Parabelfeder

Eine Parabelfeder ist eine Sonderbauform der Blattfeder.

Ihr Querschnitt ändert sich über die Länge so, dass an allen Stellen die gleiche (Biege-)Spannung besteht. Damit ist das Material optimal ausgenutzt. Alle Querschnitte sind theoretisch gleich, keiner mehr oder weniger als die anderen beansprucht.<ref group="An">Die Schubspannung ist über die Federlänge nicht konstant, ist aber gegenüber der Biegespannung vernachlässigbar klein.</ref>

Einlagige Blattfeder als Parabelfeder[Bearbeiten]

In die Biegespannung geht als Kenngröße des Querschnittes dessen Widerstandsmoment gegen Biegung <math>W_\text{ax}</math>ein. Dieses ist u. a. eine Funktion der Höhe <math>h</math> des Querschnitts (bzw. der Dicke des Federblattes). Bei der Parabelfeder wird deren Dicke über ihre Länge so variiert, dass die Biegespannung über die Länge konstant ist (die Breite <math> b </math> bleibt konstant, bei einer Trapezfeder wird diese variiert).

Datei:Beam Cantilevered Load end.png

Bei der bestimmungsgemäßen Anwendung stellt die Blattfeder einen doppelten Kragträger (s. Abbildung, nicht verdoppelter Kragträger) dar: Sie ist in der Mitte eingespannt und an den Enden greift je eine gleich große Kraft <math> P </math> quer an. Das Biegemoment <math>M_b</math> wächst von null an den Enden linear mit dem Abstand <math>l</math> von den Enden bis zur Mitte:

Die vom Biegemoment verursachte Biegespannung <math> \sigma_b</math> in den Querschnitten des Trägers (der Feder) lautet:

<math> \sigma_b = \frac{M_b}{W_\text{ax}}</math>

<math>W_\text{ax}</math> ist das axiale Widerstandsmoment in einem Querschnitt des Trägers (der Feder). Es wirkt beim Biegen:

<math> b </math> und <math> h </math> sind die Breite bzw. die Dicke des Trägers (des Federstabes) in Abhängigkeit von <math> l </math> (Abstand der Querschnittsfläche vom Federende)

<math> \sigma_b = \frac{P \cdot l \cdot 6}{b \cdot h^2 }</math>

Die Biegespannung ist über die ganze Länge L konstant, wenn das Verhältnis <math> \frac{ l }{ h^2 }</math> konstant ist.
<math> h </math> ändert sich gemäß einer Parabel: <math>h = h(l^2)</math>.<ref group="An">Theoretisch ist die Federdicke an den Enden Null. Für die Einleitung der Kräfte ist Material erforderlich, je ein kurzer Endbereich hat eine Mindestdicke.</ref> Daher stammt die Bezeichnung Parabelfeder. Zudem haben der Graph einer Parabel und die Feder symmetrische Form über ihre Mitten.

Mehrlagige Blattfeder als Parabelfeder[Bearbeiten]

Aus der Praxis sind vorwiegend mehrlagige Parabelfedern bekannt. Jedes Einzelblatt hat gleich wie die oben beschriebene einlagige Parabelfeder über die Länge variable Dicke.<ref>buer-kg.de: Angebot einer drei- und einer zweilagigen Parabelfeder, inkl. Fotos</ref>

Anmerkung[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]