Schraubenzugfedern

Schraubenzugfedern für Rückstell-, Spann- und Haltefunktionen

Schraubenzugfedern sind zylindrische Federn, die beim Auseinanderziehen eine entgegenwirkende Zugkraft erzeugen. Nach dem Entlasten versucht die Feder, in ihre ursprüngliche Länge zurückzukehren. Die Kraft wird über Ösen oder andere Anschlusselemente an den beiden Federenden übertragen.

Schraubenzugfedern werden eingesetzt, um Bauteile zusammenzuziehen, Bewegungen zurückzustellen oder eine definierte Vorspannkraft aufzubauen. Typische Anwendungen finden sich im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, in der Elektrotechnik, in der Feinmechanik, in der Gebäude- und Medizintechnik sowie in Verschlüssen, Hebelsystemen und Rückstellmechanismen.

Über die obenstehende Produkttabelle können Sie geeignete Schraubenzugfedern nach Außendurchmesser, Drahtdurchmesser, freier Länge, Vorspannung, Prüflänge, Federkraft, Federrate und Werkstoff auswählen.

Bedeutung der Angaben in der Produkttabelle

Die folgenden Kennwerte helfen Ihnen bei der Auswahl einer passenden Schraubenzugfeder:

Federkraft einer Schraubenzugfeder berechnen

Bei Schraubenzugfedern liegen die Windungen im unbelasteten Zustand eng aneinander. Durch diese Fertigung entsteht eine Vorspannung F0. Erst wenn die von außen aufgebrachte Kraft größer als diese Vorspannung ist, beginnt sich der Federkörper zu verlängern.

Im annähernd linearen Arbeitsbereich kann die Federkraft überschlägig wie folgt berechnet werden:

F = F0 + c × s

Dabei gilt:

• F = Federkraft in N

• F0 = Vorspannung in N

• c = Federrate in N/mm

• s = Verlängerung gegenüber der freien Länge in mm

Die Verlängerung ergibt sich aus:

s = L − L0

Dabei bezeichnet L die aktuelle Länge der auseinandergezogenen Feder.

Für die in der Tabelle angegebene Prüflänge L1 ergibt sich entsprechend:

F1 ≈ F0 + c × (L1 − L0)

Aufgrund von Fertigungs- und Messtoleranzen kann der berechnete Wert geringfügig von der angegebenen Prüfkraft F1 abweichen.

Die passende Schraubenzugfeder auswählen

Gehen Sie bei der Auswahl möglichst in dieser Reihenfolge vor:

1. Einbauraum prüfen: Bestimmen Sie den maximal zulässigen Außendurchmesser Da und die verfügbare Einbaulänge.

2. Befestigungspunkte festlegen: Ermitteln Sie den Abstand zwischen den Aufnahmepunkten im unbelasteten und im betätigten Zustand.

3. Erforderlichen Federweg bestimmen: Berechnen Sie die Differenz zwischen der freien Länge L0 und der vorgesehenen Arbeitslänge.

4. Benötigte Federkraft festlegen: Berücksichtigen Sie sowohl die Vorspannung F0 als auch die durch die Verlängerung entstehende zusätzliche Kraft.

5. Prüflänge kontrollieren: Die vorgesehene Arbeitslänge sollte die angegebene Prüflänge L1 nicht ohne eine zusätzliche technische Prüfung überschreiten.

6. Werkstoff auswählen: Berücksichtigen Sie Feuchtigkeit, Korrosionsbelastung, Temperatur und weitere Umgebungsbedingungen.

7. Ösen und Anschlüsse prüfen: Stellen Sie sicher, dass die Ösen zur vorhandenen Befestigung passen und sich während der Bewegung nicht verkanten.

Die Prüflänge L1 ist nicht mit dem normalen Einbaumaß zu verwechseln. Sie bezeichnet die definierte Länge, bei der die Federkraft F1 angegeben wird.

Werkstoffe für Schraubenzugfedern

Die Schraubenzugfedern im Febrotec-Standardprogramm sind je nach Ausführung aus Federstahl 1.1200 oder rostfreiem Federstahl 1.4310 erhältlich.

Federstahl 1.1200

Federstahl 1.1200 bietet eine hohe Festigkeit und eignet sich für zahlreiche Anwendungen in trockenen Innenbereichen. Ohne eine zusätzliche Beschichtung oder Oberflächenbehandlung ist der Werkstoff nicht korrosionsbeständig.

Rostfreier Federstahl 1.4310

Der Werkstoff 1.4310, auch X10CrNi18-8 genannt, besitzt eine gute Korrosionsbeständigkeit für viele industrielle Anwendungen und feuchte Umgebungen. Für dauerhaften Kontakt mit Meerwasser oder stark chloridhaltigen Medien ist er nur eingeschränkt geeignet.

Durch die Kaltverformung bei der Federherstellung kann 1.4310 leicht magnetisch sein.

Bei erhöhten oder sehr niedrigen Temperaturen müssen neben dem grundsätzlichen Temperaturbereich des Werkstoffs auch die erforderliche Federkraft, Belastungsdauer und Anzahl der Lastwechsel berücksichtigt werden.

Hinweise zur Lebensdauer

Bei einer Schraubenzugfeder entstehen die höchsten Beanspruchungen häufig im Übergang zwischen dem Federkörper und den Ösen. Dieser Bereich ist insbesondere bei häufig wiederkehrenden Bewegungen für die Lebensdauer entscheidend.

Für eine zuverlässige Anwendung empfehlen wir:

• die Feder nicht unnötig weit auseinanderzuziehen,

• eine ausreichende Sicherheitsreserve zur Prüflänge vorzusehen,

• seitliche Belastungen und ein Verkanten der Ösen zu vermeiden,

• die Feder möglichst geradlinig in Zugrichtung zu belasten,

• geeignete Bolzen oder Aufnahmen mit abgerundeten Kanten zu verwenden,

• Korrosion und mechanische Beschädigungen der Federoberfläche zu vermeiden.

Die tatsächlich erreichbare Lebensdauer hängt von Federweg, Federkraft, Lastwechselzahl, Einbausituation, Werkstoff und Umgebungsbedingungen ab.

Typische Anwendungen

Schraubenzugfedern werden unter anderem eingesetzt in:

• Rückstellmechanismen,

• Klappen und Verschlüssen,

• Hebel- und Betätigungssystemen,

• elektrischen und elektronischen Baugruppen,

• feinmechanischen Geräten,

• Fahrzeugkomponenten,

• Gebäude- und Türtechnik,

• Maschinen und Vorrichtungen,

• medizintechnischen Geräten,

• Sport- und Freizeitgeräten.

Vorverzinkte Trampolinfedern und weitere besondere Ausführungen sind auf Anfrage erhältlich.

Schraubenzugfedern als Sonderanfertigung

Neben den verfügbaren Standardabmessungen können Schraubenzugfedern nach individuellen Anforderungen gefertigt werden.

Anpassbar sind unter anderem:

• Außendurchmesser und Drahtdurchmesser,

• freie Länge,

• Vorspannung,

• Federrate und Federkraft,

• Federweg,

• Ösen- und Hakenformen,

• Werkstoff und Oberfläche,

• Windungsrichtung.

Für eine technische Anfrage benötigen wir möglichst Angaben zum verfügbaren Einbauraum, zu den Befestigungspunkten, zur kürzesten und längsten Arbeitslänge, zur benötigten Federkraft und zu den Einsatzbedingungen.

Häufige Fragen zu Schraubenzugfedern

Was bedeutet die Vorspannung F0?

Die Vorspannung ist die Kraft, die bereits zwischen den eng anliegenden Windungen vorhanden ist. Erst wenn die äußere Zugkraft größer als F0 ist, beginnt sich der Federkörper sichtbar zu verlängern.

Was ist der Unterschied zwischen Vorspannung und Federrate?

Die Vorspannung ist die anfänglich erforderliche Kraft zum Öffnen der Windungen. Die Federrate gibt an, um wie viele Newton die Federkraft mit jedem zusätzlichen Millimeter Verlängerung zunimmt.

Was bedeutet die Prüflänge L1?

Die Prüflänge L1 ist eine definierte Länge der auseinandergezogenen Feder. Bei dieser Länge erzeugt die Feder die in der Tabelle angegebene Kraft F1.

Kann eine Schraubenzugfeder über L1 hinaus verlängert werden?

Eine Verlängerung über die Prüflänge sollte nur nach technischer Prüfung erfolgen. Eine zu starke Verlängerung kann zu bleibender Verformung, nachlassender Vorspannung oder Schäden an den Ösen führen.

Welche Länge ist für die Auswahl entscheidend?

Es müssen sowohl die freie Länge L0 als auch die längste Länge im Betrieb berücksichtigt werden. Zusätzlich ist zu prüfen, ob die Federkraft an beiden Betriebspunkten zur Anwendung passt.