Die Federkonstante beschreibt bei Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern die Kraftzunahme im Bezug zum Federweg, bzw. bei Schenkelfedern im Bezug zu Drehwinkel. Sie wird auch als Federrate, Federhärte oder Federsteifigkeit benannt und definiert die Härte einer Feder. Mit der Federkennlinie wird der Verlauf einer Federkonstante dargestellt. Ist die Federkonstante linear, d.h. die Kraft vergrößert sich gleichmäßig mit der Belastung der Feder, dann verläuft die Federkennlinie geradlinig (b.). Nimmt die Kraft mit zunehmender Belastung dagegen überproportional zu oder unterproportional ab, dann spricht man von einer progressiven (a.) oder degressiven (c.) Federkennlinie.

 

Federkennlinien
Federkennlinien

Somit gilt für die Federkonstante bei gerader Federkennlinie:

Druck- und Zugfedern

R = \frac{F2-F1}{s2-s1}

Schenkelfedern

R = \frac{M2-M1}{\alpha2-\alpha1}

 

Formeln zur Berechnung der Federkonstante für Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern:

Formel Federkonstante Druckfedern (N/mm) (Formelsammlung Druckfedern)

R=\frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}

Formel Federkonstante Zugfedern (N/mm) (Formelsammlung Zugfedern)

R=\frac{Gd^{4}}{8D^{3}n}=\frac{F-F0}{s}

Formel Federmomentrate Schenkelfedern (Nmm) (Formelsammlung Schenkelfedern)

 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)

Zugversuch Metallfedern- © Von Menner - Wikipedia
Zugversuch – © Von Menner – Wikipedia

 

Die Federkonstante kann jedoch auch durch einen Zugversuch ermittelt werden. Dabei wird die Feder mit bestimmten Kräften auseinandergezogen und jeweils der Federweg gemessen. Dieser Zugversuch sollte jedoch mit mehreren Kräften gemacht werden, um ein genaues Messergebnis zu erhalten.

 

 

 

 

Weitere Informationen

Federkonstante berechnen