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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 und
- die Parallelschaltung von Federn.
Für beide Schaltarten werden wir nun die Gesamtfedersteifigkeit des Systems bestimmen.
Merke
Sofern du bereits das Studienfach Elektrotechnik absolviert hast, könnten dir diese Schaltarten bekannt vorkommen.
Parallelschaltung von Federn
In der Abbildung unten siehst du eine typische Parallelschaltung von Federn.
Belastung einer Parallelschaltung
Wird diese Schaltart durch eine Kraft
Verschiebung in einer Parallelschaltung
Nachdem wir nun die Kräfte in unsere Abbildung eingezeichnet haben, gilt es noch die Verschiebung
Gesamtfedersteifigkeit einer Parallelschaltung
Bei der Parallelschaltung von Federn gilt:
Merke
Aus diesen Gesetzmäßigkeiten ergibt sich für die Gesamtfedersteifigkeit des Systems
Methode
Wie man aus der Gleichung lesen kann, werden die Einzelfedersteifigkeiten
Reihenschaltung von Federn
In der nächsten Abbildung siehst du eine typische Reihenschaltung von Federn.
Belastung einer Reihenschaltung
Bei einer Reihenschaltung liegen keine Teilkräfte vor, wie du der nächsten Abbildung entnehmen kannst. Die Kraft
Verschiebung in einer Reihenschaltung
Der Unterschied zwischen der Reihen- und Parallelschaltung besteht darin, dass nicht nur eine Verschiebung existiert, sondern bei dieser Reihenschaltung drei Teilverschiebungen
Gesamtfedersteifigkeit einer Reihenschaltung
Anders als bei der Parallelschaltung gilt bei der Reihenschaltung von Federn:
Merke
Für die Gesamtfedersteifigkeit einer Reihenschaltung von Federn ermitteln wir nun den Kehrwert mit
Methode
Mischschaltung
In der Praxis besteht auch die Möglichkeit Federn sowohl in Reihen- als auch in Parallelschaltung kombiniert zu schalten.
In der nachfolgenden Abbildung werden beispielsweise jeweils 2 Federn parallel (
Methode
Die Federrate des Gesamtsystems
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