Zugfeder-Berechnung

Auslegung nach DIN EN 13906-2 · Toleranzen DIN 2097 · Dauerfestigkeit

1 · Feder

?Geometrie der Feder. Die zulässige Schubspannung der Zugfeder beträgt 0,45 · Rm — sie liegt niedriger als bei der Druckfeder, weil sich Zugfedern nicht setzen lassen und die Ösen zusätzlich beansprucht sind.

Referenznummer
für das Datenblatt

Werkstofftabelle mit allen Kennwerten (PDF)

Drahtdurchmesser d mm

?Gerechnet wird mit dem mittleren Durchmesser Dm. Geben Sie Da oder Di ein, wird Dm daraus bestimmt: Dm = Da − d bzw. Dm = Di + d.

Durchmesser Dm mm

federnde Windungen n

Windungsabstand p mm
0 = anliegend gewickelt

2 · Ösen und Länge

?Ohne eigene Vorgabe rechnet das Werkzeug mit ganzen deutschen Ösen: L0 = Körperlänge + 1,6 · Innendurchmesser, also je Seite eine Ösenhöhe von 0,8 · Di. Eine eingetragene Länge L0 hat Vorrang, die Ösenhöhe ergibt sich dann daraus.

mit Ösen

ungespannte Länge L₀ mm
leer = ganze deutsche Öse

?Automatisch wird ab einer Ösenhöhe über dem 1,5-fachen Innendurchmesser ein Haken angenommen, darunter eine ganze deutsche Öse — genau wie im Tabellenblatt. Für das Datenblatt können Sie die Form auch fest vorgeben.

3 · Vorspannung

?Zugfedern werden anliegend gewickelt und haben dadurch eine innere Vorspannkraft: erst oberhalb von F0 gehen die Windungen auseinander. Wie hoch sie ausfällt, hängt vom Wickelverfahren und vom Wickelverhältnis ab.

?Auf der Federwinde entsteht die übliche Vorspannung von rund (0,075 − 0,00375 · w) · Rm, auf der Wickelbank etwa das Doppelte. Ist die Vorspannkraft aus einer Messung bekannt, tragen Sie sie direkt ein.

Vorspannkraft F₀ N
leer = aus dem Verfahren

4 · Arbeitspunkte

?Bis zu zwei Arbeitspunkte, gemessen als Länge über alles einschließlich Ösen. Aus beiden zusammen ergibt sich die Hubspannung für die Dauerfestigkeit.

?Wahlweise gespannte Länge, Federweg ab L0 oder gewünschte Kraft — die jeweils anderen Größen rechnet das Werkzeug aus. Kräfte unterhalb der Vorspannkraft F0 sind nicht erreichbar.

Arbeitspunkt 1 mm

Arbeitspunkt 2 mm
leer = nur ein Punkt

dynamisch belastet?Dynamisch belastete Zugfedern werden gegen die Dauerfestigkeit geprüft.

5 · Toleranzen

?Toleranzen nach DIN 2097 — Gütegrad 1 eng, 2 üblich (gilt ohne Angabe), 3 weit. Der Durchmesser wird nach der Tabelle der DIN 2095 toleriert, die Länge nach DIN 2097 über L0 und das Wickelverhältnis. Die Toleranzen stehen in der Auslegung direkt hinter den Werten.

Gütegrad

Durchmesser D_a

ungespannte Länge L₀

Kräfte F₁ und F₂

6 · Ausführung und Kennwerte

?Oberflächen- und Wärmebehandlung erscheinen auf dem Datenblatt. Kugelstrahlen erhöht zusätzlich die zulässige Hubspannung und wird in der Dauerfestigkeit berücksichtigt.

kugelgestrahlt

angelassen

verzinkt

links gewickelt

G-Modul N/mm²
leer = Werkstoffwert

τ_zul N/mm²
leer = 0,45 · R_m

7 · Feder suchen

?Der umgekehrte Weg: Kraft, Länge und Bauraum vorgeben, das Werkzeug durchsucht Drahtdurchmesser und Wickelverhältnisse und schlägt Federn vor. Die innere Vorspannkraft wird dabei mitgerechnet — sie begrenzt, wie weich eine Zugfeder überhaupt sein kann.

Zielkraft F₁ N

bei Länge L₁ mm

Zielkraft F₂ N
leer = nur ein Punkt

bei Länge L₂ mm

Federweg bis L₁ mm
leer = Baulänge ausnutzen

Außendurchmesser höchstens mm

Innendurchmesser mindestens mm

ungespannte Länge höchstens mm

Feder in den Arbeitspunkten

?Die 3D-Ansicht zeigt den Draht als Volumenkörper: eine durchgehende Kurve aus Öse, gewendeltem Körper und Öse — mit den Maßen aus der Auslegung.Bei L₀ liegen die Windungen aneinander (oder mit dem eingestellten Windungsabstand); beim Ausziehen wird nur der Körper länger, die Ösen bleiben, wie sie sind. Der Regler reicht bis zur statisch zulässigen Länge L_n.Gezeichnet werden immer ganze deutsche Ösen. Die STEP-Datei enthält denselben Körper als exakte Freiformfläche (NURBS) mit geschlossener Hülle — kein Dreiecksnetz.

Federkennlinie

Kraft über der Federlänge · die Linie beginnt bei der inneren Vorspannkraft F₀

Auslegung

Maße

Kräfte

Lebensdauer

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