Schenkelfeder-Rechner

Eine schraubenförmige Schenkelfeder speichert Energie, wenn sich ihre Enden gegeneinander verdrehen. Obwohl der Draht gewickelt ist, wird er überwiegend auf Biegung und nicht auf reine Werkstofftorsion beansprucht. Die Feder erzeugt ein Moment, das der Winkelverformung entgegenwirkt. Im elastischen Bereich lässt sich diese Reaktion meist linear annähern: M = kθ. Dabei ist M das Drehmoment, k die Winkelfederrate und θ die Verdrehung gegenüber der unbelasteten oder eingebauten Referenzlage. Dieser Rechner verwendet die Federrate in Newtonmillimetern pro Grad und den Winkel in Grad. Das Produkt ergibt das Drehmoment in Newtonmillimetern. Die gespeicherte elastische Energie entspricht der Fläche unter der linearen Drehmoment-Winkel-Kurve, also dem halben Produkt aus Endmoment und Winkelweg. Für die Energie in Joule rechnet der Rechner Newtonmillimeter in Newtonmeter und Grad in Radiant um, bevor er U = Mθ/2 anwendet. Diese Umrechnung ist unverzichtbar: Direktes Multiplizieren gradbezogener Werte liefert keine Joule. Eine Katalogfederrate basiert üblicherweise auf Drahtdurchmesser, mittlerem Windungsdurchmesser, aktiver Windungszahl, Elastizitätsmodul und einem Korrekturfaktor. Fertigungstoleranzen, Wickelrichtung, Schenkelgeometrie, Freiraum des Federkörpers und Reibung am Dorn können das gemessene Verhalten verändern. Die Rate setzt zudem einen Arbeitsbereich voraus, in dem der Werkstoff elastisch bleibt und Windungen oder Schenkel nicht kollidieren. Nutze verfügbare Prüfdaten des Lieferanten, besonders bei wiederholter Belastung oder sicherheitskritischen Baugruppen. Der Verdrehwinkel muss von dem Zustand aus gemessen werden, auf den sich das angegebene Drehmoment bezieht. Eine Feder kann vorgespannt eingebaut sein; null Mechanismuswinkel bedeutet daher nicht zwingend null Federdrehmoment. Ist das Vorspannmoment bekannt, ergibt sich das Gesamtmoment aus Vorspannung plus k mal zusätzlichem Verdrehwinkel. Dieser einfache Rechner zeigt das inkrementelle lineare Moment aus der eingegebenen Verdrehung. Berücksichtige Vorspannung bei der Federauswahl oder beim Ausgleich eines Mechanismus separat. Schenkelfedern kommen in Scharnieren, Klammern, Riegeln, Ausgleichseinrichtungen, Fahrzeugteilen und Rückstellmechanismen vor. Positive und negative Winkel hängen von Wickelrichtung und Blickrichtung ab. Der angezeigte Wert folgt dem Vorzeichen des Eingabewinkels; die Energie ist besonders für eine Belastung in der vorgesehenen Richtung aussagekräftig. Prüfe maximal empfohlenen Verdrehwinkel, Spannung und Lastspielgrenzen anhand von Konstruktionsnormen oder Herstellerangaben. Das Ergebnis hilft beim Ratenvergleich, beim Abgleich von Prüfdaten sowie bei der Moment- und Energieabschätzung, ersetzt aber keine Spannungs-, Ermüdungs- oder Stabilitätsanalyse.