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Die Elastizität stellt die Kerneigenschaft von Federn dar. Dass das Federungsvermögen jedoch auch Grenzen besitzt, soll dir das nachfolgende Beispiel verdeutlichen.
Beispiel
Das Verhältnis zwischen der Kraft $ F $ (bspw. Beladung eines Fahrzeugs) und des Federwegs $ s $ (infolge des Zusammendrückens) kann durch eine Federkennlinie dargestellt werden.
Merke
Die Steigung der Kennlinie stellt die Federsteifigkeit $ c $ bzw. die Federrate $ R $ dar.
Degressive und progressive Federkennlinie
Federungselemente können jedoch auch eine nichtlineare Federkennlinie besitzen. In der nachfolgenden Abbildung siehst du einen degressiven und einen progressiven Verlauf einer Federkennlinie.
Eine degressive Federkennlinie besagt über die Feder, dass sie zuerst hart ist und mit steigender Krafteinwirkung zunehmend weicher wird.
Merke
Eine progressive Federkennlinie besagt über die Feder, dass sie unter geringer Krafteinwirkung weich ist und mit einem Kraftanstieg zunehmend härter wird.
Merke
Arbeitsbereich
Die Auslegung der Feder für ein Maschinenbauteil beinhaltet im Vorfeld die Festlegung eines Arbeitsbereichs. Der Arbeitsbereich beschreibt den Bereich zwischen dem unbelasteten und dem grenzbelasteten Arbeitszustand. In der nachfolgenden Abbildung siehst du den Arbeitsbereich zwischen einer linearisierten und einer progressiven Federkennlinie.
Dabei wird die progressive Kennlinie abschnittsweise linearisiert. Hieraus ergibt sich der Winkel $ \alpha $, welcher die Federsteifigkeit ausdrückt.
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