Federn parallel schalten

Fachartikel

Federn parallel schalten verstehen

Parallelschaltung von Federn ist eine überschaubare Vorberechnung nach Roloff/Matek. Der Rechner stellt die geschlossene Grundgleichung nach jeder enthaltenen Größe um und trennt das Rechenergebnis bewusst vom vollständigen Bauteilnachweis.

Was beschreibt diese Größe?

Bei parallel angeordneten linearen Federn ist der Federweg gleich; die Teilkräfte addieren sich. Deshalb ist Rges = R1 + R2 (+ R3).

Formel und Variablen

Rges = R₁ + R₂

Rges = R1 + R2 (+ R3)

Symbol / Eingabe	Bedeutung
Gesamtfederrate Rges	Steifigkeit des gesamten parallel belasteten Federpakets.
Federrate R₁	Federrate der ersten Einzelfeder.
Federrate R₂	Federrate der zweiten Einzelfeder.
Zusatzfeder R₃	Optional dritte parallele Feder; 0 bedeutet nicht vorhanden.

Eingaben richtig wählen

R1 bis R3 sind die Steigungen der einzelnen Kraft-Weg-Kennlinien. R3 darf null bleiben, wenn nur zwei Federn vorhanden sind; Rges beschreibt das gesamte Paket.

So benutzt du den Rechner

Zielgröße auswählen, alle übrigen Felder mit den Größen des tatsächlich betrachteten Bauteils füllen und die Einheiten kontrollieren. Das Resultat anschließend mit den genannten Modellgrenzen sowie den erforderlichen Festigkeits-, Sicherheits- und Betriebsnachweisen abgleichen.

Schritt-für-Schritt-Beispiel

10 und 20 N/mm liefern zusammen 30 N/mm.

Ergebnis und Einheiten verstehen

Rges muss mindestens so groß wie jede Einzelfederrate sein; ein kleinerer Wert weist auf eine falsche Schaltungsart hin.

Der Rechner wandelt intern in kohärente SI-Einheiten um. Längen, Kräfte, Momente, Spannungen und Winkel dürfen daher in den angebotenen Einheiten eingegeben werden; dimensionslose Faktoren werden als Dezimalzahl eingegeben.

Was aus Roloff/Matek übernommen wurde

Verwendet wird ausschließlich die geschlossene Beziehung aus Kapitel 10.1.1, Gleichung (10.2). Tabellenwerte, Werkstoffgrenzen und konstruktive Detailnachweise werden nicht stillschweigend ergänzt; sie bleiben sichtbare Eingaben oder ausdrücklich außerhalb des Modells.

Typische Anwendungen

Parallelschaltung von Federn eignet sich für Variantenvergleich, Plausibilitätskontrolle und frühe Dimensionierung innerhalb des jeweiligen Maschinenelement-Clusters. Für die Freigabe einer Konstruktion sind die weiterführenden Nachweise des genannten Kapitels erforderlich.

Annahmen, Grenzen und typische Fehler

Gültig für lineare Kennlinien, gleichen Federweg und zentrische Krafteinleitung gemäß den Voraussetzungen zu Gleichung 10.2.

Typischer Fehler: Typische Fehler sind eine falsch verstandene Wirklänge oder Kraft, Prozentwerte statt Dezimalzahlen und das Gleichsetzen der Vorberechnung mit einem vollständigen Nachweis. Besonders wichtig: Gültig für lineare Kennlinien, gleichen Federweg und zentrische Krafteinleitung gemäß den Voraussetzungen zu Gleichung 10.2.

Häufige Fragen

Ist Parallelschaltung von Federn ein vollständiger Festigkeitsnachweis?

Nein. Gültig für lineare Kennlinien, gleichen Federweg und zentrische Krafteinleitung gemäß den Voraussetzungen zu Gleichung 10.2.

Woher stammen Gleichung und Gültigkeitsgrenzen?

Aus Roloff/Matek, Maschinenelemente, Kapitel 10.1.1, Gleichung (10.2); die lokale 21. Auflage wurde mit der vorhandenen 24. Auflage gegengeprüft.

Kann ich das Ergebnis direkt als Nennwert bestellen?

Nur nach Abgleich mit verfügbaren Norm- oder Herstellerreihen und nach den zusätzlich erforderlichen Sicherheits-, Werkstoff- und Betriebsnachweisen.