Vor der Auslegung der Zugfeder muss geklärt werden, ob es sich bei der vorgesehenen Beanspruchungsart um eine statische oder um eine dynamische Beanspruchung handelt.

Für dynamische Beanspruchungen von Zugfedern können keine allgemeingültigen Dauerfestigkeitswerte angegeben werden, da an den Biegestellen der Ösen zusätzliche Spannungen auftreten können, die zum Teil über die zulässigen Spannungen hinausgehen. Zugfedern sollten daher möglichst nur statisch beansprucht werden. Wenn sich eine dynamische Beanspruchung nicht vermeiden lässt, sollte man auf angebogene Ösen verzichten und eingerollte bzw. eingeschraubte Endstücke einsetzen. Bei dynamischer Beanspruchung von Zugfedern ist ein Lebensdauertest unter späteren Einsatzbedingungen wichtig. Eine Oberflächenverfestigung durch Kugelstrahlen ist wegen der eng aneinander liegenden Windungen nicht oder nur mit großem Aufwand durchführbar.

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Statische Beanspruchung Zugfeder

Zeitlich konstante (ruhende) Belastung, bzw. zeitlich veränderliche Belastung mit weniger als 10 000 Hüben insgesamt oder kleinen Hubspannungen (τh = τ2 – τ1) bis 0,1 x Dauerhubfestigkeit (τkh = τk2 – τk1).

Dynamische Beanspruchung Zugfeder

Als dynamische Beanspruchung bei Federn gilt, zeitlich veränderliche Beanspruchungen mit mehr als 10 000 Lastwechseln oder Hubspannungen (τh) über 0,1 x Dauerhubfestigkeit (τkh) bei konstanter und veränderlicher Hubspannung.

Die vorhandene Schubspannung wird wie folgt ermittelt.

Schubspannung aus Kraft: $\tau=\frac{8DF}{\pi d^{3}}$

Schubspannung aus Weg: $\tau=\frac{Gds}{\pi nD^{2}}$

Für die dynamische Beanspruchung muss wegen der Spannungserhöhung die korrigierte Hubspannung berechnet werden.

Korrigierte Schubspannung: $\tau_{{k}}=k\tau$

Korrigierte Hubspannung: τkh = τk2 – τk1

Wobei für k gilt (nach Bergsträsser):

$k=\frac{\frac{D}{d}+0,5}{\frac{D}{d}-0,75}$

Mit dem Spannungskorrekturfaktor k, der vom Wickelverhältnis (Verhältnis von mittlerem Durchmesser zur Drahtstärke) der Feder abhängt, kann die höchste Spannung annähernd ermittelt werden.

Zulässige Spannung: $\tau_{{zul}}=0,45 \cdot R_{{m}}$

Mindestzugfestigkeitswerte Federwerkstoffe $R_{{m}}$

Die vorhandene maximale Spannung τn beim größten Federweg sn wird der zulässigen Spannung gleichgesetzt. Um jedoch Relaxation zu vermeiden, sollte in der Praxis nur 80 % dieses Federweges ausgenutzt werden.

$s_{{2}}=0,8\cdot s_{{n}}$