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Zugfeder

Kraft und Spannung bei eingebauter (Vorspann-) und Arbeitsdehnung, dazu der Sicherheitsfaktor gegen Ermüdung beim Wechseln dazwischen. Sowohl der Windungskörper (Schub) als auch der Haken (Biegung) werden geprüft — der Haken ist fast immer maßgebend und kann nicht kugelgestrahlt werden, daher wird er gesondert hervorgehoben.

Zugfeder — Arbeitshub k = —

Drahtdurchmesser d mm

Mittlerer Windungsdurchmesser D mm

Wirksame (Körper-)Windungen n_a Windungen

Vorspannkraft F_i N

Vorspanndehnung δ₁ mm

Arbeitsdehnung δ₂ mm

Material

Oberflächenbehandlung Körper

Engineering-Notizen

Zwei Arbeitspunkte

Federrate k = G·d⁴ / (8·D³·n_a); Gesamtkraft F = F_i + k·δ bei Vorspannung (δ₁) und Arbeitslage (δ₂). Die Windungen bleiben geschlossen, bis F > F_i.
Körperschub τ = K_W · 8·F·D / (π·d³). Hakenbiegung σ = K_b · 16·F·D / (π·d³) + 4·F/(π·d²), K_b aus dem Hakenbiegeradius (angenommen = Windungsradius).
S_ut = A / d^m; statische Schubfließgrenze ≈ 0,45·S_ut, Hakenbiegefließgrenze ≈ 0,75·S_ut.

Ermüdung

Körper: Goodman mit Zimmerli-Schubdauerfestigkeit (ungekugelt S_sa=241, S_sm=379 MPa; gekugelt 398/534), S_su=0.67·S_ut.
Haken: Goodman bei Biegung mit Dauerfestigkeit ≈ 0,4·S_ut. Der Haken ist meist maßgebend und kann innen nicht kugelgestrahlt werden — großzügig verrunden.
n_f ≥ 1 bedeutet unendliche Lebensdauer (>10⁶ Zyklen). Das angegebene n_f ist der ungünstigere Wert aus Körper und Haken.

Ergebnis

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