anzunehmen. In dieser Eigenschaft liegt das Wesen der Feder begründet. Als Federn im engeren Sinne sind Vorrichtungen anzusprechen, die durch zweck­ entsprechende Formgebung und Verwendung hochelastischen Baustoffes eigens da­ für geschaffen sind, vermöge ihrer elastischen Formänderung mechanische Arbeit in potentielle Energie umzuformen und wieder in mechanische Arbeit zurückzu­ verwandeln. Hieraus entspringt die Eignung der Federn zur Arbeitsspeicherung, zur Milderung von Stößen, zur Abfederung oder Steuerung bewegter Massen und, wegen der gesetzmäßigen Abhängigkeit zwischen Kraft und Formänderung, zur Kraftmessung. eleven. Baustoffe und Bauarten Bauart und Baustoff richten sich in erster Linie nach dem Verwendungszweck. Der wichtigste Werkstoff ist Stahl von hoher Festigkeit. Besonderen Anforde­ rungen, wie Hitze- oder Korrosionsbeständigkeit, Antimagnetismus, geringer Wärmedehnung und Unabhängigkeit des elastischen Verhaltens von der Tempera­ tur kann guy durch geeignete Zusammensetzung des Stahles Rechnung tragen. Ihnen werden zum Teil auch Federwerkstoffe wie Messing, Bronze und andere Le­ gierungen von Nichteisenmetallen gerecht. Daneben sind Federn im Gebrauch, welche die elastischen Eigenschaften nichtmetallischer Stoffe wie Gummi, Holz, Kork und Luft ausnutzen. Das vorliegende Buch behandelt lediglich Federn aus Metall und im besonderen aus Stahl. 1. Stahl. (Vornorm DIN 17220 enthält ein Verzeichnis aller Normen, die Feder­ stähle betreffen.) Stahl kann durch Kaltverformen (Ziehen oder Walzen) oder durch Vergüten (d. h. Härten und Anlassen) auf Federhärte gebracht werden.

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38 Verwendung. Gewöhnlich wird dann der Gehängebolzen, der mittels einer gekerbten Scheibe auf der Nockenschneide reitet, durch eine Ausnehmung des Hauptblattes und gegebenenfalls auch der darunterliegenden Blätter hindurchgeführt. h. 41. Gleit-Blattfeder. Abb . 40. Verringerung des lichten Durchganges w des Lang loches auf w' infolge der Verschiebung der Blattenden. 43. 42. 42 u. 43. End verbindungen für Doppelfedersätze. höchstens doppelt so groß sein, wie die BIattstärke. Dieser Beschränkung sind aufsetz bare Sattelstücke nach Abb.

3600 = 0,469 cm. b: (~ r Entsprechend der nächsten genormten Blattstärke wird man h = 0,5 cm wählen. Nach GI. (17) ist c = ~- = ~ n und =2Kc(~)3. bE h oder mit K = 1,4 und den gegebenen oder bereits ermittelten Größen 2'14'359(60)3 n = 5 . 2:15 '1~6 0,5 = 16,13 "" 16. Man wird das zweite Blatt zur Unterstützung des die Federaugen tragenden ersten Blattes bis zu den Federenden durchführen müssen, so daß also die Federenden in n' = 2 Blätter auslaufen. Für n' 2 -=-=0125 n 16 ' ist nach Abb. II K = 1,37.

2,15 . 10 6 = 13,8 cm, __ 3 1(2 Q2) _ 3·60 . (2 . 0,25 -9000kg(cm. 11. Gestufte Blattfedern. Nach Abschn. 9 und 10 spielen bei der Bemessung der Fahrzeugfedern das zulässige Federspiel und Erfahrungswerte der Einheitsfederung oder der Eigenschwingungszahl des Fahrzeugs eine ausschlaggebende Rolle. Wegen der pr~ktisch geraden Kennlinie der häufig verwendeten geschichteten Trapezfedern liegen Einheitsfederung und Eigenschwingungszahl durch das zulässige Federspiel eindeutig fest. Da die Eigenschwingungszahl auch von der Belastung der Feder abhängt, zeigt sie zwischen beladenem und leerem Fahrzeug höchst unerwünschterweise um so größere Unterschiede, je größer die Nutzlast im Verhältnis zum Eigengewicht des Fahrzeuges ist.

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