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Maschinenelemente 2 - Biegebeanspruchung von Federn

Kursangebot | Maschinenelemente 2 | Biegebeanspruchung von Federn

Maschinenelemente 2

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. 

Blattfedern (historisch)
Blattfedern (historisch)

Einfache Blattfedern

Einfache Blattfedern kommen meist als Andrückfedern von Schiebern und Ankern oder als Kontaktfedern in Schaltern zum Einsatz. In weiteren Anwendungen werden sie als Führungsfedern genutzt. 

Schema einer Blattfeder
Schema einer Blattfeder

In der nächsten Abbildung siehst du eine Blattfeder, die einer Biegebeanspruchung unterliegt. 

Biegebeanspruchte Blattfeder
Biegebeanspruchte Blattfeder

 

Dabei greift eine Kraft $ F $ am äußeren Rand der eingespannten Blattfeder an und erzeugt somit die Biegung, sowie eine Absenkung $ s $. Aus diesen beiden Größen lässt sich dann auch die Gleichung zur Berechnung der Federsteifigkeit herleiten:

Merke

Hier klicken zum AusklappenFedersteifigkeit Blattfeder: $ C = \frac{F}{s} $

Methode

Hier klicken zum AusklappenDie höchste Biegebeanspruchung erfährt die Blattfeder an der Einspannstelle.

Methode

Hier klicken zum AusklappenBlattfedern mit gleichbleibender Querschnittsfläche haben ein schlechtes Arbeitsvermögen. Daher empfiehlt es sich die Blattfedern so zu dimensionieren, dass die maximale Biegebeanspruchung über die gesamte Fläche gleich groß ist. 

Beanspruchungsfälle einer Blattfeder

Weitere Varianten der Biegebeanspruchung an einer Blattfeder siehst du nachfolgenden Bild.  

Biegebeanspruchungen
Biegebeanspruchungen

 

Geschichtete Blattfedern

Blattfedern, die aus mehreren Einzelblättern bestehen, sollten derart konstruiert werden, dass eine Verschiebung der Einzelblätter gegeneinander möglich ist. Meist kommt diese Variante der Blattfeder zur Federung und Radführung von Schienen- und Straßenfahrzeugen zum Einsatz. 

Methode

Hier klicken zum AusklappenDie Gestaltung der Federenden zur Aufhängung sind nicht frei gestaltbar, sondern durch Normen aus dem Fahrzeug- und Eisenbahnwesen festgelegt. 
Schema einer Blattfeder mit mehreren Einzelblättern
Schema einer Blattfeder mit mehreren Einzelblättern

Merke

Hier klicken zum AusklappenBei "Federpaketen" wie sie in der obigen Abbildung schematisch dargestellt sind, ist die Konstruktion oft so ausgelegt, dass zwischen den einzelnen Federblättern Spalte existieren, so lange diese unbelastet sind. Erst im belasteten Zustand werden die Federblätter wirksam. 

Spiralfedern

Spiralfedern sind biegebeanspruchte, spiralförmig gewundene Blattfedern, die beispielsweise als Triebfedern für Uhren oder als Rückstellfedern in elektrischen Messgeräten ihren Einsatz finden. Im nächsten Bild siehst du eine Spiralfeder dargestellt.

Spiralfeder
Spiralfeder

Video zur Wirkweise einer Spiralfeder:

Video: Biegebeanspruchung von Federn