Federratenrechner

Berechnen Sie Federsteifigkeit, gespeicherte elastische Energie und Eigenfrequenz aus Kraft und Federweg.

Federrate berechnen

Geben Sie konsistente SI-Werte für eine lineare Feder und die von ihr getragene Masse ein.

Aufgebrachte Kraft (N)

Federweg (m)

Getragene Masse (kg)

Über die Federrate

Die Federrate, auch Federsteifigkeit oder Federkonstante genannt, beschreibt die Kraft, die für eine bestimmte Verformung nötig ist. Ein hoher Wert kennzeichnet eine steife, ein niedriger eine weiche Feder. Bei einer idealen linearen Feder gilt nach dem Hookeschen Gesetz: Kraft ist gleich Federrate mal Auslenkung. Durch Umstellen ergibt sich die Federrate als aufgebrachte Kraft geteilt durch den gemessenen Federweg. Dieser Rechner verwendet Newton, Meter, Kilogramm, Joule und Hertz, damit alle Ergebnisse in einem konsistenten SI-System vorliegen. Die Berechnung setzt voraus, dass Kraft und Verformung im linear-elastischen Bereich der Feder liegen. Dort kehrt die Feder nach der Entlastung in ihre ursprüngliche Form zurück, und die Kraft-Weg-Kennlinie ist annähernd gerade. Reale Federn können durch Windungskontakt, plastisches Fließen, Reibung, Fertigungstoleranzen, Temperatur oder eine bewusst progressive Geometrie davon abweichen. Messen Sie daher nahe dem für die Auslegung maßgeblichen Arbeitspunkt. Eine aus zwei weit auseinanderliegenden Messpunkten bestimmte Rate ist ein Mittelwert und nicht zwingend die momentane Rate an einem der beiden Punkte. Die gespeicherte elastische Energie entspricht der Fläche unter der linearen Kraft-Weg-Kennlinie. Da diese Fläche dreieckig ist, beträgt die Energie die Hälfte des Produkts aus Kraft und Federweg. Der Rechner schätzt außerdem die ungedämpfte Eigenfrequenz eines einfachen Masse-Feder-Systems. Dazu wird die Quadratwurzel aus Federrate geteilt durch getragene Masse gebildet und anschließend durch zwei Pi geteilt. Das hilft bei einer ersten Schwingungsprüfung, doch reale Baugruppen umfassen auch Federmasse, Dämpfung, Nachgiebigkeit der Befestigung und mehrere Bewegungsmoden. Die Federrate ist für Fahrwerke, Schwingungsisolatoren, Ventiltriebe, Mechanismen, Waagen und Energiespeicher wichtig. Unterscheiden Sie stets zwischen Rate und zulässiger Last: Eine Feder kann die gewünschte Steifigkeit haben und dennoch sichere Spannungen oder den verfügbaren Hub überschreiten. Prüfen Sie Drahtspannung, Blocklänge, Knicken, Ermüdungslebensdauer, Endbedingungen und dynamische Überhöhung, bevor Sie eine endgültige Auslegung freigeben. Verwenden Sie bei hohen Genauigkeitsanforderungen gemessene Maße und kalibrierte Lasten. Betrachten Sie diesen Rechner als nachvollziehbare technische Abschätzung, nicht als Ersatz für eine vollständige Federspezifikation.

Beispiele zur Federrate

Diese idealen linearen Beispiele zeigen den Einfluss von Last, Federweg und Masse.

Eingaben	Ergebnisse	Einordnung
100 N, 0.05 m, 2 kg	2,000 N/m; 5.033 Hz	Eine mäßig weiche Feder trägt eine leichte Masse.
500 N, 0.10 m, 5 kg	5,000 N/m; 5.033 Hz	Die größere getragene Masse gleicht die höhere Steifigkeit aus.
1,200 N, 0.03 m, 10 kg	40,000 N/m; 10.066 Hz	Eine steife Feder ergibt eine höhere Eigenfrequenz.

So berechnen Sie die Federrate

Geben Sie die aufgebrachte Kraft in Newton ein.
Geben Sie den Federweg in Metern ein.
Geben Sie die getragene Masse in Kilogramm ein.
Wählen Sie Federrate berechnen und prüfen Sie alle drei Ergebnisse.

Häufige Fragen zur Federrate

Wie lautet die Formel für die Federrate?

Bei einer linearen Feder ist die Federrate gleich Kraft geteilt durch Federweg. Bei SI-Eingaben lautet die Einheit Newton pro Meter.

Ist Federrate dasselbe wie Federfestigkeit?

Nein. Die Rate beschreibt die Steifigkeit, die Festigkeit hingegen die Last oder Spannung, die eine Feder ohne unzulässige Schäden erträgt.

Warum ist die getragene Masse wichtig?

Für die statische Federrate wird die Masse nicht benötigt. Sie dient zur idealisierten Abschätzung der Eigenfrequenz.

Kann ich den Federweg in Millimetern eingeben?

Rechnen Sie Millimeter vor der Eingabe in Meter um. Teilen Sie den Millimeterwert durch tausend.

Gilt die Formel auch für progressive Federn?

Sie liefert eine mittlere Rate aus der gewählten Last und Verformung. Die örtliche Rate einer progressiven Feder ändert sich mit der Position, weshalb mehrere Messungen sinnvoll sind.