Die Federsteifigkeit bei Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern, auch Federkonstante oder Federmomentrate genannt, ist ein Maß für die Härte der Metallfeder. Sie gibt an, wie viel Kraft erforderlich ist, die Druckfeder um eine bestimmte Strecke zu komprimieren, die Zugfeder zu dehnen oder die Schenkelfeder zu drehen. Die Federsteifigkeit wird in Newton pro Millimeter (N/mm) und bei Schenkelfedern in Newton Millimeter (Nmm) angegeben.
Mathematisch ausgedrückt wird die Federsteifigkeit (R) durch das Hookesche Gesetz definiert:
Formel Federsteifigkeit / Federkonstante Druckfedern (N/mm)
R=\frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}
Formel Federsteifigkeit / Federkonstante Zugfedern (N/mm)
R=\frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}=\frac{F-F0}{s}
Formel Federsteifigkeit / Federmomentrate Schenkelfedern (Nmm)
R_{M}=\frac{M}{\alpha}=\frac{d^{4}E}{3667Dn}
Formelerklärung:
α = Drehwinkel (°)
d = Drahtdurchmesser (mm)
D = mittlerer Windungsdurchmesser (mm)
E = Elastizitätsmodul (N/mm²) (E-Modul von verschiedenen Federstählen)
F = Federkraft (N)
G = Gleit- und Schubmodul (N/mm²) (G-Modul von verschiedenen Federstählen)
F0 = innere Vorspannkraft
M = Drehmoment (Nmm)
n = Anzahl der federnden Windungen (Stück)
R = Federkonstante (N/mm)
RM = Federmomentrate (Nmm)
s = Federweg (mm)
Eine höhere Federsteifigkeit bedeutet, dass eine größere Kraft erforderlich ist, um die Metallfeder um die gleiche Strecke zu komprimieren, zu dehnen oder zu drehen. Die Federsteifigkeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Material, dem Drahtdurchmesser, dem Außendurchmesser der Metallfeder und der Anzahl der Windungen.
Weitere Informationen
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