Tellerfedern
Tellerfedern sind konische Scheiben aus Federstahl, die durch ihre besondere Geometrie eine große axiale Belastung aufnehmen können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schraubenfedern können Tellerfedern durch ihre Stapelbarkeit individuell angepasst werden, um unterschiedliche Federkennlinien zu erzeugen.
Aufbau und Materialien
Tellerfedern werden nach genormten Standards wie DIN 2093 oder EN 16983 hergestellt. Die wichtigsten Materialien sind:
-
Federstahl: Für hohe Festigkeit und Belastbarkeit.
-
Edelstahl: Ideal für korrosive Umgebungen.
-
Legierte Stähle: Für Anwendungen mit besonderen Anforderungen an die Temperatur- und Ermüdungsbeständigkeit.
Die Dimensionen wie Innen- und Außendurchmesser, Höhe sowie die Materialdicke beeinflussen die Kraft und den Federweg.
Eigenschaften und Funktionsweise von Tellerfedern
Hohe Belastbarkeit
Tellerfedern zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, hohe Kräfte auf kleinstem Raum aufzunehmen. Diese Eigenschaft macht sie besonders geeignet für kompakte Designs.
Stapelbarkeit
Durch die Kombination mehrerer Tellerfedern in Serie oder parallel können spezifische Federkennlinien erzielt werden:
-
Parallelschaltung: Erhöht die Kraftaufnahme.
-
Serienschaltung: Verlängert den Federweg.
- Säule/Paket: Kombination aus Prallel- und Serienschaltung
Lange Lebensdauer
Tellerfedern sind bei optimaler AUslegung für Millionen von Lastzyklen ausgelegt, was sie zuverlässigen Komponenten für dynamische Anwendungen macht.
Anwendungsbereiche von Tellerfedern
Tellerfedern kommen in zahlreichen Branchen und Anwendungen zum Einsatz, darunter:
-
Maschinenbau:
-
Klemmsysteme und Spannvorrichtungen.
-
Axiale Lagerentlastung in rotierenden Maschinen.
- Temperatur- und toleranzbedingter Längenausgleich
-
-
Automobilbau:
-
Kupplungssysteme: Sicherstellung der Kraftübertragung.
-
Stoßdämpfung und Federung.
-
-
Energie- und Windkraftanlagen:
-
Sicherung von Schraubenverbindungen gegen Lockern.
-
Schwingungsdämpfung in dynamischen Systemen.
-
-
Medizintechnik und Robotik:
-
Präzise Positionierung und Kraftsteuerung in Geräten.
-
Auswahl der richtigen Tellerfeder
Wichtige Kriterien
Die Auswahl der passenden Tellerfeder richtet sich nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung. Zu den wichtigsten Kriterien gehören:
-
Belastungsanforderungen:
-
Welche Kraft muss die Feder aufnehmen?
-
Wie groß ist der benötigte Federweg?
-
-
Materialanforderungen:
-
Ist Korrosionsschutz erforderlich?
-
Gibt es hohe Temperatur- oder Ermüdungsbelastungen?
-
-
Baugröße:
-
Wie viel Platz steht für die Feder zur Verfügung?
-
Sollen die Federn gestapelt werden?
-
-
Lebensdauer und Dynamik:
-
Muss die Feder wiederholten Belastungen standhalten?
-
Wie viele Lastzyklen werden erwartet?
-
Normen und Standards
Unsere Standardtellfedern werden nach der EN 16983 bzw. DIN 2096 oder Werksnorm gefertigt. Diese Normen regeln die Geometrie, Materialanforderungen und Belastungsgrenzen, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten. Sonderabmessungen und Sonderwerkstoffe bieten wir nach Ihren spezifischen Anforderungen an.
Die Tellerfedern nach DIN 2093 haben folgende Aussen- bzw Innendurchmessertoleranzen
- Aussendurchmesser: Toleranzfeld h12
- Inndendurchmesser: Toleranzfeld H12
Da/Diin mm |
Zulässige AbweichungDA=Aussendurchmesserin mm |
Zulässige AbweichungDi=Innendurchmesserin mm |
Koaxialität |
|
>3 bis 6 |
0/-0,12 |
+0,12/0 |
0,15 |
|
>6 bis 10 |
0/-0,15 |
+0,15/0 |
0,18 |
|
>10 bis 18 |
0/-0,18 |
+0,18/0 |
0,22 |
|
>18 bis 30 |
0/-0,21 |
+0,21/0 |
0,26 |
|
>30 bis 50 |
0/-0,25 |
+0,25/0 |
0,32 |
|
>50 bis 80 |
0/-0,30 |
+0,30/0 |
0,60 |
|
>80 bis 120 |
0/-0,35 |
+0,35/0 |
0,70 |
|
>120 bis 180 |
0/-0,40 |
+0,40/0 |
0,80 |
|
>180 bis 250 |
0/-0,46 |
+0,46/0 |
0,92 |
|
>250 bis 315 |
0/-0,52 |
+0,52/0 |
1,04 |
|
>315 bis 400 |
0/-0,57 |
+0,57/0 |
1,14 |
|
>400 bis 500 |
0/-0,63 |
+0,63/0 |
1,26 |
Welches Führungsspiel ist zwischen Tellerfeder und Hülse oder Dorn vorzusehen?
Di/Da
|
Spiel nach DIN 2093
|
Unsere Empfehlung Spiel
|
|
bis 16 |
0,2 |
0,15 |
|
>16-20 |
0,3 |
0,20 |
|
>20 bis 26 |
0,4 |
0,25 |
|
>26 bis 31,5 |
0,5 |
0,30 |
|
>31,5 bis 50 |
0,6 |
0,40 |
|
>50 bis 80 |
0,8 |
0,60 |
|
>80 bis 140 |
1,0 |
0,75 |
|
140 bis 250 |
1,6 |
1,20 |
|
250 bis 660 |
-- |
2,60 |
Die Werte beziehen sich als Differenz zum Durchmesser.
Welcher Unterschied besteht zwischen der konventionellen Tellerfeder und der Tellerfeder Clover®Dome?
Die Tellerfeder Clover®Dome ist eine konisch geformte Tellerfeder mit gezielt eingebrachten Materialreduzierungen am Innen- und Aussendurchmesser die ein gleichmäßig umlaufendes Materialband ergeben und hohe Einfederungen erlauben.
Die Tellerfeder Clover®Dome hat eine Bauhöhe ca. 10% vom Aussendurchmesser während die Standard Tellerfeder nur ca. 3% Bauhöhe vom Aussendurchmesser hat. Man erreicht bei der Tellerfeder Clover®Dome deshalb eine 2- bis 3-fache höhere Einfederung als bei einer konventionellen Tellerfeder. Das Resultat ist zwar eine geringfügig niedrigere Federrate als bei der konventionellen Tellerfeder aber sie ist signifikant höher als bei einer Druckfeder. Alle Clover®Dome Tellerfedern wurden bei der Herstellung gesetzt und dürfen bis auf Blocklänge belastet werden. Bei Kompression um ca. 75% kehrt die Feder auf die ursprüngliche länge zurück. Die Tellerfeder kann für statische Zwecke auch auf Planlage komprimiert werden. Verschiedene Weg-Kraft-Kurven je nach Verhältnis Hubhöhe/Materialdicke. Die entstandenen Kanten werden nach dem Feinstanzen spannungsfrei wärmebehandelt, werden gerundet und die Oberfläche wird bearbeitet um höchste Qualität zu erreichen.
Wie ist der Einfluß der Reibung auf die Kraft bei der Tellerfedersäule?
Eine Vielzahl von Einflüssen wie Oberflächenrauhigkeit, Kantenrundung, Schmiermittel etc. lassen eine genaue Bestimmung der Reibung nicht zu.
Erfahrungswerte mit den unterschiedlichen Federgrößen ergeben folgenden Kraftverlust durch Reibung zwischen Einfederungs- und Ausfederungskräften. (Hysteresis)
1-fach Schichtung --> +-2...3%
2-fach parallel Schichtung --> +-4...6%
3-fach parallel Schichtung --> +-6...9%
4-fach parallel Schichtung --> +-8...12%
5-fach parallel Schichtung -->+-10-15%
Was ist die Länge L1 der Tellerfeder?
Die Länge L1 ist 75% des möglichen Weges der Tellerfeder und darf in der Regel nicht unterschritten werden.
Bauhöhentoleranzen in der DIN 2093 für Tellerfedern
TF Gruppe |
t Materialdicke |
L0 Toleranz |
|
1 |
< 1,25 |
+ 0,10/ -0,05 |
|
> 1,25 - 2,0 |
+ 0,15/ -0,08 |
|
|
2 |
> 2,0 - 3,0 |
+ 0,20/ -0,10 |
|
> 3,0 - 6,0 |
+ 0,30/ -0,15 |
|
|
3 |
> 6,0mm - 14,0mm |
+/ - 0,3 |
Kugellagertellerfedern
Was ist bei der Schichtung von Kugellagertellerfedern, nicht geschlitzt zu beachten?
Tellerfedern für Kugellager, nicht geschlitzt, haben eine ausgeprägte degressive Federkennlinie. Darum ist es nicht empfehlenswert, wechselsinnig geschichtete Tellerfedernsäulen einzusetzen. Um größere Kräfte zu erreichen, kann man diese Tellerfedern jedoch gleichsinnig schichten; wobei der dabei auftretende Reibungseffekt zwischen Ein- und Ausfederung (Hysteresis) berücksichtigt werden sollten.