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Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks1 Was ist eine Feder ? Beispiele –Vogelfeder –Schreibfeder –Maschinenfeder –Luftfeder –Nut.

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1 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks1 Was ist eine Feder ? Beispiele –Vogelfeder –Schreibfeder –Maschinenfeder –Luftfeder –Nut und Feder –Bandscheiben –Seismische Masse –Sportgeräte

2 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks2 Was ist eine Feder ? Eigenschaften –federleicht –biegsam –geschmeidig, elastisch –Energiespeicher –schnelle Energieabgabe Gestaltungsparameter –Werkstoff –Form –Medium

3 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks3 Was ist eine Feder ? Eigenschaften –federleicht –biegsam –geschmeidig, elastisch –Energiespeicher –schnelle Energieabgabe Federn sind Medien, die sich unter Krafteinfluss elastisch verformen und die, die dabei gespeicherte potentielle Energie bei Entlastung zumindest teilweise wieder abgeben. Gestaltungsparameter –Werkstoff –Form –Medium

4 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks4 Aufgaben technischer Feder Kraftschluss –Kraftfluss gewährleisten Beispiele Kupplung, Bremse, Kontaktfeder

5 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks5 Aufgaben technischer Feder Kraftschluss –Kraftfluss gewährleisten Energiespeicher –gesteuerte Rückfederung Beispiele Kupplung, Bremse, Kontaktfeder Federmotor, Ventiltrieb

6 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks6 Aufgaben technischer Feder Kraftschluss –Kraftfluss gewährleisten Energiespeicher –gesteuerte Rückfederung Spielausgleich –Wärmeausdehnung –Verschleiß Beispiele Kupplung, Bremse, Kontaktfeder Federmotor, Ventiltrieb Lager, Kupplung

7 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks7 Aufgaben technischer Feder Kraftschluss –Kraftfluss gewährleisten Energiespeicher –gesteuerte Rückfederung Spielausgleich –Wärmeausdehnung –Verschleiß Dämpfung, Lagerung –Reibungsarbeit Beispiele Kupplung, Bremse, Kontaktfeder Federmotor, Ventiltrieb Lager, Kupplung Radaufhängung, Motoraufhängung

8 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks8 Aufgaben technischer Feder Kraftschluss –Kraftfluss gewährleisten Energiespeicher –gesteuerte Rückfederung Spielausgleich –Wärmeausdehnung –Verschleiß Dämpfung, Lagerung –Reibungsarbeit Schwingungssystem –dynamische Kraftanregung Beispiele Kupplung, Bremse, Kontaktfeder Federmotor, Ventiltrieb Lager, Kupplung Radaufhängung, Motoraufhängung Schwingtisch

9 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks9 Kraft - Weg - Kennlinie Federkennlinie –linear reibungsfrei, Hookesche Feder –progressiv härter bei steigender Last –Fahrzeugfederung –degressiv weicher bei steigender Last –Spielausgleich, Regler –Gummifeder (Zug), spezielle Tellerfeder Bild 10-01

10 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks10 Berechnung der Weg - Kraft - Kennlinie Bild 10-01

11 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks11 Berechnung der Weg - Kraft - Kennlinie Bild 10-01

12 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks12 Berechnung der Weg - Kraft - Kennlinie Bild 10-01

13 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks13 Berechnung der Winkel - Momenten - Kennlinie Bild 10-01

14 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks14 Berechnung der Winkel - Momenten - Kennlinie Bild 10-01

15 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks15 Berechnung der Winkel - Momenten - Kennlinie Bild 10-01

16 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks16 Parallelschaltung von Federn Eigenschaft –gleicher Weg (s) aller Federn Voraussetzung –Parallelbewegung ohne Drehung Summe der Momente = 0 Bild 10-02

17 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks17 Parallelschaltung von Federn Eigenschaft –gleicher Weg (s) aller Federn Voraussetzung –Parallelbewegung ohne Drehung Summe der Momente = 0 Berechnung Bild 10-02

18 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks18 Serienschaltung von Federn Bild Eigenschaft –gleiche Kraft (F) in allen Federn Voraussetzung –Parallelbewegung ohne Drehung Summe der Momente = 0

19 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks19 Serienschaltung von Federn Bild Eigenschaft –gleiche Kraft (F) in allen Federn Voraussetzung –Parallelbewegung ohne Drehung Summe der Momente = 0 Berechnung

20 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks20 Gemischte Schaltung von Federn Bild Eigenschaft –Kombination von Parallel- und Reihenschaltung Voraussetzung –Parallelbewegung ohne Drehung Summe der Momente = 0

21 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks21 Gemischte Schaltung von Federn Bild Eigenschaft –Kombination von Parallel- und Reihenschaltung Voraussetzung –Parallelbewegung ohne Drehung Summe der Momente = 0 Berechnung

22 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks22 Einmassenschwinger Längs- und Drehschwinger –Eigenfrequenz unabhängig von der Auslenkung –gedämpfte Schwingung bei Reibungsverlust Bild 10-03

23 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks23 Reibungs - Hysterese –Federwirkungsgrad Energiespeicher ~ 1 Dämpfer << 1 Bild –Dämpfungswert Metallfedern ,4 Gummifedern ~ 1 s [ m ] Federweg F [ N ] Federkraft

24 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks24 Bild 10-05

25 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks25 Optimierung von Federn Faktoren der Werkstoffauswahl –Festigkeit –Kennlinienverlauf –Formgebung –Platzbedarf –Gewicht –Korrosionsbeständigkeit –magnetische Eigenschaften –Wärmebeständigkeit Optimierungsziele –Funktion –Masse –Einbauraum –Federarbeit –Werkstoffausnutzung –Kosten

26 Elastische Federn Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks26 Optimierung von Federn Werkstoffe, Medien –hochfester Federstahl –Nichteisen - Metalle –Gummi –Gase –Flüssigkeiten Beurteilungsfaktoren –Federarbeit / Federvolumen –Federarbeit / Einbauvolumen –Federrate / Federvolumen –Federrate / Einbauvolumen


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