Welche Auswirkung hat die Toleranz des „mittleren Durchmessers“ ($D_m$) auf die Berechnung der Federrate $k$ für eine Einzelwindung Wellenfeder?

In der Federratenformel $k = (E b t^3 n^4) / (D_m^3)$ wird der mittlere Durchmesser $D_m$ auf die dritte Potenz erhöht. Das bedeutet, dass $k$ umgekehrt proportional zu $D_m^3$ ist. Bei großen Durchmessertoleranzen kann die resultierende Federrate stark schwanken. Beispielsweise führt eine Erhöhung von $D_m$ um $2\%$ zu einer Verringerung von $k$ um ungefähr $6\%$. Bei medizinischen Präzisionsgeräten, bei denen eine konstante Kraft erforderlich ist, muss $D_m$ durch spezielle Wickeltechniken streng kontrolliert werden. Darüber hinaus ändert sich $D_m$, wenn die Feder zusammengedrückt wird; Wenn die Wellen flacher werden, dehnt sich die Feder radial aus. Wenn die Konstruktion diese Ausdehnung (das „Atmen“ der Feder) nicht berücksichtigt, klemmt die Feder am Gehäuse, wodurch die Rate $k$ unendlich wird.