Tellerfeder als Spezialisten unter den Federn
In der Technik sind Tellerfedern die absoluten Spezialisten unter den Federn. Sie sehen unscheinbar aus, sind flach und geben unter axialer Belastung nach. Nach der Belastung gehen diese Bauteile wieder in den ursprünglichen Zustand zurück. Fachlich gesagt: Die Tellerfeder verhält sich elastisch zurückstellend. Deshalb sind Tellerfedern bestens geeignet für kleine und große Federkräfte bei minimalen Federwegen und geringen Bauraumverhältnisse.
Tellerfedern gibt es mit Außendurchmesser 6,0 mm bis sogar 800 mm.
Für Spezialanwendungen lassen sich auf Basis der genormten Ausführung die unterschiedlichsten Ausführungen herstellen.
Einsatzfall
Der Einsatzbereich ist recht vielfältig. Man findet die Federn bei:
Die Federn werden überall eingesetzt, wo auf optimalen Raum große Kräfte sicher abgefangen werden müssen. In der Automobilindustrie werden sogar spezielle Tellerfeder bei Kupplungen verwendet.
Federtypen
Federn und
Scheiben werden allgemein nach ihrer inneren Belastung unterteilt.
Die Tellerfeder gehört in die Gruppe der Biegefeder – es sind sozusagen scheibenförmige Biegefedern. Die Tellerfeder besteht aus einer kegelförmigen Ringschale, die in Achsrichtung belastbar ist. Sie kann ruhend, als auch schwingend beansprucht werden. Belastet wird die Tellerfeder über den unteren Außenrand und den oberen Innenrand.
Norm DIN 2093
Tellerfedern sind nach DIN 2093 festgelegt. Hier wird unterschieden zwischen Reihe A und B. Die technischen Daten kann man anhand dem Norm-Datenblatt sowie in einem Tabellenbuch für Metall ermitteln. Grundsätzlich sind Tellerfedern bezüglich der Tellerdicke nach in 3 Gruppen unterteilt:
- Gruppe 1: < 1,25mm. Herstellung ist gestanzt und kaltgeformt wie Gruppe 2.
- Gruppe 2: 1,25 bis 6mm.
- Gruppe 3: > 6+ bis 14mm. Diese Tellerfedern haben vorgesehene Auflageflächen.
Ferner lassen sich Tellerfedern je nach gewünschter Kennlinie beschaffen.
Dies ist im Punkt "Federkennlinie" kurz erörtert.
Bestellangabe
Benannt wird die Tellerfeder folgendermaßen "Tellerfeder DIN 2093 - A 18 GR 1"
- A bedeutet "Reihe A"
- Außendurchmesser 18 mm
- mit Innendurchmesser 9,2 mm
- Die Tellerdicke beträgt 1mm
- Die angespannte Höhe, also die Bauhöhe, beträgt 1,4 mm
- Der Federweg beträgt 0,3mm
- Die Federkraft 1250 N. D.h. ca. 127 Kg Gewichtskraft.
- GR 1 bedeutet Gruppe 1 mit Tellerdicke bis 1,25mm.
Federkennline
Die Federkennlinie (Kraft-Weg-Diagramm) einer Tellerfeder zeigt 3 Arten von Kennlinien:
- Reihe A ist nahezu linear
- Reihe B ist leicht degressiv
- Reihe C ist degressiv
- Die unterschiedlichen Kennlinien ergeben sich durch geringere Tellerdicken von A nach C.
Zudem ergeben sich auch unterschiedliche Federkräfte und Federwege, die die Hersteller gemäß der Norm 2093 einhalten.
Z.B. hat eine 18er Tellerfeder diese Werte:
- Reihe A: 1250 N und 0,3mm Federweg
- Reihe B: 566 N und 0,38mm Federweg
Material
Angeboten werden Tellerfedern üblicherweise in Stahl nach DIN 17221 oder 17222. In korrosionsbeständiger Ausführung meist phophatiert und geölt. Aber andere Materialien bieten die Hersteller ebenso an. Für Standardanwendungen genügen die Materialien Ck 67 oder 50CrV4 nach DIN 2093. Standardkorrosionsschutz ist zinkphosphatiert und geölt.
Leitfaden zum Bestimmen der Tellerfeder
Um eine Tellerfeder zu bestimmen und werden diese relevanten Informationen benötigt:
- Der verfügbare Einbauraum: Lassen sich die Tellerfedern einbauen?
- Die Belastung statisch / dynamisch
- Die gewünschte Federcharakteristik gemäß der Gruppenanordnung.
- Die Lastwechselzahl
- Die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Korrosionsschutz)
- Das Material (wie Antimagnetismus)
- Welche unterschiedlichen Einfederungen sind notwendig?
- Die Lebensdauerabschätzung?
- Kann die Berechnung auf dem Online-Programm des Herstellers getätigt werden?
Federcharakteristik
Meistens werden Tellerfedern in geschichteten Anordnungen zusammengestellt, da eine einzelne nicht ausreicht.
Unterschieden wird hier zwischen:
- Federpaket. Gleichsinnig geschichtet. Die Federkennlinie wird bei gleichen Federweg steiler.
- Federsäule. Gegensinnig geschichtet. Die Federkennlinie wird bei gleichen Federweg flacher.
Einbautipp
Um eingebaute Teile gegen Rutschen zu verhindern, sollten Tellerfedern unter Vorlast von ca. 15 % der Federkraft eingebaut werden.
Um die Reibung bei Federpakten und Federsäulen möglich gering zu halten, können diese Richtlinien beachtet werden:
- Schmierung zwischen den Tellerfedern. Fett vorsehen!
- Möglichst kleine Länge der geschichteten Pakete oder Säulen vorsehen.
- Möglichst große Tellerfederaußendurchmesser wählen.
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