Zum Inhalt springen

Federkonstante einer zylindrischen Druckfeder

Hvor stiv er denne fjeder — hvor mange N skal der til for at trykke den 1 mm sammen?

Antwort: Mange finmekaniske mekanismer — låse, ure, instrumenter, spændeanordninger — bruger små cylindriske trykfjedre. Beregneren finder fjederkonstanten k (kraft pr. mm sammentrykning) ud fra trådtykkelse, spolens middeldiameter, antal aktive vindinger og materialets forskydningsmodul.

Formel

k = (G × d⁴) / (8 × D³ × n)

G er materialets forskydningsmodul (ca. 81.500 N/mm² for almindeligt fjederstål jf. EN 10270-1, ca. 69.000 N/mm² for rustfrit fjederstål og ca. 43.100 N/mm² for fosforbronze), d er trådtykkelsen, D spolens middeldiameter og n antal aktive vindinger (DS/EN 13906-1, tidligere DIN 2089).

Symbole und Einheiten in der Formel
SymbolBedeutungEinheit
gMateriale (forskydningsmodul G)N/mm²
dTrådtykkelsemm
dmSpolens middeldiametermm
nAntal aktive vindingerstk
=Fjederkonstant kN/mm

Gültigkeit und Quelle

Quelle
DS/EN 13906-1 (cylindriske trykfjedre)

Rechenbeispiel

Die eigenen Standardwerte des Rechners sind eingesetzt. Die Zahlen sind mit genau der Formel berechnet, die das Werkzeug verwendet.

Sat ind

  • Materiale (forskydningsmodul G)81.500 N/mm²
  • Trådtykkelse1 mm
  • Spolens middeldiameter10 mm
  • Antal aktive vindinger8 stk

Geber

  • Fjederkonstant k1,273 N/mm

Der Rechner selbst ist gesperrt

Lege einen kostenlosen Zugang an, um alle Artikel, Rechner, Vorlagen und das Sortiment freizuschalten — und Zugriff auf Quizze und Klassen zu erhalten. Es dauert unter einer Minute: Name, E-Mail und ein Passwort. Keine Zahlungskarte.

Willst du zuerst etwas ausprobieren? Sieh, was du ohne Konto nutzen kannst — der Junior-Bereich, das Lexikon, die Videos und mehr.

Sådan bruger du den

Fjedre i låse, instrumenter og spændeanordninger skal give en bestemt kraft ved en bestemt sammentrykning. Beregneren regner fjederkonstanten ud fra tråd, diameter og vindinger.

Schritt für Schritt

  1. Vælg materialet.
  2. Mål trådtykkelsen med mikrometer.
  3. Mål middeldiameteren (ydre diameter minus trådtykkelse).
  4. Tæl de aktive vindinger (de to slutvindinger tæller ikke).

Typische Fehler

  • At bruge ydre diameter i stedet for middeldiameter.
  • At tælle slutvindingerne med.
  • At glemme at trådtykkelsen indgår i fjerde potens.

Beispiele aus dem Alltag

Fjeder til en spændeanordning

Fjederstål 1,0 mm tråd, middeldiameter 10 mm og 8 aktive vindinger.

Materiale (forskydningsmodul G)
Fjederstål, patenteret-trukket (EN 10270-1)
Trådtykkelse
1 mm
Spolens middeldiameter
10 mm
Antal aktive vindinger
8 Stk

Es bedeutet: Fjederkonstanten er 1,273 N/mm. 5 mm sammentrykning giver altså ca. 5 gange den kraft.

Lille rustfri fjeder i en lås

En rustfri fjeder med 0,5 mm tråd, middeldiameter 5 mm og 10 aktive vindinger.

Materiale (forskydningsmodul G)
Rustfrit fjederstål (EN 10270-3)
Trådtykkelse
0,5 mm
Spolens middeldiameter
5 mm
Antal aktive vindinger
10 Stk

Es bedeutet: Fjederkonstanten er 0,431 N/mm.

Faustregel

Lidt tykkere tråd giver meget stivere fjeder: 10 % tykkere tråd giver ca. 46 % stivere fjeder.

So überprüfst du die Antwort

Dobbelt så mange vindinger giver halv fjederkonstant.