Was ist eine Zugfeder?
Zugfedern sind Federn mit der Eigenschaft, sich hauptsächlich durch eine Zugkraft auszudehnen und zusammenzuziehen.
Es handelt sich um eine Federart, die durch spiralförmiges Aufwickeln langer Drähte hergestellt wird, und die nach den Druckschraubenfedern die zweithäufigste Verwendung findet. Da sie dicht gewickelt sind und keine Lücken zwischen den Windungen aufweisen, können sie auf relativ kleinem Raum eine starke Zugkraft erzeugen.
Dies ermöglicht die Übertragung großer Kräfte auf kleinem Raum. Außerdem können sie durch Variation der Drahtstärke und des Spulendurchmessers in verschiedene Formen gebracht werden, wodurch sie sich für unterschiedliche Anwendungen eignen.
Allerdings reagieren sie in erster Linie auf Zugkräfte, haben aber in Druckrichtung nur einen begrenzten Widerstand. Sie müssen in der richtigen Richtung verwendet werden, da die Gefahr einer Verformung oder Beschädigung besteht, wenn die Kräfte in der falschen Richtung aufgebracht werden. Weitere wichtige Faktoren sind die Eigenschaften des Materials und seine Elastizitätsgrenzen.
Anwendungen für Zugfedern
Zugfedern werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um ihre starke Zugkraft zu nutzen. Nachstehend sind die Anwendungen für Zugfedern aufgeführt:
1. Motorräder und Fahrräder
Seitenständer für Motorräder und Fahrräder sind Bauteile, die zur Stabilisierung des Fahrzeugs im Stillstand dienen. Einige Seitenständer verfügen über einen Mechanismus zum Verstauen des Ständers, wenn er hochgeklappt ist. Häufig werden Zugfedern verwendet, um dieses Verstauen zu erleichtern.
2. Haushaltsprodukte
Zugfedern werden in Haushaltsgeräten und Möbelschubladen verwendet. Sie ermöglichen es, dass Türen und Schubladen Energie speichern, wenn sie geschlossen sind, und unterstützen so den reibungslosen Betrieb. Sie werden auch in den Mechanismen von Sofas und Betten verwendet, die ein Zurücklehnen und Aufklappen ermöglichen.
3. Sportgeräte und Spielzeug
In Sport- und Fitnessgeräten werden Zugfedern zur Steuerung bestimmter Funktionen eingesetzt. Sie werden häufig zur Steuerung der Einstellteile von Trainingsgeräten oder der beweglichen Teile von Sportgeräten verwendet. Trainingsgeräte wie Expander sind Beispiele für Anwendungen.
Manchmal werden sie auch für die beweglichen Teile von Spielzeug und Modellen verwendet. Sie werden häufig in den Auslösemechanismen von Flugzeug- und Fahrzeugmodellen verwendet.
Funktionsweise der Zugfedern
Das Prinzip der Zugfedern beruht auf der Eigenschaft der elastischen Verformung durch die spiralförmige Wicklung des Drahtes. Sie reagiert auf Zugkräfte, und die mit ihren Eigenschaften verbundenen Prinzipien sind die elastische Verformung und das Hookesche Gesetz. Wenn eine Zugfeder einer äußeren Zugkraft ausgesetzt wird, dehnt sich der Draht aus und verformt sich.
Diese Verformung ist vorübergehend, und wenn die äußere Kraft entfernt wird, versucht die Feder, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Dieses Verhalten wird als elastische Verformung bezeichnet. Die elastische Verformung folgt dem Hooke’schen Gesetz.
Das Hooke’sche Gesetz ist ein Grundsatz, der besagt, dass die Kraft auf eine Feder proportional zu ihrer Auslenkung ist. Durch Multiplikation der Auslenkung mit der Federkonstante lässt sich die gespeicherte Kraft ermitteln. Zugfedern können wiederholt elastisch verformt werden, solange die Elastizitätsgrenze des Werkstoffs nicht überschritten wird.
Wird die Elastizitätsgrenze jedoch überschritten, kann es zu einer dauerhaften Verformung oder zum Bruch kommen. Es ist wichtig, den geeigneten Werkstoff auszuwählen und dabei die Elastizitätsgrenzen bei der Auswahl und Auslegung zu berücksichtigen.
Auswahl einer geeigneten Zugfeder
Bei der Auswahl einer Zugfeder sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen:
1. Werkstoff
Der Werkstoff der Zugfeder beeinflusst die Festigkeit und Haltbarkeit der Feder. Häufig verwendete Werkstoffe sind Stahl und Edelstahl. Der gewählte Werkstoff sollte mit der Belastung und den Umgebungsbedingungen, denen die Feder ausgesetzt ist, übereinstimmen.
2. Federkonstante
Die Federkonstante ist ein Koeffizient, der den Weg und die Kraft einer Feder beschreibt. Je höher die Federkonstante ist, desto größer ist die Kraft bei gleichem Weg. Es ist notwendig, die für die Anwendung erforderliche Spannung und Auslenkung zu berücksichtigen und eine geeignete Federkonstante zu wählen.
3. Form der Spitze
Die Form der Spitze einer Zugfeder hat Einfluss auf ihre Installation und Anwendung. Hakenförmige Federspitzen sind einfacher zu montieren, während kugelförmige oder andere Formen für bestimmte Anwendungen besser geeignet sein können. Bei der Wahl der Spitzenform ist es wichtig, die Montagemethode und die Wechselwirkung mit den auf sie wirkenden Teilen zu berücksichtigen.
4. Freie Länge
Die freie Länge bezieht sich auf die Länge einer Feder im unbelasteten Zustand. Da verschiedene Anwendungen unterschiedliche Federlängen erfordern, sollten bei der Wahl der freien Länge die Konstruktionsmaße und der für die Integration verfügbare Platz berücksichtigt werden. Es ist wichtig, die freie Länge so zu wählen, dass sie nicht übermäßig gestaucht oder gedehnt wird.