Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

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Neben vielen weiteren Arbeiten zur Berechnung von Schraubenfedern
[5.197][5.170][5.129] sind Anfang des 20. Jahrhunderts auch Probleme der
seitlichen Verformung rotierender Schraubenfedern [5.106][5.182][5.156]
und des Ausknickens [5.70] behandelt worden. Auch graphische Hilfsmittel
zur Federberechnung sind bereits entwickelt worden [5.144][5.24].
Wenn auch Publikationen zu Federn in ingenieurtechnischen Zeitschriften
des 19. Jahrhunderts noch selten zu finden sind, so deuten doch die vorhandenen
Beiträge darauf hin, dass Federn sowohl in der ingenieurtechnischen
Ausbildung als auch als wissenschaftliches Arbeitsgebiet eine beachtenswerte
Rolle spielten. Federn wurden als Bauteile mit besonderen elastischen
Eigenschaften in der Elastizitätslehre behandelt, wie es die Lehrbücher von
Grashof [5.39] und Bach [5.3][5.5] zeigen. Auch ein Vortrag von Prof. Dr.
phil. Rudolf Kirsch (1841 – 1901) vor dem Bezirksverein Chemnitz des
VDI 1897 [5.79] mit dem Thema „Die Theorie der Federn“ zeigt ebenfalls,
dass man sich im Rahmen der Technischen Mechanik/Elastizitätslehre
(Kirsch war kgl. sächsischer Regierungsrat und Professor an der Gewerbeakademie
zu Chemnitz; Fächer: Mechanik, Mathematik, Physik) sehr wohl
und auch sehr umfassend mit Federn beschäftigte. In seinem Vortrag werden
von ihm die Verformungsbeziehungen einer Reihe von Federn behandelt,
darunter Dehnungsfedern (Zugstabfedern), Biegungsfedern (rechteckförmige
Blattfeder, Dreieckfeder, Spiralfeder) und Drehungs- bzw. Torsionsfedern
(gerader Drehstab, zyl. Schraubenfedern, Kegel-, Tonnen- und
Taillenfedern). Als Maschinenelement tauchen Federn in der Lehre allerdings
erst in der 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts auf.
Im Jahr 1918 verfasste W. Gerolsky, 30 Jahre nach der Veröffentlichung des
Federnbuches von A. Castigliano [5.16], ein Buch über die Berechnung der
Biegungs- und Torsionsfedern [5.33], wobei er bemüht war, die bisherigen
Veröffentlichungen der letzten Jahre auf diesem Gebiet einzuarbeiten. In
diesem Buch findet man zum ersten Mal ein ausführliches Quellenverzeichnis.
Sein Anliegen war es vor allem, dem gewachsenen Bedarf an Berechnungs-
und Konstruktionsunterlagen für Federn nachzukommen, der sich
aus der stürmischen Entwicklung, insbesondere der Kraftmaschinen- und
Fahrzeugtechnik, ergeben hatte. Bemerkenswert sind seine Ausführungen
zum wirtschaftlichen Einsatz der verschiedenen Federarten. Zum Vergleich
der Federn untereinander wird das spezifische Arbeitsvermögen der Federn
auf das Arbeitsvermögen eines Zugstabes bezogen. Dieses Verhältnis wird
später von S. Gross [5.41] als Artnutzwert bezeichnet. Derartige Betrachtungen
sind auch schon von Reuleaux in seinem Federnbuch 1857 angestellt
worden [5.152]. Bild 5.18 zeigt die Tafel mit den einzelnen „Artnutzwerten“
der Federn aus [5.33].