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BELLEVILLETellerfeder - Berechnungsprogramm
T e l l e r f e d e r n u n d S p a n n e l e m e n t e G m b H
Bitte beachten Sie:
Im Jahre 1861 wurde Julien - Francoise Belleville ein Patent über eine Federerteilt, die die Gestalt einer kegelförmigen Ringschale hatte und beiverhältnismäßig kleinem Federweg sehr große axiale Kräfte aufnehmen konnte.Das Konstruktionsprinzip dieser Feder entsprach bereits der heute in Deutschland genormten Tellerfeder.
Tellerfedern sind heute in vielen Anwendungen unentbehrlich geworden.Überall dort, wo große Kräfte bei kleinem Federweg gefordert werden, ist derEinsatz von Tellerfedern prädestiniert. Auch sicherheitsrelevante Anwendungenwerden hiermit zuverlässig abgedeckt. Mubea fertigt seit mehr als siebenJahrzehnten technische Federn und war mit Mut zum Fortschritt und weitreichender Investitionsplanung auch maßgebend an der Entwicklung von Tellerfedern beteiligt, welche auch allerhöchsten Qualitätsansprüchen genügen.
Dass Entwicklung bei Mubea ein immer fortschreitender Prozeß ist, beweistauch das Ihnen jetzt vorliegende Berechnungsprogramm BELLEVILLE.
Wir hoffen, damit unseren Kunden ein Hilfsmittel an die Hand zu geben, mitdem die Auswahl der optimalen Feder aus dem umfangreichen Mubea-Angebotwesentlich erleichtert wird.
Alle Rechte an dem Berechnungsprogramm BELLEVILLE, insbesondere das Rechtder Vervielfältigung, behält sich die Mubea Tellerfedern und SpannelementeGmbH vor.
Trotz sorgfältiger Prüfung des Programms, können wir keine Gewähr für diedamit ausgeführten Berechnungen übernehmen.
- 1 -
Installation und Starten von BELLEVILLE
Hardware- Voraussetzungen S. 3
Software-Voraussetzungen S. 3
Installation S. 3
Programmbeschreibung
Programmstart S. 4
Eingabezellen S. 4
Sprache S. 4
Einheiten S. 5
Teile / Zeichn. Nr. S. 5
Projekt S. 5
Tellerfederabmessung S. 5
Federauswahl S. 5
Standard / Extra S. 5
Kopieren S. 6
Federsäule S. 7
Lastpunkte S. 8
Randspannungen S. 8
Spezifikation S. 9
Lebensdauer S. 9
Warnungen S. 10
Lebensdauer löschen S. 10
statische Beanspruchung S. 11
Bemerkungen S. 11
Diagramm S. 11
Setzverlust S. 11
Inhaltsverzeichnis
- 2 -
Hardware-Voraussetzungen
Software-Voraussetzungen
Installation
Zur Verwendung von BELLEVILLE benötigen Sie die folgende Hardware:
- CD-ROM-Laufwerk
- Mindestens 4 Megabyte (MB) Arbeitsspeicher
- 1 MB freien Festplattenspeicher
Da BELLEVILLE als eine Microsoft Excel für Windows® Applikation angelegtist, muß folgende Software auf Ihrem PC installiert sein:
- Microsoft Windows, Version 95 oder höher
- Microsoft Excel für Windows
Da das Tabellenkalkulations-Programm EXCEL bei unseren Kunden heute schonzum Softwarestandard gehört, haben wir uns entschlossen das neue, Ihnenjetzt vorliegende Tellerfeder-Berechnungsprogramm als EXCEL-Applikationanzubieten.
Die Installation ist denkbar einfach: Kopieren Sie den Inhalt der beigefügtenCD-ROM mit Hilfe des Dateimanagers in ein beliebiges Verzeichnis auf IhreFestplatte. Um später ein versehentliches Ändern der Datei zu verhindern,wählen Sie im Dateimanager im Menü Datei unter Eigenschaften... dasDateiattribut Schreibgeschützt.
Installation und Starten von BELLEVILLE
- 3 -
Programmstart
Eingabezellen
Sprache
BELLEVILLE ist in einer Excel Arbeitsmappe abgelegt. Nach dem Öffnen derDatei belville.xls ist das Arbeitsblatt „Programm“ aktiv. Der Bildschirm solltedann wie in der folgenden Abbildung dargestellt aussehen:
Das Arbeitsblatt „Programm“ ist bereits so formatiert, daß es als Datenblattfür Ihre Dokumentation ausgedruckt werden kann.
Dieses Arbeitsblatt beinhaltet alle notwendigen Eingabezellen undBerechnungen. Die Eingabezellen sind gelb unterlegt. Alle anderen Bereichedes Arbeitsblattes sind gesperrt, so daß ein unbeabsichtigtes Überschreibenausgeschlossen ist.
Die Eingabezellen werden durch einen Mausklick aktiviert. Bereits bestehendeEinträge können einfach überschrieben werden.
Durch die Option Sprache haben sie die Auswahl zwischen drei Sprachen mitdenen Ihr Arbeitsblatt beschriftet wird. Wobei
1 für deutsch
2 für englisch
3 für französisch steht.
Tragen Sie die entsprechende Ziffer in das dafür vorgesehene Feld ein. Nachdem Verlassen dieser Eingabezelle werden alle Einträge auf dem Arbeitsblattin der gewählten Sprache angezeigt.
Programmbeschreibung
Geben Sie hier IhreTeilenummer undProjektnamen an.
Tragen Sie hier IhrenNamen und Datum ein.
Eingabe derFederabmessung
Wählen Sie hier diegewünschte Sprache.
Hier können Siezwischen demmetrischen undangelsächsischenEinheitensystemumschalten.
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Einheiten
Teile / Zeichn. Nr.Projekt
Tellerfederabmessung
Federauswahl
Standard / Extra
Zur Anpassung Ihres Berechnungsblattes an das angelsächsische f p s- Systemgeben Sie in das gekennzeichnete Auswahlfeld eine 2 ein.
In den Feldern Teile / Zeichn. Nr. und Projekt können Sie für Ihre Archivierungdie Zeichnungsnummer und den Projektnamen Ihrer Konstruktion eintragen.Standardmäßig wird von dem Programm die Mubea - Bestellnummer derausgewählten Tellerfeder eingetragen.
In dem Bereich Tellerfederabmessungen werden alle relevanten Abmessungender Feder angegeben. Hierbei können Sie alle Maße individuell verändern.Vielfach ist es jedoch sinnvoll eine Feder aus dem umfassenden MubeaTellerfederprogramm auszuwählen.
Aktivieren Sie dazu die Tabelle Standard oder Extra, indem Sie im Register amunteren Bildschirmrand auf das Blatt Standard bzw. Extra klicken.
Die Standardabmessungen beinhalten DIN - Federn, welche wir i. d. R. sofortaus unseren Lagerbeständen liefern können. In den Extraabmessung sind allebestehenden Sonderabmessungen nach der Mubea - Werksnorm verzeichnet.
Zur Erleichterung der Federauswahl sind für unterschiedliche Einfederungensowohl Kraft und Weg als auch die jeweiligen Randspannungen angegeben.
- 5 -
Bewegen Sie den Mauszeiger in die Zeile der gewünschten Federabmessung.Klicken Sie hier in eine beliebige Zelle. Durch Betätigen des Schalters Kopierenwerden die ausgewählten Daten in das Berechnungsblatt kopiert.
Mit dem Befehl Kopieren wechselt BELLEVILLE automatisch wieder in dasBerechnungsblatt.
Kopieren
Klicken Sie hier um diegewählteFederabmessung in dasBerechnungsblatt zukopieren.
Um eine Federauszuwählenaktivieren Sie eineZelle innerhalb derbetreffenden Zeile
Blattregister Standard
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In dem Zellenbereich Federsäule auf dem Arbeitsblatt „Programm“ geben Sieim linken Eingabefeld die gewünschte Anzahl der Federn bzw. Federpaketeein, im rechten Eingabefeld geben Sie die Anzahl der zu einem Paketgeschichteten Federn ein. Eine Federsäule aus 4 Federpaketen welche jeweilszweifach geschichtet sind, besteht demnach aus insgesamt 4 x 2 = 8Einzelfedern.
Federsäule
Geben Sie hier dieAnzahl der Federn ein.
Anzahl der Schichtungim Paket
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Der darunterliegende Zellenbereich ist für die Berechnung von wählbarenLastpunkten der Einzelfeder und der Federsäule vorgesehen. In Abhängigkeitvon der Höhe der belasteten Einzelfeder bzw. dem Verhältnis der Einfederungzu der unbelasteten Federhöhe s/h0, werden Kräfte und Spannungen fürmaximal 6 Lastpunkte berechnet.
Der Lastpunkt 0 gibt immer die Länge der unbelasteten Einzelfeder und Säulean. Um die Federkräfte und -wege an Ihre Anwendung anzupassen markierenSie eine beliebige Zelle in der betreffenden Zeile. Zur Eingabe der gewünschtenWerte müssen Sie dann das Eingabemenue „Berechnungen“ am rechtenBildrand benutzen, da die jeweiligen Zellen nicht direkt überschrieben werdenkönnen.
Als letzter Lastpunkt ist die Planlage der Feder vorgegeben. Darüber hinauskönnen Sie in den darüber liegenden freien Zeilen noch drei weitere Lastpunktefrei wählen. Wird eine Einfederung über die Planlage (s > h0 ) vorgesehen,muß die Konstruktion eine spannungsfreie Abwälzung auf denTellerfederkanten gewährleisten, ohne daß sich der Lastangriffspunkt ändert.
Aus allen festgelegten Lastpunkten berechnet BELLEVILLE die signifikantenRandspannungen σI, σll, σlll und σOM.
Lastpunkte
Randspannungen
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Der folgende Zellbereich dient der Spezifikation der Werkstoff-eigenschaftenund des Umgebungsmediums. Der Werkstoff wird aus dem Drop - Down -Menü am rechten Bildrand ausgewählt. Damit ändert sich entsprechend dasE-Modul. Außer für die Werkstoffe 50 Cr V 4 und C 67, bitten wir umRücksprache. Als Standard - Korrosionsschutz ist eine Phosphatschicht mitanschließendem Ölen vorgesehen.
Aus den von Ihnen festgelegten Parametern berechnet BELLEVILLE die zuerwartende Lebensdauer. Dabei wird normalerweise bei der unterenSchwellspannung der Lastpunkt 1 und bei der oberen Schwellspannung derLastpunkt 2 berücksichtigt. Durch die Angabe von anderen Lastpunkten in denEingabefeldern am rechten Bildrand können Sie aber auch andere Lastpunktefür die Lebensdauerberechnung vorsehen.Unter bestimmten Voraussetzungen wird anstelle der Lastwechselzahl eineWarnung ausgegeben.
Spezifikation
Lebensdauer
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Im folgendem sind die möglichen Warnungen aufgelistet.
Warnung Abhilfe
Oberspannung zu groß! Einfederung der Tellerfedern S2 zu groß! verringern
Anzahl der Federn bzw.Federpakete erhöhen
Mehrfachschichtung einerdünneren Feder
S1 zu klein! Gefahr von Druckspannungs-rissen! Vorspannkraft F1erhöhe
Temperatur zu groß/ gegebenenfalls kühlen, beizu klein Einsatz besonderer Werk-
stoffe bitten wir um Rücksprache mit Mubea
mehr als 60 Federn! Ungleiche Belastung derFedern in der Säule.Reduzierung der Federanzahl
mehr als 15 Federpakete! Ungleiche Belastung der Federn in der Säule. Reduzierung der Federpakete
Können gegebenenfalls diese Warnungen nicht durch Verändern derEingabewerte berücksichtigt werden, halten Sie Rücksprache mit Mubea.
Die Lebensdauerberechnung erfolgt nur unter der Voraussetzung vonkugelgestrahlten Tellerfedern bei T = 20°C für die Werkstoffe 50 Cr V 4 undC67.
Wenn in Ihrer Anwendung die Tellerfedern nur selten wechselnder oderruhender Beanspruchung ausgesetzt sind, können Sie die Angaben zurLebensdauer aus Ihrem Berechnungsblatt löschen.
Warnungen
Achtung
Lebensdauer löschen
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In diesen Fällen ist zur Abschätzung der Beanspruchung erfahrungsgemäß diegrößte auftretende rechnerische Spannung σI am oberen Innenrand derTellerfeder maßgebend. Diese im Betrag größte Spannung übt denentscheidenden Einfluß auf das Setzverhalten der Feder aus.Bei Federn aus Edelstahl nach DIN 17221 und DIN 17222 sollte die für Stelle Ierrechnete Druckspannung σI bei Planlage der Feder die in der folgendenTabelle zusammengestellten Werte nicht überschreiten.
De / Di σl
[N/mm2]
1,5 -2600
2,0 -3400
2,5 -3600
Der letzte Bereich des Berechnungsblattes ist für Ihre Anmerkungenvorgesehen. Als Vorgabe werden dort von BELLEVILLE die Toleranzen derFederkraft und der Federabmessung eingetragen.
Die Federkennlinie ist bereits auf der ersten Berechnungsseite integriert. Einevergrößerte Version der Federkennlinie mit den zugehörigen Randspannungenfinden Sie als Diagramm und als Wertetabelle auf den folgenden zwei Seiten.Wenn Sie den Spannungsverlauf im Diagramm nicht benötigen, können Siediesen in der nebenstehenden Diagrammsteuerung ausschalten.
Auf der letzten Berechnungsseite ist die für den Werkstoff zulässige Ober-und Unterspannung angegeben. Weiterhin kann hier der Setzverlust für T=20°Cund 100°C anhand der maximalen Druckspannung bei σl berechnet werden.Ferner sind auf dieser Seite die Toleranzen der gewählten Feder nach demMubea Tellerfeder - Handbuch zusammengefaßt.
statische Beanspruchung
Bemerkungen
Diagramm
Setzverlust
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