Transcript Drehstabfeder

Roloff/Matek Maschinenelemente
Drehstabfeder
Belastete Drehstabfeder
• Momenteneinleitung im Kopf
– Vier-, Sechskant- oder Verzahnungsprofil
• Drehstab
– meist Rundprofil
M om e n t
T
feste
E inspannung
D rehstab feder

V ierkantkopf
S c hie be w inke l
V ierkantkopf
Johann Lodewyks

V e rdre hw in ke l
1
Roloff/Matek Maschinenelemente
Drehstabfeder
Bild 10-22
Federkennlinie der Drehstabfeder
– Merkmale
• lineare Federkennlinie bei
Einzelfedern
• beste Materialausnutzung bei
Rundstäben
• Kugelstrahlen verbessert die
Dauerfestigkeit
• Torsionsmoment führt zur Gleitung
(Schiebung) an der Oberfläche
=> Schubmodul G
• Langzeitbelastung führt zu
Momentenverlust (Relaxation) oder
Drehwinkelzunahme (Kriechen)
Johann Lodewyks
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Drehstabfeder
Bild 10-22
Drehstabfeder
– Merkmale
• Material
– warmgewalzter, vergüteter
Stahl (50CrV4)
• Proportionen
– gleiche Lebensdauer für
alle Bereiche mit:
df
0.5  d f  l k  1.5  df
 1.3
d


l h  0.5  d f  d 
le
lf
4 r
d f  d
 l h

l  2 l h  l e

 1
[ - ] Längenverhältnis
nach TB10-10a
lz
[m] zylindrische Länge
llk
[m] Schaftlänge
Kopflänge
[m]
r
[m] Hohlkehlenradius
le
[m] Ersatzlänge
d
[m] Stabdurchmesser
[m] Hohlkehlenlänge
da
[m] Kopfkreisdurchmesser
llh
h
llf
fz
df
[m] Fusskreisdurchmesser
l
[m] Schaftlänge

Johann Lodewyks
[m]
[m] federnde
federnde Länge
Länge
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Drehstabfeder
Bild 10-22
Berechnung der Drehstabfeder
polares Widerstandsmoment
Flächenmoment 2.Grades
(10.32)
T
Schubspannung
3
3
[m ]
d
4
4
[m ]
32
T

WP
d
16

IP
t

WP
d
3
  tzul
N
[
m
]
2
(10.33)

Verdrehwinkel
(10.34)
Federrate
R
T  lf
2   t  lf
IP  G
G d
T
IP  G


lf
32
Gleitung an der Staboberfläche (Schiebung)

Flächenpressung
für verzahnte Köpfe
[ rad ]
4 G
d 
lf
[
Nm
]
p
T
Td
G
W P G
2  IP  G
[ rad ]
Flächenpressung
für Sechskantköpfe
p
Flächenpressung
für Vierkantköpfe
p
Johann Lodewyks
z  lk   d a

6 T
lk  d f
rad
t
12  d a T
(10.35)
16
2
3 T
lk  d f
2
3
 df
 p zul
3


 p zul
N
m
[
N
m
 p zul
[
[
]
2
N
m
]
2
4
2
]
Roloff/Matek Maschinenelemente
Drehstabfeder
Bild 10-22
Parallelschaltung von Drehstabfedern
• Aufbau
– Rundstäbe
– Vierkantköpfe
• Eigenschaften
– nichtlineare
Federkennlinie
– weicher als
vergleichbare
Einzelfeder
Johann Lodewyks
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Drehstabfeder
Bild 10-22
Reihenschaltung von Drehrohrfedern
• Aufbau
– Feder 1
• Rundstab
– Feder 2
• Drehrohr
– Feder 3
• Drehrohr
• Eigenschaften
– geringer
Einbauraum
– nur geringe
Querkraft zulässig
Johann Lodewyks
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