Kernparameter und Darstellungsmethoden konischer Federn
Die Spezifikationen von Kegelfedern (allgemein bekannt als Turmfedern) müssen durch die folgenden Schlüsselparameter klar ausgedrückt werden:
Durchmesserparameter: Durchmesser des großen Endes (D) und Durchmesser des kleinen Endes (d), typischerweise mit einer Toleranz von ±0,1 mm (siehe GB/T 1239.2-2009). Beispielsweise weist eine Feder mit D=30mm und d=15mm auf einen erheblichen Unterschied im Durchmesser zwischen den beiden Enden hin, was für Anwendungen geeignet ist, die eine allmähliche Kompression erfordern.
Freie Höhe (H₀): Die Gesamthöhe im unbeladenen Zustand, üblicherweise im Bereich von 10-200 mm. Eine Feder mit H₀=50mm eignet sich für platzbeschränkte Puffervorrichtungen.
Drahtdurchmesser (t): Der Durchmesser des Federdrahtes, im Allgemeinen 0,5–10 mm, der sich direkt auf die Steifigkeit auswirkt. Mit jeder Vergrößerung des Drahtdurchmessers um 1 mm erhöht sich die Belastbarkeit um ca. 15 % (gemäß der 5. Auflage des *Mechanical Design Handbook*).
Effektive Spulen (n): Typischerweise 3–15 Spulen; Mehr Windungen führen zu einer weicheren Elastizität.
Spezifikationen und Industriestandards
Spezifikationsformat: Das Industriestandardformat ist „D×d×H₀×t×n-Materialqualität“. Beispiel: 30×15×50×2×8-60Si2MnA, was auf eine Kegelstumpffeder mit einem großen Ende von 30 mm, einem kleinen Ende von 15 mm, einer freien Höhe von 50 mm, einem Drahtdurchmesser von 2 mm, 8 Windungen und einem Material aus 60Si2MnA hinweist.
Materialauswahl:
60Si2MnA (Szenarien mit hoher -Belastung, zulässige Spannung bis zu 980 MPa)
Edelstahl 304 (korrosionsbeständig, zulässige Spannung 620 MPa)
Phosphorbronze (Leitfähigkeitsanforderungen, Elastizitätsmodul 110 GPa)
Erweiterte Anwendungen und Vorsichtsmaßnahmen
Nicht-standardmäßige Anpassung: Für Designs mit variabler Steifigkeit kann das Konizitätsverhältnis (D/d) angepasst werden. Wenn beispielsweise D/d=2.5 gilt, ist die Feder zunächst nachgiebig und wird später steifer.
Installationsempfehlungen: Kegelstumpffedern müssen mit einer Führungswelle verwendet werden, um Ausfälle aufgrund ungleichmäßiger Belastung zu vermeiden. Ein Radialspiel von 0,5–1 mm wird empfohlen. Lebensdauertest: Gemäß der Norm JB/T 7366-2015 sollte die Verformung einer 60Si2MnA-Feder nach 2 Millionen Zyklen kleiner oder gleich 5 % sein.
