Für dynamisch belastete Federn, d. h. Federn, die zyklischen Belastungsänderungen ausgesetzt sind und die erforderliche Lebenszeit von mehr als 10 5 Arbeitshüben erfüllen, ist die allgemeine statische Belastungsprüfung entsprechend der Formel τ 8 ≤ u s τ A nicht ausreichend. Derartige Federn müssen auf die Ermüdungsbelastung des Federmaterials geprüft werden.
Falls solche Federn mit erwarteter dynamischer Belastung zufriedenstellend sein sollten, muss die Bedingung in der Formel τ 8 ≤τ e /k f zusätzlich zur zuvor erwähnten statischen Prüfung wahr sein. Die Ermüdungsgrenze te finden Sie im zugehörigen Ermüdungsdiagramm nach Smith anhand des spezifischen Drahtdurchmessers, des Materials, der Gebrauchsdaueranforderungen und der Federbelastung.
Dabei gilt:
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F 1 |
Minimale Arbeitskraft [N, lb] |
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F 8 |
Maximale Arbeitskraft [N, lb] |
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k f |
Sicherheitskoeffizient an der Ermüdungsgrenze [-] |
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N |
Lebensdauer einer Feder in Tausend Federwegen [-] |
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σ ult |
Maximale Torsionsspannung des Federmaterials [MPa, psi] |
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τ 1 |
Torsionsspannung des Federmaterials im vorgespannten Zustand der Feder [MPa, psi] |
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τ 8 |
Torsionsspannung des Federmaterials im voll belasteten Zustand [MPa, psi] |
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τ e |
Dauerfestigkeit in der Feder bei Ermüdungsbelastung [MPa, psi] |
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τ e0 |
Basisdauerfestigkeit bei einer mittleren Spannung von Null [MPa, psi] |
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τ A |
Zulässige Torsionsspannung des Federmaterials [MPa, psi] |
Daten über die Grundermüdungsgrenze von Materialien für den Null Spannungsmittelwert τ e0 werden im Diagramm über Experimentierdaten angezeigt (siehe nachfolgende Abbildung). Die Gültigkeit dieser Daten wird durch das spezifische Material, die Oberflächenbeschaffenheit und die Lebensdauer der Feder bestimmt.
Dabei gilt:
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Kurve 0 |
Theoretische Kurve der grundlegenden Ermüdungsgrenze te0 für Stahlfedern in Bezug auf die erforderliche Lebensdauer |
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Kurve 1 |
Empfohlene Höchstwerte für die grundlegende Ermüdungsgrenze von kugelgestrahlten Federn |
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Kurve 8 |
Empfohlene Höchstwerte für die grundlegende Ermüdungsgrenze von nicht kugelgestrahlten Federn |