Wie berechnet sich die theoretische Federrate für ein mehrgängiges Kamm-zu-Kamm Wellenfeder mit Unterlegscheibenenden und welche Faktoren beeinflussen die Nichtlinearität der Last-Weg-Kurve?

Die theoretische Federrate $k$ für einen Kamm-zu-Kamm Wellenfeder mit mehreren Windungen wird aus der Formel $P/f = (E b t^3 n^4) / (D_m^3 N Z)$ abgeleitet, wobei $E$ der Elastizitätsmodul, $b$ die radiale Breite, $t$ die Materialdicke, $n$ die Anzahl der Wellen pro Windung, $D_m$ der mittlere Durchmesser und $N$ der ist Anzahl der Windungen. Die Einbeziehung von Unterlegscheiben führt zu einem Korrekturfaktor für die aktive Windungszahl. Nichtlinearität tritt typischerweise auf, wenn sich die Feder ihrer festen Höhe nähert, normalerweise etwa 80 % des gesamten verfügbaren Federwegs. Dies wird durch den „Bottom-out“-Effekt verursacht, bei dem die Wellenspitzen an den Kontaktflächen abzuflachen beginnen, wodurch die aktive Länge des Balkens effektiv reduziert und die Federrate exponentiell erhöht wird. Bei hochpräzisen Anwendungen müssen Konstrukteure die Ausdehnung der radialen Wand $b$ während der Kompression mit $D_{outer-max} = D_{outer} + (0,015 \cdot f \cdot n^2 / D_m)$ berücksichtigen, um ein Festklemmen im Gehäuse zu verhindern.