[Nächstes Kapitel] [vorangehendes Kapitel] [vorangehendes Kapitel (SeitenEnde)] [SeitenEnde] [Inhalt]
Melden Sie sich auf der Startseite www.eAssistant.eu mit Ihrem Benutzernamen und Ihrem Passwort an. Um das Berechnungsmodul zu starten, klicken Sie in der Baumstruktur auf der linken Seite auf den Menüpunkt „Federberechnung“ und anschließend auf „Zugfeder“.
Die Feder ist ein mechanisches Teil, das bei Verformung Energie speichert und bei Entspannung die Energie wieder abgibt.
Die Berechnung von Zugfedern erfolgt nach DIN 13906-2. Für die Berechnung können die Federkräfte oder Wege oder eine Kombination aus beiden Größen vorgegeben werden. Dabei werden je nach vorgegebenen Eingabewert die von diesem Wert abhängigen Daten automatisch berechnet.
Für die Eingabe der Kräfte und Wege bestehen die folgenden Möglichkeiten:
|
|
Eingabe der Kräfte
|
|
|
Eingabe der Wege
|
|
|
Eingabe von Kraft und Weg
|
Zur besseren Orientierung der Größen, die in Abhängigkeit zueinander stehen, sind die jeweiligen Eingabefelder farblich gekennzeichnet. Das jeweils dazugehörige Eingabefeld wird gelb gekennzeichnet. Somit ist sofort erkennbar, wie sich die Werte zueinander verhalten und wie sie sich verändern.
Geben Sie hier entweder einen Drahtdurchmesser \(d\) oder die Federrate \(R\) ein. Beide Größen werden automatisch in Abhängigkeit voneinander berechnet.
Hinweis: Wenn Sie auf den Button „Einstellungen“ in der oberen Zeile des Berechnungsmoduls klicken, dann haben Sie die Möglichlichkeit, die Toleranzen für den Federdrahtdurchmesser zu berücksichtigen. Wählen Sie über eine Listbox DIN 2076 B/C oder DIN 2077.
Die Größen für die Beschreibung der Zugfedergeometrie wie Längen, Durchmesser und Windungen können manuell eingegeben werden. Dabei werden je nach vorgegebenen Eingabewert die von diesem Wert abhängigen Daten automatisch berechnet.
Die innere Vorspannkraft ist die zum Öffnen der aneinanderliegenden Windungen erforderliche Federkraft. Die innere Vorspannkraft entsteht dadurch, dass die Windungen mit einer gewissen Pressung aneinander gewickelt werden.
Die erreichbare innere Vorspannkraft richtet sich in erster Linie nach dem Werkstoff, dem Draht- oder
Stabdurchmesser \(d_{1}\), dem Wickelverhältnis \(\omega \) und dem Herstellverfahren. Außerdem ist die innere Vorspannkraft
von der höchsten Schubspannung \(\tau _{n}\) abhängig. Warmgeformte Zugfedern haben keine innere Vorspannung und
werden z.T. mit einem Abstand zwischen den Windungen erzeugt. Bei Federn mit innerer Vorspannkraft liegen
die Windungen fest aneinander. Bei Federn, bei denen die Windungen ohne innere Vorspannkraft lose
aneinander liegen sollen, muss eine geringe Vorspannkraft in Kauf genommen werden, da eine gleichmäßig
spannungslose Wicklung nicht möglich ist. Die Anzahl der Windungen \(n\) können Sie in das dafür
vorgesehende Eingabefeld eintragen.
Warmgeformte Federn lassen sich nicht mit innerer Vorspannkraft herstellen. Durch die Wärmebehandlung entsteht zwischen den Windungen ein Luftspalt, dessen Größe vom Wickelverhältnis \(\omega \) und von der Höhe der Beanspruchung abhängt. Für warmgeformte Federn bis 25 mm Stabdurchmesser gelten folgende Richtwerte:
Hinweis: Über den Button „Werkstoff“ gelangen Sie in die Werkstoffdatenbank, in der Sie verschiedene
Werkstoffe auswählen können. Hier erhalten Sie auch die Informationen zum jeweiligen Herstellverfahren
(siehe dazu auch Kapitel 23.4 „Auswahl des Federwerkstoffes“).
Vor einer Berechnung sollte geklärt werden, ob es sich bei der vorgesehenen Beanspruchungsart um statische bzw. quasistatische oder um dynamische Beanspruchung handelt.
Die Berechnungsdurchführung in diesem Modul ist sowohl für eine dynamische als auch für eine statisch/quasistatische Beanspruchung möglich. Als statische Beanspruchung bei Federn gilt:
Als quasistatische Beanspruchungen bei Federn gelten:
Als dynamische Beanspruchungen bei Federn gelten zeitlich veränderliche Beanspruchungen mit Lastspielzahlen über \(10^{4}\) und Hubspannungen über 0,1 \(\times \) Dauerhubfestigkeit bei:
Je nach der verlangten Lastspielzahl \(N\) ohne Bruch unterscheidet man:
Klicken Sie auf den Button „Werkstoff“, dann können Sie Federwerkstoffe direkt aus der Werkstoffdatenbank auswählen. Sie können Werkstoffe manuell eingeben und somit einen eigenen Federwerkstoff definieren. Somit besteht für Sie die Möglichkeit, Sonderwerkstoffe in die Berechnung einzubeziehen.
Wählen Sie aus der Listbox einen Werkstoff aus. Hier erhalten Sie außerdem alle weiteren Informationen zum jeweiligen Werkstoff. Mit den Pfeiltasten „nach oben“ und „nach unten“ Ihrer Tastatur können Sie die unterschiedlichen Werkstoffe und deren Eigenschaften durchsuchen und so schnell und übersichtlich miteinander vergleichen.
Befindet sich Ihr gewünschter Werkstoff nicht in der Liste, wählen Sie in aus Listbox den Eintrag „Benutzerdefiniert“. Hier können Sie anschließend Ihre individuellen Eingaben definieren sowie einen Kommentar hinzufügen.
Um diese Eingaben zu bestätigen, klicken Sie auf den Button „OK“. Klicken Sie jetzt wieder auf den Button
„Schmierstoff“, dann öffnen sich Ihre benutzerdefinierten Eingaben. Wählen Sie allerdings im Modul einen
anderen Werkstoff aus der Listbox aus, gehen Ihre definierten Angaben verloren. Diese müssen Sie
anschließend erneut eingeben.
Je nach Herstellverfahren des gewählten Werkstoffes, also warmgewalzt oder kaltgeformt, erfolgt die
Berechnung der Toleranzen gemäß DIN 2096 oder DIN 2097. Als weiterer Zusatz erfolgt die Berechnung der
Eigenfrequenz der Feder.
Hinweis: Der Button „Federgeometrie Datenbank“ neben dem Button „Werkstoff“ ist deaktiviert, da es
keine DIN-Norm gibt, anhand der die Geometrien für Zugfedern in einer Datenbank hinterlegt
werden können. Falls Sie jedoch Geometrien benötigen, wenden Sie sich bitte an den jeweiligen
Federhersteller.
Zur Überleitung der Federkraft dienen die unterschiedliche Ösenformen und Anschlusselemente. Wählen Sie diese nun aus einer Listbox aus:
|
| Halbe deutsche Öse |
|
| Ganze deutsche Öse |
|
| Doppelte deutsche Öse |
|
| Ganze deutsche Öse seitlich hochgestellt |
|
| Doppelte deutsche Öse seitlich hochgestellt |
|
| Hakenöse |
|
| Hakenöse seitlich hochgestellt |
|
| Englische Öse |
|
| Haken eingerollt |
|
| Gewindebolzen eingerollt |
|
| Gewindestopfen eingeschraubt |
|
| Schraublasche eingeschraubt |
|
| Ganze deutsche Öse schräg hochgestellt |
Sie können für jedes Federende eine beliebige Ösenform oder Anschlusselement kombinieren. Um bei einer Zugfeder die gleichen Federenden auszuwählen, haben Sie auch die Möglichkeit, die Option „Gleiche Federenden“ zu aktivieren. Bleibt diese Option aktiviert, werden automatisch immer die gleichen Federenden in der Listbox angezeigt.
Ihnen werden automatisch der Abstand der Ösen-Innenkante vom Federkörper \(L_{H}\) sowie die ungefederten Windungen angezeigt. Das Berechnungsmodul bietet Ihnen hier aber auch die Möglichkeit, einen eigenen Abstand festzulegen und somit Sonderzugfedern zu berechnen. Aktivieren Sie dazu das jeweilige Eingabefeld.
Im eAssistant gibt es zwei Einheitensysteme: das metrische System sowie das US-amerikanische Einheitensystem. Die Funktion der Einheitenumschaltung ermöglicht es, einfach und schnell zwischen beiden Systemen zu wechseln. Um das entsprechende Einheitensystem auszuwählen, klicken Sie auf den Button „Einstellungen“ im Berechnungsmodul, anschließend können Sie sich für ein Einheitensystem entscheiden.
Die Einheit lässt sich direkt für jeden Eingabewert einzeln innerhalb des jeweiligen Einheitensystems ändern.
Klicken Sie dazu einfach auf die Beschriftung des entsprechenden Eingabefeldes und wählen Sie aus dem
Kontextmenü die Einheit aus. Alle Einstellungen werden mit in der Berechnungsdatei gespeichert. Die
Änderung der Maßeinheit sehen Sie sofort in der Bezeichnung des Eingabefeldes. Der aktuelle Feldwert wird
dabei in die entsprechende Einheit umgerechnet.
Mit dem Button „Zurück“ können Sie vorhergegangene Eingaben zurücksetzen. Wenn Sie eine rückgängiggemachte Eingabe wiederherstellen möchten, dann klicken Sie auf den Button „Vorwärts“.
Das Berechnungsmodul enthält ein Meldungsfenster, in denen Informationen, Hinweise oder Warnungen aufgelistet werden. Die eAssistant-Software erkennt bereits während der Dateneingabe auftretende Fehler und zeigt Ihnen sogleich Lösungsvorschläge im Meldungsfenster an. Wenn Sie die verschiedenen Hinweise und Warnungen beachten und befolgen, lassen sich schnell Fehler in Ihrer Berechnung beheben.
Bewegen Sie den Mauszeiger über ein Eingabefeld oder über einen Button, so erhalten Sie zusätzliche Informationen, die Ihnen in der Kurzhilfe angezeigt werden.
Die Ergebnisse werden bereits während jeder Eingabe berechnet und immer aktuell im Ergebnisfeld angezeigt. Es wird nach jeder abgeschlossenen Eingabe neu durchgerechnet. Dadurch werden jegliche Veränderungen der Eingabewerte auf die Ergebnisse schnell sichtbar. Werden die Mindestsicherheiten nicht erfüllt, so wird das Ergebnis mit einer roten Markierung angezeigt. Grundsätzlich können Sie jede Eingabe mit der Enter-Taste oder mit einem Klick in ein neues Eingabefeld abschließen. Alternativ können Sie mit der Tab-Taste durch die Eingabemaske springen oder nach jeder Eingabe auf den Button „Berechnen“ klicken. Auch hierbei werden die Werte entsprechend übernommen und die Ergebnisse sofort in der Übersicht angezeigt.
Neben den Ergebnissen stehen Ihnen auch das Kraft-Weg- und das Goodman-Diagramm zur Verfügung. Das Goodman-Diagramm wird nur bei einer dynamischen Belastung dargestellt.
Mit einem Mausklick auf die Diagrammfläche lassen sich die Diagramme vergrößert darstellen.
Nach Abschluss Ihrer Berechnungen haben Sie die Möglichkeit, ein Protokoll zu generieren. Klicken Sie dazu auf den Button „Protokoll“, um das Protokoll zu öffnen.
Das Protokoll enthält ein Inhaltsverzeichnis. Hierüber lassen sich die gewünschten Ergebnisse schnell
aufrufen. Es werden Ihnen alle Eingaben sowie Ergebnisse aufgeführt. Das Protokoll steht Ihnen im
HTML- und im PDF-Format zur Verfügung. Sie können das erzeugte Protokoll zum Beispiel im
HTML-Format abspeichern, um es später in einem Web-Browser wieder oder im Word für Windows zu
öffnen.
Das Berechnungsprotokoll lässt sich drucken oder speichern:
Klicken Sie auf das Drucken-Symbol, so kann das Protokoll gedruckt werden.
Nach der Durchführung Ihrer Berechnung können Sie diese speichern. Sie haben dabei die Möglichkeit, entweder auf dem eAssistant-Server oder auf Ihrem Rechner zu speichern. Klicken Sie auf den Button „Speichern“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.
Um die Berechnung lokal auf Ihrem Rechner zu speichern, müssen Sie die Option „Lokal“ im Berechnungsmodul aktivieren.
Haben Sie diese Option nicht aktiviert, so öffnet sich ein neues Fenster und Sie können Ihre Berechnung auf dem eAssistant-Server speichern. Geben Sie unter „Dateiname“ den Namen Ihrer Berechnung ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“.
Klicken Sie auf den Button „Einstellungen“ in der oberen Zeile des Berechnungsmoduls.
Hier finden Sie verschiedene Standardeinstellungen, die Sie individuell anpassen können:
Drahdurchmessertoleranz nach:
