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Die Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung und Herstellung von Kegelfedern mit rechteckigem Querschnitt, und zwar insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich. von Kegelfedern für die Puffer von Eisenbahnwagen.
Die Berechnung solcher Federn ergibt, dass bei gleichmässiger Beanspruchung aller
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Halbmessers ist.
Die Kegelfedern werden jedoch gewöhnlich ohne Rücksicht auf die Spannungen hergestellt, die den aufeinanderfolgenden Windungen bei Belastung, und zwar besonders bei einem vollständigen Zusammendrücken der Federn zuteil werden, und das gewöhnlich zur Anwendung gelangende Verfahren zur Herstellung solcher Federn besteht darin, dass ein Streifen Stahl auf einen kegeligen Dorn gewunden wird. Wenn daher diese Feder überall denselben Querschnitt besitzt, so werden bei deren Belastung die Windungen ungleichmässig beansprucht, so dass sie leicht brechen, da bei starker Belastung ein Teil der Federn ausserordentlich stark gespannt wird, ehe die übrigen Teile ihre Spannunggrenze erreicht haben.
Durch die Erfindung wird nun die Herstellung einer aus einem Stahlband \on gleich- mässigem Querschnitt bestehenden Kegelfeder bezweckt. die beim Zusammendrücken auf der ganzen Lange gleichmässig beansprucht wird. Um eine solche Beanspruchung der Feder zu erzielen, werden gemäss der Erhndung die Steigungen der Federwindungen im unbelasteten Zustande derart gewählt, dass sie den Quadraten der zugehörenden Windunghalbmesser proportional sind.
Auf der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Bauart eines Wickeldorns zur Herstellung der
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gestellte Kegelfeder.
Für die Herstellung einer solchen Kegelfeder dient ein Stück Flachstahl, das ausser an den Enden, die ausgezogen sind, um der ersten und letzten Windung innen und aussen eine Zylinderform zu geben, überall denselben Querschnitt hat. Dieser Streifen wird auf einen Dorn gewickelt. der die Form eines Rotationsparaboloides hat. Der grösste Parallelkreis dieses Paraboloiden ist gleich dem mittleren Durchmesser der grössten oder Aussenwindung der Feder zu wählen und die Huhe des Domes gleich dem Betrage, um den die Feder bei der Höchstbelastung durchgebogen werden soll.
Die Schablone nr Herstellung des Dornes erhält man in folgender Weise :
Zunächst zeichnet man eine Parabel, deren Grundlinie gleich dem mittleren Durchmesser der äusseren Windung p der Schraubenfeder h ist und deren Längsachse q r dem Mass entspricht, um das die Windung p bei der Höchstbelastung durchgebogen werden soll.
Die Grundlinie wird entsprechend der gewünschten Zahl der Windungen vom linken und rechten Ende aus in einzelne, der beabsichtigten Lage der Federwindungen entsprechende Strecken geteilt. Die VerbindungshniHn der Schnittpunkt der in den Teilpunkten errichteten Lotrechten mit der Parabel entsprechen dem mittleren Durchmesser der einzelnen Windungen. Diese Durchmesser schneiden die Achse in den Punkten 8 t. u. M'und die Ab- stände r-s, r-t, r-u, r-io entsprechen den Beträgen, um die die zugehörigen Windungen bei der Höchstbelastung durchgebogen werden.
Diese Strecken r- r-s, r-t usw. trägt man nacheinander auf einer parallel zur Mittelachse gezogenen Linie auf und zieht durch die Punkte Parallele zur Grundlinie, die sich mit den in den Teilpunkten der Grundlinie errichteten Lotrechten schneiden. Die durch die Schnittpunkt der Lotrechten der Grund-
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Form für den Dorn, über den durch Wickeln des Stahlbandes die Feder von der angegebenen Steigung hergestellt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Kegelfeder aus einem Stahlband von gleichmässigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass im unbelasteten Zustande die Steigungen der Federwindungen den Quadraten der zugehörigen Windungshalbmesser proportional sind.
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The invention relates to the design and manufacture of conical springs with a rectangular cross-section, in particular, if not exclusively. of conical springs for the buffers of railroad cars.
The calculation of such springs shows that if all of them are equally stressed
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Radius is.
The conical springs, however, are usually made without regard to the stresses imparted to the successive coils under load, especially when the springs are fully compressed, and the method commonly used to make such springs is by placing a strip of steel on it a conical mandrel is wound. Therefore, if this spring has the same cross-section everywhere, the coils are stressed unevenly when they are loaded, so that they break easily, since under heavy loading some of the springs are extremely stressed before the other parts have reached their stress limit.
The invention now aims to produce a conical spring consisting of a steel strip of uniform cross-section. which is stressed evenly over the entire length when pressed together. In order to achieve such a load on the spring, according to the invention, the gradients of the spring coils in the unloaded state are selected in such a way that they are proportional to the squares of the associated coil radius.
In the drawing, Fig. 1 shows the type of winding mandrel for producing the
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posed conical spring.
A piece of flat steel is used for the production of such a conical spring, which has the same cross-section everywhere except at the ends that are drawn out in order to give the first and last turns a cylindrical shape inside and outside. This strip is wound on a mandrel. which has the shape of a paraboloid of revolution. The largest parallel circle of this paraboloid is to be chosen equal to the mean diameter of the largest or outer coil of the spring and the height of the dome is equal to the amount by which the spring is to be deflected under the maximum load.
The template for the production of the mandrel is obtained in the following way:
First you draw a parabola whose base line is equal to the mean diameter of the outer turn p of the helical spring h and whose longitudinal axis q r corresponds to the amount by which the turn p is to be deflected under the maximum load.
The baseline is divided according to the desired number of turns from the left and right ends into individual sections corresponding to the intended position of the spring turns. The connection point of the intersection of the perpendicular erected in the partial points with the parabola correspond to the mean diameter of the individual turns. These diameters intersect the axis at points 8 t. u. M 'and the distances r-s, r-t, r-u, r-io correspond to the amounts by which the associated windings are deflected during the maximum load.
These lines r-r-s, r-t etc. are drawn one after the other on a line drawn parallel to the central axis and drawn through the points parallel to the base line, which intersect with the perpendiculars established in the partial points of the base line. The intersection of the perpendiculars of the basic
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Shape for the mandrel, over which the spring of the specified pitch is produced by winding the steel strip.
PATENT CLAIMS: 1. Conical spring made of a steel strip of uniform cross-section, characterized in that in the unloaded state the gradients of the spring coils are proportional to the squares of the associated coil radius.
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