Die Berechnung des Vorsetzens ist von zentraler Relevanz für den Prozess der Auslegung und Fertigung von Federn. Im Folgenden wird die mathematische Theorie der Eigenspannungen in Schraubenfedern infolge des Vorsetzens eingeführt. Die Theorie der Eigenspannungen in Schraubendruckfedern umfasst die exakte analytische Berechnung des Vorsetzens für herkömmliche Materialmodelle. Die in Kap. 5 präsentierte Methode basiert auf der Deformationstheorie der Plastizität (nach Hencky) sowie auf gängigen kinematischen Hypothesen. Die Hypothese von StVenant findet Anwendung bei der Torsion des Stabes mit kreisförmigem Querschnitt. Bei der Biegung eines Stabes mit rechteckigem Querschnitt findet dagegen die Hypothese von Bernoulli Anwendung. Die ermittelten Lösungen basieren auf den hyperbolischen sowie den Ramberg-Osgood-Materialgesetzen. Der Vorteil der analytischen Lösungen, die in diesem Zusammenhang ermittelt wurden, liegt in ihrer Anwendbarkeit für die Berechnung von Federlängenverlusten und Eigenspannungen nach der Vorsetzung, ohne dass dabei komplexe Finite-Elemente-Lösungen erforderlich wären. Die Formeln dienen der praktischen Bewertung der notwendigen Parameter für die optimale Voreinstellung von Druck- und Torsionsschraubenfedern. Im Rahmen der Untersuchung erfolgt ein Vergleich der Simulationsergebnisse mit bereits publizierten experimentellen Daten. Die exakten Lösungen gestatten eine unmittelbare Einschätzung des Prozesses beim Setzen der Schraubendruckfedern.

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Vorsetzen von Schraubendruckfedern

  • Vladimir Kobelev

摘要

Die Berechnung des Vorsetzens ist von zentraler Relevanz für den Prozess der Auslegung und Fertigung von Federn. Im Folgenden wird die mathematische Theorie der Eigenspannungen in Schraubenfedern infolge des Vorsetzens eingeführt. Die Theorie der Eigenspannungen in Schraubendruckfedern umfasst die exakte analytische Berechnung des Vorsetzens für herkömmliche Materialmodelle. Die in Kap. 5 präsentierte Methode basiert auf der Deformationstheorie der Plastizität (nach Hencky) sowie auf gängigen kinematischen Hypothesen. Die Hypothese von StVenant findet Anwendung bei der Torsion des Stabes mit kreisförmigem Querschnitt. Bei der Biegung eines Stabes mit rechteckigem Querschnitt findet dagegen die Hypothese von Bernoulli Anwendung. Die ermittelten Lösungen basieren auf den hyperbolischen sowie den Ramberg-Osgood-Materialgesetzen. Der Vorteil der analytischen Lösungen, die in diesem Zusammenhang ermittelt wurden, liegt in ihrer Anwendbarkeit für die Berechnung von Federlängenverlusten und Eigenspannungen nach der Vorsetzung, ohne dass dabei komplexe Finite-Elemente-Lösungen erforderlich wären. Die Formeln dienen der praktischen Bewertung der notwendigen Parameter für die optimale Voreinstellung von Druck- und Torsionsschraubenfedern. Im Rahmen der Untersuchung erfolgt ein Vergleich der Simulationsergebnisse mit bereits publizierten experimentellen Daten. Die exakten Lösungen gestatten eine unmittelbare Einschätzung des Prozesses beim Setzen der Schraubendruckfedern.