Answer
Wellenfedern in Übertragungssystemen oder Aktoren unterliegen einer dynamischen zyklischen Auslenkung zwischen einer minimalen Spannung ($\%S_{min}$) und einer maximalen Spannung ($\%S_{max}$). Das Goodman-Ermüdungsdiagramm zeigt die mittlere Spannung ($S_m$) auf der X-Achse gegen die Wechselspannung ($S_a$) auf der Y-Achse:
$$S_m = \frac{S_{max} + S_{min}}{2}$$
$$S_a = \frac{S_{max} - S_{min}}{2}$$
Schritte zur Schätzung der Ermüdungslebensdauer:
1. Tragen Sie den Punkt $(S_m, S_a)$ im modifizierten Goodman-Diagramm für das spezifische Material ein (z. B. Kohlenstoffstahldraht oder 17-7PH).
2. Liegt der Betriebsspannungspunkt bequem unterhalb der materialspezifischen Goodman-Ausdauergrenzengrenze, wird die Feder so berechnet, dass sie eine unendliche Lebensdauer ($> 10^6$ Zyklen) erreicht.
3. Liegt der Punkt über der Grenzlinie, ist ein Ermüdungsversagen sehr wahrscheinlich, sodass die Ingenieure entweder die minimale Vorspannung anpassen müssen (wodurch die Wechselspannung $S_a$ reduziert wird) oder eine dickere Konstruktion mit mehreren Windungen wählen müssen, um die Last zu verteilen und lokale Spitzenspannungen zu senken.
