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Blattfeder von der Hinterachse eines Jeep

EIN Blattfeder ist eine einfache Art von Mechanik Feder, das auf dem Prinzip der Bogen. Eine Blattfeder ist ein Balken, dessen Länge um ein Vielfaches größer ist als seine Dicke. Die Federwirkung entsteht durch die entgegenwirkende Federkraft infolge von elastische Verformung. Es ist eine der ältesten Formen mechanischer Federn, die bereits in der Mittelalter wurden angewendet. Anwendungen von Blattfedern^[1] sind universell, aber am bekanntesten ist die Anwendung in den Federungssystemen von Kraftfahrzeuge^[2]. Blattfedern werden auch häufig in Präzisionsmechanismen wie elastischen Scharnieren oder geraden Führungen verwendet.

Blattfedern in der Automobilindustrie

Ausführung mit doppeltem Hauptmesser

Diese Art von Feder ist auch bekannt als halbelliptisch Feder oder Waver angegeben. Die Feder hat die Form eines schlanken bogenförmigen Blattes von Federstahl mit rechteckigem Querschnitt. Es Center des Bogens trägt die Achse des Fahrzeugs, und die Enden der Feder sind am Chassis über eine geeignete Struktur befestigt, die die Federbewegung ermöglicht. Bei schweren Fahrzeugen kann die Blattfeder aus einem Paket mehrerer Platten bestehen, die übereinander gestapelt werden.^[3] Die Gesetzgebung schreibt vor, dass die Hauptmesser aus Sicherheitsgründen verdoppelt werden müssen. Die Konstruktion muss so sein, dass bei Bruch eines Flügels noch eine Verbindung zwischen Chassis und Achse besteht.

Blattfedern waren in Kraftfahrzeugen noch bis in die 1970er Jahre gebräuchlich, bis zur Umstellung auf Frontantrieb und verfeinerte Federungssysteme der Automobilhersteller. Blattfedern werden nach wie vor in Nutzfahrzeugen eingesetzt, wie z Abholungen, LKW und Züge.

Blattfedern in Präzisionstechnik

Viele Mechanismen sind für relativ kleine Verschiebungen oder Drehungen ausgelegt. In solchen Fällen können elastische Scharniere wie Blattfedern als Ersatz für normale Scharniere oder Geradführungen verwendet werden. Ein großer Vorteil dieser Blattfedern ist die Spiel- und Reibungsfreiheit. Dies ermöglicht eine sehr hohe Positionsgenauigkeit und Wiederholbarkeit möglich. Die Steifigkeit von Blattfedern in Längsrichtung ist im Verhältnis zur Steifigkeit in Querrichtung sehr hoch, so dass die Bewegungsfreiheit erhalten bleibt. Dadurch eignen sich Blattfedern hervorragend für z.B statische Überbestimmung oder Probleme von thermische Ausdehnung entgegenzuwirken.

Berechnungsmethoden für Blattfedern

Es gibt mehrere Methoden, um (ein Paket von) Blattfedern in Bezug auf Durchbiegung und Spannung zu berechnen. Es hängt auch von der konstruktiven Auslegung eines Federpakets ab, welche Berechnungsmethode am besten passt.

Trapezfeder

Federpaket durch Trapezfeder anfahren

Wenn wir in jedem Blatt des Federpakets eine gleiche elastische Linie annehmen, können wir die Blätter phantasievoll nebeneinander legen. Bei diesem Ansatz gehen wir auch davon aus, dass jedes Blech die gleiche Breite (b) und Dicke (t) hat. Die Gesamtbreite (Bt) der Trapezfeder an der Klemmstelle wird dann als Summe der Breite der Einzelblätter angenommen. Die Länge (L) ist der Abstand von der Fixierung zum Auge. An der Stelle des Auges haben wir normalerweise zwei Hauptklingen. Dann wird die Breite (b') der Oberseite des Trapezes doppelt so groß wie die Breite (b) eines Blattes

Faktor (K) abhängig vom Breitenverhältnis b'/Bt

Die lineare Trägheitsmoment t.p.v. die Einschränkung ist dann:

${displaystyle {Iv}={frac {Btcdot t^{3}}{12}}}$

und

${displaystyle {E}={Elastizitätsmodul}}$

Angenommen, wir haben am Ort des Auges eine Kraft (P) als Geld für die Verschiebung (y)

${displaystyle {y}={frac {Pcdot L^{3}cdot K}{3cdot Ecdot Iv}}}$

Der Korrekturfaktor (K) ist in der Grafik abzulesen und hängt vom Verhältnis b'/Bt ab.

Bei b'=Bt haben wir eine rechteckige Form und K=1

${displaystyle {y}={frac {Pcdot L^{3}}{3cdot Ecdot Iv}}}$

Bei b'=0 haben wir eine Dreiecksform und K=1,5

${displaystyle {y}={frac {Pcdot L^{3}}{2cdot Ecdot Iv}}}$

Tipp-Power-Methode

Annahmekräfte in der Kopfkraftmethode

Bei der Spitzenkraftmethode gehen wir davon aus, dass die Kraft (Pi) der Klinge (i) durch die Spitze der Klinge übertragen wird. Die Klingen verformen sich nicht gleichmäßig und es entsteht eine Reibungskraft (Pw) zwischen den Klingen.

${displaystyle {Pw}={mu cdot Pi}}$

Diese Annahme wird durch die Verschleißspuren eines Federpakets gestützt. Der Verschleiß liegt an den Spitzen der Klingen. Die Berechnung der Spannungen und Verschiebungen wird bei dieser Methode wesentlich komplizierter. Deshalb wird zur Berechnung des Federpakets oft ein Computerprogramm verwendet. Bei dieser Berechnungsmethode muss daher auch vom Reibungskoeffizienten ausgegangen werden. Beachten Sie, dass sich die Reibung im Laufe der Zeit ändern kann.

Verweise