Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

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5.5 Zur Entwicklung der Federberechnung
5.5.1 Das Anliegen einer Federberechnung
Berechnungen zur Auslegung von Federn, die kurz auch als Federberechnungen
bezeichnet werden, haben das Ziel, die geometrischen Parameter
einer Feder so festzulegen, dass die Feder die geforderte Funktion, Zuverlässigkeit
und Tragfähigkeit innerhalb der Baugruppe erfüllt, in der sie
eingesetzt werden soll. Dabei sind sowohl federtheoretische, konstruktive,
fertigungstechnische als auch werkstofftechnische und prüftechnische Belange
und Bedingungen zu berücksichtigen. In die dabei anzuwendenden
federtheoretischen Grundlagen fließen Erkenntnisse der Elastizitäts- und
Festigkeitslehre ein, wobei vor allem die Modellbildung (Feder und Umgebung),
die Modellbedingungen und Systemvoraussetzungen sowie eventuelle
Einschränkungen bzw. Vernachlässigungen einzubeziehen sind. Schließlich
sind beim Festigkeitsnachweis (bzw. Tragfähigkeitsnachweis) [5.122]
[5.121] auch die Belastungsgrenzen (zulässige Spannungen) der Werkstoffe
zu berücksichtigen.
Die Recherchen in der deutschsprachigen Literatur zu Beiträgen über Federn
und ihre Berechnungen haben ergeben, dass wohl durch Redtenbacher
1855 [5.149] erstmals in einem Lehrbuch Federberechnungen dargelegt
wurden. Sowohl Redtenbacher als auch nach ihm Reuleaux 1857 [5.152]
verweisen auf französische Quellen (J. V. Poncelet [5.142] u. a.), die z. T.
als Übersetzungen vorlagen. Behandelt werden etwa bis gegen 1900 Biegefedern
(einfache und geschichtete Blattfedern), Schraubenfedern (zylindrische,
kegel-, tonnen- und taillenförmige) und Spiralfedern. Erst im 20. Jahrhundert
folgt die Berechnung für andere und z. T. neue Formen (z. B. Tellerfedern,
Ringfeder). Schwerpunkte der Berechnungen bildeten die Verformung
und die Federarbeit. Belastungsfragen widmet man sich stets im
Rahmen des technischen Standes der Werkstoffentwicklung und der Tragfähigkeitsprüftechnik.
Dieser Einfluss des Entwicklungsstandes der Technik schlägt sich auch in
den verschiedenen Büchern und Zeitschriften des 19. und 20. Jahrhunderts
bei den Darlegungen zu Federn und ihren Berechnungen nieder, die bis in
die 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts verfolgt wurden und über die in den folgenden
Abschnitten an markanten Beispielen berichtet werden soll.