Berechne Mittelspannung τm, Spannungsausschlag τa und die Ermüdungsausnutzung einer Druckfeder zwischen zwei Arbeitspunkten s1 und s2. Die korrigierten Spannungen stammen unverändert aus dem validierten EN-13906-1-Spannungscore; die zulässige Ausschlagspannung gibst du selbst ein.
Dies ist ein generisches Goodman-Modell, kein DIN-EN-13906-1-Ermüdungsdiagramm: Die Diagrammdaten der Norm sind proprietär und hier nicht hinterlegt oder erfunden.
Eingaben festlegen und berechnen.
Berechne Mittelspannung, Spannungsausschlag und Ermüdungsausnutzung einer Druckfeder an zwei Arbeitspunkten, aufbauend auf dem validierten EN-13906-1-Spannungscore.
Dieselben Federgeometrie- und Werkstoffdaten wie beim vorhandenen EN-13906-1-Druckfederrechner (Drahtdurchmesser, Windungsdurchmesser, Windungszahl, Länge, zwei Federwege, Zugfestigkeit) sowie eine zulässige Ausschlagspannung τkH,zul aus einer eigenen Quelle.
Die korrigierten Unter- und Oberspannungen τku, τko werden unverändert aus dem bestehenden EN-13906-1-Spannungscore übernommen. Daraus folgen Mittelspannung τm=(τko+τku)/2 und Spannungsausschlag τa=(τko−τku)/2. Die Ermüdungsausnutzung ist τa/τkH,zul.
Bei τku≈198 MPa und τko≈396 MPa ergibt sich τa≈99 MPa; bei einer zulässigen Ausschlagspannung von 150 MPa folgt eine Ausnutzung von 66 %.
Quellen und Grenzen: Klassisches Goodman-/Haigh-Diagramm-Prinzip der Betriebsfestigkeit; das DIN-EN-13906-1-eigene Diagramm ist proprietär und wird hier nicht nachgebildet – die zulässige Ausschlagspannung muss aus einer eigenen, belegten Quelle stammen.
Berechne Mittelspannung, Spannungsausschlag und Ermüdungsausnutzung einer Druckfeder an zwei Arbeitspunkten, aufbauend auf dem validierten EN-13906-1-Spannungscore.
Die Ermüdungsausnutzung nach dem Goodman-Prinzip vergleicht die vorhandene Spannungsamplitude (den Spannungsausschlag τa) mit einer für die jeweilige Mittelspannung zulässigen Amplitude. Sie ist damit eine allgemeine, werkstoffunabhängige Bewertungsmethode der Betriebsfestigkeit – die konkreten Zahlenwerte für die zulässige Amplitude liefert für Federdraht üblicherweise ein Goodman-Diagramm wie das in DIN EN 13906-1.
Ausnutzung = τa / τkH,zul
τm = (τko+τku)/2τa = (τko−τku)/2Sicherheit = τkH,zul / τa| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| τku, τko | Korrigierte Unter- bzw. Oberspannung bei s1 bzw. s2, unverändert aus dem EN-13906-1-Spannungscore übernommen. |
| τm, τa | Mittelspannung und Spannungsausschlag der Federbeanspruchung. |
| τkH,zul | Zulässige Ausschlagspannung bei der vorliegenden Mittelspannung, aus einer eigenen Quelle (z. B. DIN EN 13906-1 Goodman-Diagramm oder FKM-Richtlinie). |
Dieselben Federgeometrie- und Werkstoffdaten wie beim vorhandenen EN-13906-1-Druckfederrechner (Drahtdurchmesser, Windungsdurchmesser, Windungszahl, Länge, zwei Federwege, Zugfestigkeit) sowie eine zulässige Ausschlagspannung τkH,zul aus einer eigenen Quelle.
Trage dieselben Federgeometrie- und Werkstoffdaten ein wie beim bestehenden Druckfederrechner (Drahtdurchmesser, Windungsdurchmesser, Windungszahl, ungespannte Länge, die beiden Federwege s1/s2, Zugfestigkeit, Endenausführung, Lagerungskoeffizient). Ergänze zusätzlich die zulässige Ausschlagspannung τkH,zul aus einer eigenen, dokumentierten Quelle.
Bei τku≈198 MPa und τko≈396 MPa ergibt sich τa≈99 MPa; bei einer zulässigen Ausschlagspannung von 150 MPa folgt eine Ausnutzung von 66 %.
τm legt fest, wo im Goodman-Diagramm sich der Arbeitspunkt befindet; τa ist der senkrechte Abstand zur Mittelspannungsachse. Eine Ausnutzung von τa/τkH,zul < 1 bedeutet, dass der Arbeitspunkt unterhalb der (extern zu bestimmenden) Goodman-Grenzlinie liegt.
Längen in mm, Zugfestigkeit und zulässige Ausschlagspannung in MPa; die Ergebnisse in MPa und Prozent bzw. dimensionslos.
Abschätzen, ob eine bereits nach EN 13906-1 dimensionierte Druckfeder bei dynamischer Belastung zwischen zwei Arbeitspunkten (s1, s2) eine bekannte zulässige Ausschlagspannung einhält, ohne die Spannungsformeln des bestehenden Federrechners erneut zu implementieren.
Klassisches Goodman-/Haigh-Diagramm-Prinzip der Betriebsfestigkeit; das DIN-EN-13906-1-eigene Diagramm ist proprietär und wird hier nicht nachgebildet – die zulässige Ausschlagspannung muss aus einer eigenen, belegten Quelle stammen.
Typischer Fehler: Die zulässige Ausschlagspannung τkH,zul nicht mit der Zugfestigkeit Rm verwechseln – Rm ist eine statische Werkstoffkenngröße, τkH,zul stammt aus einem Ermüdungs-/Goodman-Diagramm für die konkrete Drahtsorte und Mittelspannung. Ohne eine belegte τkH,zul ist die ausgegebene Ausnutzung nur eine reine Verhältnisrechnung, kein Ermüdungsnachweis nach DIN EN 13906-1.
Weil die dafür nötigen Goodman-Diagramme aus DIN EN 13906-1 wire-durchmesser- und werkstoffabhängige, urheberrechtlich geschützte Tabellenwerte sind, die in diesem Projekt nicht ohne geprüfte Quelle vorliegen. Der Rechner wertet stattdessen die allgemeine Goodman-Beziehung mit einer selbst belegten zulässigen Ausschlagspannung aus.
Aus dem Goodman-Diagramm der DIN EN 13906-1 für die verwendete Drahtsorte und den berechneten Mittelspannungswert, oder aus einer aktuelleren, dokumentierten Quelle wie der FKM-Richtlinie 'Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Federn und Federelemente'.
Der bestehende Rechner gibt den Spannungsbereich (corrected_stress_range) und einen allgemeinen Warnhinweis aus, bewertet ihn aber nicht gegen eine zulässige Ausschlagspannung. Dieser Rechner ergänzt genau diese fehlende Bewertung.
Der vorhandene Spannungsausschlag τa überschreitet die eingegebene zulässige Ausschlagspannung τkH,zul – ein rechnerisches Ermüdungsrisiko, das eine Anpassung der Feder oder eine erneute Prüfung der zulässigen Spannung nahelegt.