Berechne Mittelspannung, Spannungsausschlag und Ermüdungsausnutzung einer Tellerfeder an den fünf charakteristischen Spannungsstellen (OM, I, II, III, IV) zwischen zwei Federwegen s1 und s2. Die Spannungen stammen unverändert aus dem validierten EN-16983/EN-16984-Spannungscore; die zulässige Ausschlagspannung gibst du selbst ein.
Dies ist ein generisches Goodman-Modell, kein EN-16983-Ermüdungsdiagramm: Die Diagrammdaten der Norm sind proprietär und hier nicht hinterlegt oder erfunden.
Eingaben festlegen und berechnen.
Berechne Mittelspannung, Spannungsausschlag und Ermüdungsausnutzung einer Tellerfeder an den fünf charakteristischen Spannungsstellen zwischen zwei Federwegen, aufbauend auf dem validierten EN-16983/EN-16984-Spannungscore.
Dieselben Geometriedaten wie beim vorhandenen EN-16983-Tellerfederrechner (Außen-/Innendurchmesser, Nenndicke, freie Höhe, parallele Scheiben, Pakete in Reihe) sowie zwei Federwege s1/s2 und eine zulässige Ausschlagspannung aus einer eigenen Quelle.
Die Nennspannungen an den Stellen OM, I, II, III, IV werden unverändert aus dem bestehenden EN-16983/EN-16984-Spannungscore übernommen, einmal bei s1 und einmal bei s2. Für jede Stelle folgen Mittelspannung, Spannungsausschlag und Ermüdungsausnutzung (Ausschlag/zulässige Ausschlagspannung); die Stelle mit der größten Ausnutzung ist maßgebend.
Bei der EN-16983-Referenzreihe A40 (De=40, Di=20,4, t=2,25, l0=3,15 mm) ergibt sich bei s2=0,675 mm an Stelle II eine Nennspannung von rund 1328 MPa, unabhängig durch die SPIROL-DSC-Konstruktionsunterlage bestätigt.
Quellen und Grenzen: Klassisches Goodman-/Haigh-Diagramm-Prinzip der Betriebsfestigkeit; das EN-16983-eigene Ermüdungsdiagramm ist proprietär und wird hier nicht nachgebildet – die zulässige Ausschlagspannung muss aus einer eigenen, belegten Quelle stammen.
Berechne Mittelspannung, Spannungsausschlag und Ermüdungsausnutzung einer Tellerfeder an den fünf charakteristischen Spannungsstellen zwischen zwei Federwegen, aufbauend auf dem validierten EN-16983/EN-16984-Spannungscore.
Die Ermüdungsausnutzung nach dem Goodman-Prinzip vergleicht den vorhandenen Spannungsausschlag an jeder der fünf charakteristischen Stellen mit einer für die jeweilige Mittelspannung zulässigen Amplitude. Sie ist damit eine allgemeine, werkstoffunabhängige Bewertungsmethode – die konkreten Zahlenwerte für die zulässige Amplitude liefert üblicherweise ein Goodman-Diagramm wie das in EN 16983.
Ausnutzung_X = σ_X,Ausschlag / σ_zul, für X ∈ {OM, I, II, III, IV}
σ_X,m = (σ_X,2+σ_X,1)/2σ_X,Ausschlag = |σ_X,2−σ_X,1|/2| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| σ_OM, σ_I…σ_IV | Nennspannungen an den fünf charakteristischen Stellen, unverändert aus dem EN-16983/EN-16984-Spannungscore übernommen. |
| σ_zul | Zulässige Ausschlagspannung, aus einer eigenen Quelle (z. B. EN-16983-Goodman-Diagramm oder FKM-Richtlinie). |
Dieselben Geometriedaten wie beim vorhandenen EN-16983-Tellerfederrechner (Außen-/Innendurchmesser, Nenndicke, freie Höhe, parallele Scheiben, Pakete in Reihe) sowie zwei Federwege s1/s2 und eine zulässige Ausschlagspannung aus einer eigenen Quelle.
Trage dieselben Geometriedaten ein wie beim bestehenden Tellerfederrechner (Außendurchmesser De, Innendurchmesser Di, Nenndicke t, freie Höhe l0, parallele Scheiben, Pakete in Reihe). Ergänze die beiden Federwege s1/s2 und die zulässige Ausschlagspannung aus einer eigenen, dokumentierten Quelle.
Bei der EN-16983-Referenzreihe A40 (De=40, Di=20,4, t=2,25, l0=3,15 mm) ergibt sich bei s2=0,675 mm an Stelle II eine Nennspannung von rund 1328 MPa, unabhängig durch die SPIROL-DSC-Konstruktionsunterlage bestätigt.
Die Stelle mit der größten Ausnutzung ist für die Ermüdungsfestigkeit der Feder maßgebend. Eine Ausnutzung unter 100 % an allen fünf Stellen bedeutet, dass der jeweilige Arbeitspunkt unterhalb der (extern zu bestimmenden) Goodman-Grenzlinie liegt.
Längen in mm, zulässige Ausschlagspannung in MPa; Ergebnisse in MPa und Prozent bzw. dimensionslos.
Abschätzen, ob eine bereits nach EN 16983 dimensionierte Tellerfeder oder ein gleichförmiger Stapel bei dynamischer Belastung zwischen zwei Federwegen (s1, s2) eine bekannte zulässige Ausschlagspannung an allen fünf charakteristischen Stellen einhält.
Klassisches Goodman-/Haigh-Diagramm-Prinzip der Betriebsfestigkeit; das EN-16983-eigene Ermüdungsdiagramm ist proprietär und wird hier nicht nachgebildet – die zulässige Ausschlagspannung muss aus einer eigenen, belegten Quelle stammen.
Typischer Fehler: Die fünf Spannungsstellen OM, I, II, III, IV nicht verwechseln – sie liegen an unterschiedlichen Orten der Tellerfeder (Ober-/Unterseite, innen/außen) und können je nach Geometrie und Arbeitspunkt unterschiedlich stark ausgenutzt sein. Die maßgebende Stelle kann sich bei anderer Geometrie oder anderen Federwegen verschieben.
Weil die dafür nötigen Goodman-Diagramme aus EN 16983 geometrie- 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.
EN 16983/EN 16984 unterscheiden fünf charakteristische Orte (OM in der Mitte der Oberseite, I bis IV an Innen- und Außenkanten von Ober- und Unterseite), da die Biegespannung über den Tellerquerschnitt nicht gleichmäßig verteilt ist.
Der bestehende Rechner gibt die fünf Nennspannungen bei einem einzelnen Federweg aus, bewertet sie aber nicht gegen eine zulässige Ausschlagspannung bei zyklischer Belastung. Dieser Rechner ergänzt genau diese fehlende Bewertung an zwei Arbeitspunkten.
Der Spannungsausschlag an der maßgebenden Stelle überschreitet die eingegebene zulässige Ausschlagspannung – ein rechnerisches Ermüdungsrisiko, das eine Anpassung der Feder oder eine erneute Prüfung der zulässigen Spannung nahelegt.
Streng genommen nicht: Eine zulässige Ausschlagspannung nach Goodman gilt immer für eine bestimmte Mittelspannung, und die fünf Stellen haben sehr unterschiedliche Mittelspannungen – im Referenzfall reicht die Spanne von etwa −1.535 MPa (Druck) bis +931 MPa (Zug). Der Rechner setzt den eingegebenen Wert an allen Stellen an und weist ausdrücklich darauf hin, welche Mittelspannung an der maßgebenden Stelle vorliegt. Trage deshalb den Wert ein, der zu dieser Mittelspannung gehört, oder bewerte die Stellen einzeln.