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Infobrief Nr. 139 - Mai / Juni 2013

von Fritz Ruoss


FED1+: Smith Diagramm

Alternativ zu Goodman-Diagramm, Goodman-Haigh-Diagramm und SN-Diagramm kann man jetzt auch noch ein Smith-Diagramm ausgeben. Diese 4 Dauerfestigkeitsdiagramme wurden im Untermenü "Dauerfestigkeit" zusammengefaßt.

Für Schraubenfedern ist das Smith-Diagramm eigentlich nicht so gebräuchlich, weil auf der x-Achse die Mittelspannung aufgetragen ist. Diese muß man erst als Mittelwert von tauk1 und tauk2 berechnen. Da im allgemeinen Maschinenbau das Smith-Diagramm gebräuchlicher ist, kann es nützlich sein beim Vergleich mit Werkstoff-Datenblättern. Oder für den Sonderfall, daß die Druckfeder sowohl auf Druck als auch auf Zug beansprucht wird.


FED8: Smith-Diagramm

Drehstabfedern werden oft mit wechselnder Beanspruchung eingesetzt, dann ist der Winkel alpha1 negativ und alpha 2 positiv. Für die Berechnung der Dauerfestigkeit wird in FED8 jetzt ein Smith-Diagramm angezeigt, wenn für den verwendeten Werkstoff die Dauerfestigkeitsdaten aus fedwst.dbf vorliegen.


FED8: Quick3-Ansicht

In der Quick3-Ansicht werden Abmessungen, Federmomente und Spannungen, Federkennlinie und Smith-Diagramm sowie Federzeichnung in Vorder- und Seitenansicht auf einer Bildschirmseite angezeigt.


FED2+: Zugfeder ohne Ösen

Jetzt kann man unter Bearbeiten -> Öse auch "ohne Öse" wählen, dann wird ein Zugfederstrang ohne Ösen berechnet und gezeichnet.


FED1+ 2+ 3+ 5 6 7 8 9 11: Neue Werkstoffe GARBA 177 PH und GARBA 177 Supreme

GARBA 177 PH und GARBA 177 Supreme von Suzuki-Garphyttan sind nichtrostende ausscheidungshärtbare Federstähle geschält, ähnlich EN 10270-3-1.4568, für Anwendungen mit hoher und höchster dynamischer Beanspruchung. Die angegebene Zugfestigkeit für die verschiedenen Drahtdurchmesser ist fast genau gleich wie für EN 10270-3-1.4568, die angegebene Dauerschwingfestigkeit ist jedoch viel höher (ca. 50% für PH und 60% für Supreme) als beim EN-Werkstoff.

Goodman-Diagramm von GARBA 177 PH und GARBA 177 Supreme für eine Beispielfeder

Goodman-Diagramm derselben Feder mit EN 10270-3-1.4568: Laut Goodman-Diagramm aus EN 13906-1 würde die Feder brechen wegen Überschreitung der zulässigen Oberspannung. Wenn man unter "Berechnungsmethode" die Option "tauoz = tauz = 0.56 Rm" setzt, ist die Feder immerhin noch gut für 400.000 Lastwechsel. Wenn man dagegen für die GARBA-Federn die Option "tauoz = tauz = 0.56 Rm" setzt, wird die Dauerfestigkeit schlechter, weil hier die Oberspannung höher angegeben ist als die zulässige Schubspannung.

Datenbankänderungen bei der maximalen Zugfestigkeit (bei kleinem Drahtdurchmesser) gab es für EN 10270-3-1.4568 und Sandvik 9RU10: Rmmax wurde von 2700 auf 2400 bzw. von 2600 auf 2400 MPa begrenzt.


FED1+ 2+ 3+ 5 6 7 8 9 11: Drähte aus Kupferlegierungen in Werkstoffdatenbank aktualisiert

In der Ausgabe 08-2011 der DIN EN 12166 gab es Änderungen bei der Zugfestigkeit, welche 4 derartige Werkstoffe in der Datenbank betrafen. In der neuen EN sind die Zugfestigkeiten niedriger als in der alten Norm. Die Datenbank wurde modifiziert:

EN 12166-CuSn6-R980 → R900 (Zugfestigkeit Rm nur noch 900 Mpa)

EN 12166-CuZn36-R700: keine Änderungen bei Rm, nur bei dmin/dmax

EN12166-CuBe2-R1310 → R1300 (Zugfestigkeit Rm nur noch 1300 Mpa)

EN12166-CuCo2Be-R750 → R730 (Rm nur noch 730 MPa)

Die Änderungen gab es nur bei Drähten. Bei der entsprechenden Norm DIN EN 1654 für Bänder aus Kupfer und Kupferlegierungen (verwendet in FED4, FED9, FED10, FED13) gab es keine Änderungen.


FED1+ 2+ 3+ 5 6 7 8 9 11: Durchmessertoleranz nach EN 12166 (Kupferlegierungen)

Aus der Liste der Toleranzsysteme kann man jetzt auch DIN EN 12166 (Klasse A) wählen. Bei Wahl eines EN12166-Werkstoffs aus der Werkstoffdatenbank wird die EN12166-A-Toleranz automatisch eingesetzt.


FED1+, FED6: Lebensdauer in Klammern, falls tauk2>tauz oder L2<Ln oder Feder knickt

Die aus der Dauerfestigkeit berechnete Lebensdauer gilt nur, wenn die statisch zulässige Schubspannung nicht überschritten wird und die Feder nicht knickt. Auch wenn der vorgeschriebene Sicherheitsabstand Sa bis Block nicht eingehalten wird, kann die Feder früher brechen infolge von Windungskollision. Die berechnete Lebensdauer wird deshalb in diesen Fällen nur in Klammern ausgegeben. Um den verbleibenden Sicherheitsabstand besser beurteilen zu können, wird jetzt im Ausdruck der Windungsabstand aW2 in Position 2 mit ausgedruckt.


FED6: Knickdiagramm

Neu in FED6 ist ein Knickdiagramm und Fehlermeldungen, wenn die Feder knickt.


FED6: Anzahl der federnden Windungen

Im Ausdruck wurde "Anzahl der federnden Windungen n" umbenannt in "Anzahl der Windungen n". Dies ist die Windungszahl ohne Endwindungen. Die Anzahl der federnden Windungen ändert sich mit dem Federweg, sobald sich Windungen anlegen. Außerdem kann man in FED6 z.B. in der Mitte ein paar angelegte Windungen eingeben, dass sich die Federn nicht so vertucken. Die Anzahl der federnden Windungen wird jetzt im Ausdruck angegeben für Position 0,1,x,2,n,c.

Außerdem werden in der Schemazeichnung und der Animation die Anzahl der federnden Windungen nf angegeben. Dies ist die Summe der Windungsabschnitte, welche nicht anliegen. Die dünn gelb gezeichneten Abschnitte federn (aktive Windungen), die fett rot gezeichneten Abschnitte liegen an (inaktive Windungen).


FED7: Quick4

In der neuen Quick4-Ansicht werden Federkennlinie, Goodman-Diagramm, Tabelle mit Windungsabschnitten und Federkräften sowie Feder- und Schemazeichnung in Federposition 0, 1, 2, und c (Block) in einem A3-Zeichnungsrahmen auf einer Bildschirmseite angezeigt. Daß man den Text erkennen kann, sollte die Bildschirmauflösung hierfür mindestens 1400 x 1000 Pixel betragen.


FED7: Fertigungszeichnung Quick3

Neu in FED7 ist auch die Ausgabe aller Quick3-Daten in einem A4-Zeichnungsrahmen.


FED4: Quick3-Ansicht

In der neuen Quick3-Ansicht werden Federzeichnungen, Federkennlinie, Goodman-Diagramm und Federdaten auf einer Bildschirmseite angezeigt.


FED4: Reibung

Durch Reibung an der Auflage- und Mantelfläche ist für das Erreichen der Federposition eine höhere Kraft erforderlich, und beim Entlasten verändert das Federpaket seine Länge erst wenn die Reibungskraft unterschritten wurde.

Die Reibungskoeffizienten kann man unter Bearbeiten->Reibung eingeben, die Reibungskomponente wird dann im Kraft-Weg-Diagramm eingezeichnet.


FED4: Federzeichnung schraffiert

Unter Ansicht->Zeichnung wird jetzt die Tellerfeder bzw. das Tellerfederpaket in Schnittdarstellung schraffiert in Federhöhe L0 dargestellt.


FED4: Goodman-Diagramme

Wenn ein Federwerkstoff nach DIN 2092 gewählt wird, ist auch das Goodman-Diagramm nach DIN 2092. Die Dauer- und Zeitfestigkeitsschaubilder nach DIN 2092 sind für nicht-kugelgestrahlte Tellerfedern. Da sich durch Kugelstrahlen die zulässige Hubspannung um ca. 20% erhöht, werden die Goodman-Diagramme entsprechend angepasst.


WN2+: Flankentoleranzen und Profilverschiebung

In der erweiterten Version WN2+ konnte man bisher unter "Bearbeiten -> Abmessungen Zahn" den Nenn-Profilverschiebungsfaktor x2 ändern und dafür unter "Bearbeiten -> Qualität" ein Toleranzfeld wählen.

Das wurde jetzt geändert: Der Nenn-Profilverschiebungsfaktor ist immer x2 = -x1. Stattdessen kann man jetzt die Erzeugungsprofilverschiebungsfaktoren xe2min und xe2max direkt eingeben, oder die Abmaße Ase und Asi direkt eingeben, oder Min- und Max- Wert von Rollenmaß oder Zahnweite direkt eingeben.


ZAR1+ Quick3-Ansicht mit MKnom und Werkstoffnummer

Bei der Anzeige des Werkstoffs gab es Überschneidungen, wenn zusätzlich zum Werkstoffnamen die Werkstoffnummer in Klammern angezeigt wurde. Jetzt wird die Werkstoffnummer bzw. der 2. Werkstoffname in Klammern) in eine zweite Zeile geschrieben.

Außerdem wird das theoretische Kugelmass (Nennmaß) MKnom (mit Nennmaß ohne Toleranzen) mit ausgegeben.


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