Produktion, design, lastning och användning av dragfjädrar

Hur fungerar a Spänningsfjäder producerad, vilket inflytande har spänningsfjäderkonstruktioner, öglaformer, fjäderegenskaper och fjädermaterial och vad betyder tekniska termer som förbelastning, avkoppling, sträckhållfasthet och dynamisk belastning i en spännfjäder? Denna specialartikel av Gutekunst Federn svarar på alla dessa frågor med grundläggande kunskaper för nästa vårdesign.

Dragfjädrar används som returfjädrar i t.ex. fordonskonstruktion, samt i garageportar, lås, sänglådor och i relä inom anläggnings- och utrustningskonstruktion. Ibland används även dragfjädersystem med flera dragfjädrar. De vanligaste applikationsexemplen är garageportsfjädrar eller vikmekanismer för sänglådor i parallellkoppling, där komponenter med större massa hålls på plats med konstanta krafter och fjädermoment.

Produktion och material

Spänningsfjädrar är tillverkade av runda eller ovala fjäderståltrådar. Fjäderståltråden formas vanligtvis till vilken önskad form som helst under kallformningsprocessen, antingen genom att lindas med ett enfinger-system runt en dorn eller - med helautomatiska fjäderbelastade automatiska lindrar - med hjälp av flera ledningsstift i ett två- eller trefingersystem. Oljorna bildas antingen direkt under lindning eller sätts upp i en nedströmsoperation. Spänningsfjädrar tillverkas vanligtvis cylindriskt med en 1 / 1 tyska ese på sidorna enligt standarden EN 13906-2. Hur man gör en metallfjäder:

Vårtyper och former

Förutom den cylindriska fjäderburkonstruktionen med en linjär fjäderkaraktäristik, produceras också koniska eller trumformade spännfjädrar ofta. De koniskt avsmalnande fjäderändarna, förutom en progressiv fjäderkaraktäristik, uppnår också en längre livslängd. En degressiv kraftkurva kan inte genereras via spänningsfjäderkonstruktionen. För detta ändamål är en spännfjädermekanism nödvändig, som i en sänglåda.

Beroende på applikation används olika typer av oljor. Förutom de klassiska Ösenformerna som 1 / 1 tyska Öse eller Hakenöse erbjuds också mer fjädrande fjäderändar såsom den upprullade gängade bulten eller den skruvade gängade kontakten, varigenom en längre livslängd uppnås. I allmänhet är spänningsfjädrar inte lämpliga för permanent användning på grund av oeserna, eftersom oljeanslutningen vid övergångsbågen är en viktig sårbarhet.

För reboundfjädrar uppstår tre krafter: dragbelastning, vridbelastning och böjbelastning. Därför bör man med spänningsfjädrar också se till att kraften verkar centralt på oljan, annars ökar risken för ett havsbrott. Dessutom måste övergångsradie (r) från fjäderkroppen till fjäderöglan alltid vara större än trådtjockleken (d).

Mest önskad förspänning

Huvudsprinten laddas i förväg under tillverkningen av en vridning mot nästa sväng. Denna förspänning är till stor del önskvärd eftersom den minimerar den önskade driftslängden för spännfjädern. Emellertid vid tillverkning av spänningsfjäder, desto högre förbelastning, desto högre är produktionen. Förbelastningen beror också på lindningsförhållandet - w = D / dâ (D = medelvriddiameter, d = trådtjocklek) och minskar med ökande lindningsförhållande.

Om ingen spänning krävs för en spännfjäder, såsom en fjäder, kan den nästan helt avlägsnas genom en högre härdningstemperatur och längre härdningstid. Även termoformade spänningsfjädrar innehåller inga förspänningar. För att säkerställa de erforderliga fjäderegenskaperna, såsom dimensioner eller kraftegenskaper, tolereras förbelastningen (F0) eller medelvarvdiametern (D) som tillverkningskompensation.

Avkoppling, skjuvspänning och fjäderkrafter

Om spänningsfjädern utsätts för högre temperaturer under en längre tid, som med alla metallfjädrar, förloras en viss procent av fjäderkraften. Denna maktförlust kallas avslappning. Det ökar med ökande temperatur och spänning. Eftersom avslappning kan resultera i en kraftförlust på upp till 20%, beroende på material och temperatur, bör den maximala fjäderrörelsen vara högst 80% av den tillåtna spänningen.

Om skjuvspänningen överskrider det tillåtna värdet på sträckhållfastheten när spänningsfjädern laddas kommer permanent minskning av förbelastning eller deformation av spänningsfjädern att ske. Vidare bör uppmärksamhet ägnas åt resonansvibrationen hos spänningsfjädern. Helst är svängningarna i exciteringsfrekvensen tio gånger mindre än vårens naturliga frekvens, annars kan betydande spänningsökningar uppstå som leder till fjäderbrott.

Fjäderkraften / fjäderstyvheten beror på fjäderståltråden och fjäderhastigheten eller fjäderkonstanten. Fjäderfrekvensen definierar också förhållandet mellan fjäderkraft och fjäderrörelse. I princip kan dimensioneringen av fjäderkraften påverkas av följande åtgärder:

• Tråddiameter (d) större> fjäder hårdare
• Spolens diameter (De) större> fjädermjukare
• Antal fjädrande spolar (n) större> fjädermjukare

Dynamisk belastning

Dynamiska belastningar är tidsvarierande belastningar med mer än 10.000 slag. Till skillnad från kompressionsfjädrar, har spänningsfjädrar inte utmattningsstyrka-diagram som dikterar ett potentiellt dynamiskt spänningsfält baserat på material, tråddiameter och slagspänning. Anledningen till detta är de olika oljeformerna som till största delen inte har någon utmattningshållfasthet på grund av övergångskurvan från fjäderkroppen till oljan. O-formade former såsom den inskruvade gängade kontakten eller den inrullade gängade bulten har bättre dynamiska egenskaper. Icke desto mindre kräver alla dynamiskt använda spänningsfjäder verkliga tester för jobbet.

Fjädermaterial och yta

Valet av fjäderståltråd påverkar inte bara fjäderkraften utan erbjuder också lämpliga egenskaper för varje fjäderapplikation. Förutom de vanliga olegerade fjäderståltrådarna, rostfritt fjäderstål, SiCr-legerade ventilfjädertrådar, kopparlegeringar för goda elektriska egenskaper, nickellegeringar för hög värme- och korrosionsbeständighet och titanlegeringar för de högsta flyg- och rymdapplikationerna. , Dessutom kan olika ytbehandlingar tillämpas för att optimera våren. Men med spännfjädrar är ytbehandling svår eftersom svängarna är så nära varandra. #

Fördelar och nackdelar med dragfjädrar

Nackdelarna med spännfjädern är storleken på installationsutrymmet, den känsliga punkten vid Ösenanschluss och den resulterande totala förlusten av fjäderkraften efter en Öεensbruch. Huvudfördelarna med huvudsprången är friheten från att kinka, möjligheten till centrisk kraftöverföring och frånvaron av friktion på grund av eliminering av styrelement såsom hylsan eller dornen.

Om du vill veta mer om dessa ämnen eller har frågor är du i goda händer med Gutekunst Federn Infoblog på blog.federnshop.com. I kunskaps- och informationskanalen för Gutekunst kring ämnet metallfjädrar hittar du intressant och användbar information, inte bara om spänningsfjädrar.

Ett annat bidrag till tillverkaren