Schraubenfeder
Eine zylindrische Schraubendruck- oder Schraubenzugfeder verhält sich nahezu linear. Die Stärke des durchfliessenden Impulsstromes verändert sich proportional zur Änderung der Länge. Bezeichnet man die Stärke des hindurch fliessenden Impulsstromes etwas salopp mit F für Kraft und die Federkonstante wie im Maschinenbau üblich mit c, lautet das Federgesetz
- [math]F=c\Delta x[/math]
Δ x beschreibt die Änderung der Länge der Feder.
Die mechanisch freisetzbare Energie der Feder ist gleich der Arbeit der Kraft am einen Federende, falls das andere Ende festgehalten wird. Diese Arbeit entspricht im Kraft-Verformungs-Diagramm der Fläche unter der Kurve. Somit ist die mechanisch freisetzbare Energie der Feder gleich
- [math]W=\frac{c}{2}(\Delta x)^2[/math]
Die Konstante c einer zylindrischen Schraubenfeder kann im linearen Bereich der Verformung des Stahls berechnet werden
- [math]c=\frac{Gd^4}{8D^3N}[/math]
G bezeichnet das Schubmodul des verwendeten Materials. Federstahl hat ein Schubmodul von etwa 80 GPa. N steht für die Zahl der wirksamen Windungen.