6. Federn Flashcards
Welche Teilfunktionen können Federn im Sinne der Konstruktionssystematik erfüllen?
- Kräfte elastisch leiten
- Speichern von potentieller Energie
- Wandeln von kinetischer Energie in Wärmeenergie: Dämpfen)
Nenne praktische Anwendungen von Federn
- Erzeugung definierter Kräfte durch Vorspannen
- Speicherung von Arbeit
- Aufnahme und Wandlung von Stoßenergie
Als physikalische Wirkprinzipien zur Erfüllung der Teilfunktionen: “Kräfte elastisch leiten” und “Speicherung von potentieller Energie” können genannt werden:
- mechanisch: Hook’sches Gesetz sigma=E*Epsilon
- Hydraulisch/pneumatisch: Ausnutzung der Kompressibilität p*v^n=const
- Magnetisch/Elektromagnetisch: Nutzung von Feldkräften in Abhängigkeit vom Weg
Für die Teilfunktion “Wandlung von kinetischer Energie” ergeben sich bei gleicher Einteilung der Wirkprinzipien folgende Effekte:
- mechanisch: Coulomb’scher oder viskoser Reibungseffekt
- Hydraulisch/pneumatisch: Flüssigkeits- und Gasreibungseffekte wie Strömung durch enge Spalte und Blenden
- elektromagnetisch: Induktionseffekt, Wirbelstromeffekt
Was gibt die Federkennlinie an?
Abhängigkeit zwischen Belastung (Kraft, Moment) und Verformung.
Sie kann
-linear (Schraubenfeder)
-progressiv (Gummi-Druck-Feder)
-degressiv (Tellerfeder)
sein
Was entspricht dem Steigungsmaß der Federkennlinie?
Die Federsteifigkeit c
- linear: c=F/S bzw.: c=M/phi
- progressiv und degressiv: c= dF/dS bzw.: c=dM/dphi
Was gibt die Formnutzahl etaA an?
- für die Gestalt der Feder charakteristischer Wert
- er gibt an, wie gleichmäßig das Werkstoffvolumen der Feder durch innere Kräfte oder Spannungen beansprucht wird
Wodurch büßen Federn an Spannkraft ein?
Setzverhalten
- Kriechen
- Relaxation
Definiere Relaxation
Bei der auf eine konstante Länge zusammengedrückten Feder macht sich im Laufe der Zeit ein Kraftabfall delta F bemerkbar.
Definiere Kriechen
Die mit einer konstanten Kraft belastete Feder erleidet im Laufe der Zeit eine zusätzlicher Längenänderung delta l
Nenne zwei Schaltungen von Federn
- Parallelschaltung
- Reihenschaltung
Berechnung von Parallelschaltungen
F=F1+F2
s=s1=s2
F/s=F1/s1+F2/s2
c(ges)=c1+c2
Berechnung von Reihenschaltungen
F=F1=F2
s=s1+s2
s/F=s1/F1+s2/F2
1/c(ges)=1/c1+1/c2
Was ist bei der Paarung zweier wirksamer Kegelflächen (entspricht einem Federlelement) einer Ringfeder für die Wahl des Kegelwinkels alpha in Abhängigkeit vom Reibungswinkel phi zu beachten?
Der Kegelwinkel alpha ist in Abhängigkeit vom Reibungswinkel phi so zu wählen, dass keine Selbsthemmung auftritt (alpha > phi)
Welche konstruktive Maßnahme kann für das Erreichen eines weichen Anhubes (Knick in der Federkennlinie) bei Ringfedern durchgeführt werden?
Innenringe durch eine geschlitzte Ausführung ersetzen
Die Berechnung welcher Größe muss bei schnell aufeinanderfolgenden Belastungswechseln von Ringfedern mit berücksichtigt werden?
Es ist eine Erwärmungsberechnung nötig
Welche beiden Möglichkeiten gibt es, um mit mehreren Tellerfedern eine Kennlinie mit progressivem Gesamtverlauf zu erzeugen?
- Die Anordnung von Federpaketen mit steigender Tellerzahl
2. Den Einsatz von Einzeltellerfedern mit wachsender Tellerdicke in einer Federsäule
Welche Querschnittstellen einer Tellerfeder sind für die Berechnung der Spannungen entscheidend bei Gefahr von Schwingungsbruch?
Stellen 2 und 3 auf der Unterseite der Tellerfeder
Nennen Sie übliche Ausführungsformen der formschlüssigen Einspannenden einer runden Drehstabfeder
- abgeflachter Zylinder
- Sechskantkopf
- Vierkantkopf
- Kerbverzahnung
Woraus bestehen Ringfedern?
Ringfedern bestehen aus mehreren hintereinandergeschalteten, doppelkegelig geformten Innen-und Außenringen, die sich in den Kegelflächen berühren.
Warum besitzen Ringfedern große Formnutzahlen?
Wegen der vorteilhaften Spannungsverteilung und der Reibung an den Kontaktstellen.
Wie sieht die Federkennlinie einer Ringfeder aus bzw. zwischen welchen Lastfällen unterscheidet man?
Man unterscheidet zwischen der Vorlaufkraft F1 (Belastung) und der Rücklaufkraft F2 (Entlastung), die jeweils um die Reibungskraft Fr1 bzw, Fr2 größer bzw. kleiner sind als die elstische Federkraft Fl
Mit wie viel Prozent des Federweges sind Reibungsfedern vorzuspannen?
5-10%
Wodurch wird die Lebendauer einer Ringfeder bestimmt?
Durch die Auslastung des Federwerkstoffs.
Pufferfedern sollten deshalb nicht bis zur maximalen Endkraft belastet werden.
