Elastische Verbindungselemente - Federn

Maschinenelemente 2

Das Kapitel Elastische Verbindungselemente - Federn in unserem Online-Kurs Maschinenelemente 2 besteht aus folgenden Inhalten:

1. Elastische Verbindungselemente - Federn

   Elastische Verbindungselemente - Federn

   

   In diesem Abschnitt werden wir uns den elastischen Verbindungselementen zuwenden und hier speziell den  Federn.Dazu werden wir zunächst einige Grundlagen klären, wie z.BHinweise zur Federkennlinie geben,die unterschiedlichen Bauformen von Federn betrachten,Hinweise zur Beanspruchungsart erarbeiten undanschließend den wichtigen Berechnungen von Federn widmen.In den nächsten Abbildungen siehst du zunächst einige unterschiedliche Einsatzbereiche für eine Feder: FederGenauso ...

2. Eigenschaften

   Elastische Verbindungselemente - Federn > Eigenschaften

   

   In diesem Abschnitt werden wir die Eigenschaften einer Feder behandeln wir und anschließend auf das Arbeitsvermögen und das Schwingverhalten näher eingehen.Das Video wird geladen...(druckfedern)In der nächsten Abbildung siehst du eine einfache schematische Darstellung einer Feder.Erfährt eine Feder parallel zur Längsachse eine Kraft $ F $, so senkt sich die Feder dabei um den Weg $ s $. Dieser Vorgang ist in der nächsten Abbildung dargestellt.Neben der Krafteinwirkung ...

3. Elastisches Verhalten von Federn

   Elastische Verbindungselemente - Federn > Elastisches Verhalten von Federn

   

   Die Elastizität stellt die Kerneigenschaft von Federn dar. Dass das Federungsvermögen jedoch auch Grenzen besitzt, soll dir das nachfolgende Beispiel verdeutlichen.In Fahrzeugen wird vom Hersteller immer eine Beladungsgrenze angegeben. Wird diese Belandungsgrenze, beispielsweise durch das Beladen eines  Kofferraums mit gewöhnlichen Backsteinen überschritten, so werden die Federn an den Achsen derart zusammengedrückt, dass eine ausreichende Federung im Fahrbetrieb ...

4. Federung und Arbeitsvermögen

   Elastische Verbindungselemente - Federn > Elastisches Verhalten von Federn > Federung und Arbeitsvermögen

   

   In der nächsten Abbildung siehst du erneut den Verlauf einer Federkennlinie.Wie in den vorangegangenen Abbildungen wird auch hier die Kraft $ F $ über dem Weg $ s $ aufgetragen.Der Arbeitsbereich der Feder wird begrenzt durch den Punkt $ s_{max} $.Die Fläche unterhalb der Federkennlinie umfasst den gesamten Arbeitsbereich bzw. die gesamte Arbeit $ W $.    Um die Arbeit zu berechnen, müssen wir nun in die Integralrechnung übergehen. Formal lässt sich die ...

5. Federsysteme

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   In diesem Kurstext wenden wir uns nun den Federsystemen und speziell dem Dämpfungsfaktor zu. Erneut betrachten wir hierzu eine Federkennlinie.  Die Feder wird nun durch die Kraft F gestaucht, dabei ensteht die bekannte Federkennlinie, die nun als Belastungslinie bezeichnet wird. Wird die Kraft nun entfernt und die Feder entlastet, ist der Weg der Federkennlinie, hier Entlastungslinie, nicht mehr deckungsgleich mit der ursprünglichen Federkennlinie (Belastungslinie). Nur bei ...

6. Kombination mehrerer Federn

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   Um sowohl optimale Federungs- als auch Dämpfungseigenschaften zu erlangen, kombiniert man häufig Einzelfedern zu Federsystemen. Durch dieses Vorgehen lässt sich das Federverhalten eines Systems beeinflussen.In diesem Kurstext werden wir dir daher die beiden gängigsten Federsysteme vorstellen,die Reihenschaltung unddie Parallelschaltung von Federn.Für beide Schaltarten werden wir nun die Gesamtfedersteifigkeit des Systems bestimmen. Vorab: Sofern du bereits das Studienfach ...

7. Metallfedern

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   Die einfachste Variante einer Metallfeder ist der Stab. Man kann einen Stab als zug- oder druckbeanspruchte Feder auslegen. In der nächsten Abbildung siehst du einen Stab, der einer Zugbelastung $ F $ ausgesetzt ist. Die Querschnittsfläche des Stabes sei gegeben durch $ A $ und die Länge des Stabes durch $ l $. Infolge der Zugbelastung $ F $ tritt eine Verschiebung $ s $ auf.  Bevor wir uns nun anderen Beanspruchungsarten von Metallfedern zuwenden, sollen die Gesamtfedersteifigkeit ...

8. Biegebeanspruchung von Federn

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   Zu den Federn, die für eine Biegebeanspruchung ausgelegt sind, zählen Stäbe, Platten und Scheiben. Bei diesen biegebeanspruchten Federn stellt die Biegung die überwiegende Beanspruchung dar. Einfache BlattfedernEinfache Blattfedern kommen meist als Andrückfedern von Schiebern und Ankern oder als Kontaktfedern in Schaltern zum Einsatz. In weiteren Anwendungen werden sie als Führungsfedern genutzt.  In der nächsten Abbildung siehst du eine Blattfeder, ...

9. Tellerfedern

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   TellerfedernAls Tellerfeder bezeichnet man eine axialbelastbare Kreisringscheibe, deren Bauform eine Kombination zulässt. In der nächsten Abbildung siehst du eine Darstellung zweier aufeinander liegender Tellerfedern: In der Abbildung werden die Tellerfedern durch eine Kraft $ F $ belastet, die auf die gesamte Kreisfläche wirkt. Tellerferdern lassen sich in kalt- und warmumgeformte Federn unterscheiden sowie Federn mit und ohne Auflageflächen. Da gerade Tellerferdern ...

10. Konstruktionshinweise für Tellerfedern

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    Eine Berechnung von Tellerfedern und speziell der kritischen Spannungen soll im Rahmen dieses Kurse nicht stattfinden, kann jedoch in der Norm DIN 2092 nachgelesen werden.In diesem Kurstext soll jedoch einmal aufgezeigt werden, in welcher Bauweise diese Federart optimal eingesetzt wird. Betrachte bitte hierzu die nachfolgende Abbildung. Auf der linken Seite siehst du die Außenführung (mit Rohr) und auf der rechten Seite die Innenführung (mit Dorn) von gestapelten Tellerfedern. ...

11. Torsionsbeanspruchung von Federn

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    Nachdem du bereits biegebeanspruchte Federn kennengelernt hast, stellen wir dir nun torsionsbeanspruchte Federn vor. Wie bei den bereits vorgestellten Federarten existieren auch bei den torsionsbeanspruchten Federn unterschiedliche Ausführungen. Im Rahmen dieses Kurses werden wir die zwei gängigsten Federtypen näher untersuchen. FedertypenDrehstabfedernSchraubenfedernDrehstabfedernDie Drehstabfeder oder wie es dir eher bekannt ist, der Torsionstab, ist aus geometrischer Sicht ...

12. Schraubendruck- und Schraubenzugfedern

    Elastische Verbindungselemente - Federn > Elastisches Verhalten von Federn > Metallfedern > Schraubendruck- und Schraubenzugfedern

    

    Schraubendruckfedern und Schraubenzugfedern unterscheiden sich grundsätzlich in ihrer gegensätzlichen Belastungsrichtung. Weitere Unterschiede in Bezug auf die Konstruktion und den Einbau werden wir nachfolgend behandeln.SchraubendruckfedernDiese Schraubenfederart dient dazu, entstehende Drücke auszugleichen.Um ein Ausknicken zu verhindern, wird sie wie bereits erwähnt um einen Dorn gewickelt oder von einer Hülse ummantelt, wie es in der nächsten Abbildung dargestellt ...

13. Werkstoffauswahl

    Elastische Verbindungselemente - Federn > Elastisches Verhalten von Federn > Metallfedern > Werkstoffauswahl

    

    Zum Abschluss dieses Kapitels gehen wir auf die Werkstoffe ein, die zur Herstellung von metallischen Federn eingesetzt werden. Die Haupteigenschaft, die sowohl die Feder als auch der Federwerkstoff vorweisen sollte, ist das große Verformungsvermögen. Diese Anforderung ist nur dann gewährleistet, wenn der Federwerkstoff einen großen elastischen Bereich besitzt. Auch wenn dafür auf einen plastischen Bereich verzichtet werden muss. Um diese Eigenschaft zu realisieren, ...

14. Antriebselemente - Ausblick

    Elastische Verbindungselemente - Federn > Antriebselemente - Ausblick

    

     In den bisherigen Kursthemen handelte es sich ausschließlich um Verbindungselemente, deren Funktion es war Kräfte zu leiten oder Teile miteinander zu verbinden. Im nun folgenden Kapitel Antriebselemente stellen wir Euch nun Elemente zur Übertragung von Energie vor. Wir werden diesbezüglich die folgenden Themen nacheinander behandeln:Wellen und AchsenGleitlagerWälzlagerBei den genannten Elementen handelt es sich um im sogenannten Antriebsstrang befindliche Elemente, ...