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FERTIGUNGSTECHNIK -
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG
- NACHRICHTEN
gt für optimale Auslegung
Ermittlung der Eigenspannun-
gen
Um Spiralfedern korrekt auslegen zu
können, ist die Kenntnis der aus dem
Windprozess resultierenden Eigenspan-
nungen notwendig. Mit dem zuvor be-
schriebenen FE-Modell ist es möglich,
den Windevorgang über mehrere Win-
dungen abzubilden (Abbildung 3). Die
Auswertung der Eigenspannungen
kann an jeder gewünschten Stelle erfol-
gen. Als Ergebnis erhält man die Ver-
teilung der Eigenspannungen über den
Querschnitt an den Auswertestellen.
Unter Berücksichtigung weiterer die Ei-
genspannungen beeinflussender Maß-
nahmen wie Anlassen und Kugelstrah-
len lassen sich die Eigenspannungen
beurteilen und für die Spiralfederausle-
gung verwenden.
Ermittlung der Querschnittsde-
formation und ihres Einflusses
auf die Federeigenschaften
Die Deformation des Querschnitts ist
umso stärker, je kleiner das Wickelver-
hältnis der Feder ist. Es kommt zu einer
deutlichen Wölbung des Bandquer-
schnittes. Damit verbunden ist eine Er-
höhung des Flächenträgheitsmoments.
In Abbildung 4 ist der Unterschied der
Flächenträgheitsmomente infolge der
Deformation dargestellt [1]. Da das Flä-
chenträgheitsmoment IYY um die Bie-
geachse der Feder beim verformten
Querschnitt größer ist als beim unver-
formten Querschnitt, ist die Momenten-
kennlinie einer Spiralfeder unter Be-
rücksichtigung der Querschnittsverfor-
mung steiler.
Während der Einfluss der Quer-
schnittsverformung auf die Federkennli-
nie eher gering ist, sind die Unterschie-
de bei der Betrachtung der Lastspan-
nungen deutlich größer. Wie in Abbil-
dung 5 gut erkennbar ist, sind bei glei-
chem Verdrehwinkel die maximalen
Zugspannungen in der Feder mit ver-
formtem Querschnitt ca. 13 Prozent hö-
her. Während sich beim unverformten
Querschnitt die Spannungen relativ
gleichmäßig verteilen, konzentrieren
sich die Zugspannungen beim verform-
ten Querschnitt auf die Kantenbereiche.
(Fortsetzung folgt)
Animationen finden Sie unter
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sche Simulation -> Prozesssimulation
zbar sein – Auslegung von Windeautomaten und
Abbildung 3: Druckeigenspannungen
Abbildung 5: Zugspannungen unter Belastung
Abbildung 4: Querschnittsdeformation
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