Flachdraht-Wellenfeder, Bild: Stöcker

Mehrlagige Flachdraht-Wellenfeder (Sondergröße) aus dem Crest-to-Crest-Programm von Smalley/TFC. Ihr Bohrungsdurchmesser liegt bei 230 mm. Bild: Stöcker

Mitentscheidend dafür ist die Tatsache, dass diese Federn bei Bedarf mit sehr großen Bohrungsdurchmessern von bis zu 3.500 Millimetern bereitgestellt werden können. Viele Gerätehersteller in der Medizintechnik verwenden sie, bei der Realisierung von Montage- und Handhabungssystemen kommen sie zum Einsatz und die Konstrukteure in Automobil- und Fahrzeugbau nutzen sie ebenfalls. Gemeint sind die Wellenfedern des Multi-Tier-Zulieferers Smalley, die hierzulande von TFC angeboten werden. Seit kurzem zeigt nun auch die Gilde der Sonder- und Schwermaschinenbauer wachsendes Interesse an diesen Flach- und Runddraht-Produkten.

Ausschlaggebend dafür sind einerseits die deutlichen Bauraum-Reduzierungen, die sich damit erzielen lassen, wobei dieser Vorteil insbesondere bei den mehrlagigen Wellenfedern vom Typ Crest-to-Crest zur Geltung kommt. Denn bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit beanspruchen diese Flachdrahtfedern aufgrund ihrer speziellen Geometrie bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern. In Betracht gezogen, dass für die Gestaltung komplexer Kinematiken in petrochemischen oder energietechnischen Anlagen eine Vielzahl von Federn erforderlich ist, so erreicht der Gewinn an Raum und Gewicht durch den Einsatz dieser Wellenfedern von TFC schnell beachtliche Dimensionen. Das macht den Weg frei für strukturelle Vereinfachungen und erlaubt die Konstruktion schlankerer, leichterer Strukturen. Dies wiederum kann zu weiteren Vorteilen führen – zum Beispiel dem Einsatz kleinerer, kostengünstigerer Antriebsaggregate.

Wellenfedern: Große Durchmesser möglich

Tafel Federweg,  Bild: Stöcker
Mehrlagige Smalley-Wellenfedern vom Typ Crest-to-Crest (links) beanspruchen bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern. Bild: Stöcker

Andererseits wären alle diese Vorteile nicht viel Wert, wenn Smalley nicht in der Lage wäre, die oft überdurchschnittlichen Anforderungen der Sonder- und Schwermaschinenbauer an die Größen und Kräfte der Federn umzusetzen. Als Maß der Dinge für die Größe gilt dabei in erster Linie der Durchmesser der Bohrung. Je nach Typ und Baureihe können der US-amerikanische Hersteller und sein deutscher Vertriebspartner TFC hier Federn mit beeindruckenden Dimensionen realisieren: Serienmäßig sind beispielsweise die einlagigen Flachdraht-Wellenfedern der Produktlinien YSSB und YSSR mit Bohrungsdurchmessern von bis zu 580 mm und die ebenfalls einlagigen Runddraht-Wellenfedern der Serie YRW mit Bohrungsmaßen von bis zu 152,4 mm lieferbar. Die mehrlagigen Wellenfedern vom Typ Crest-to-Crest gibt es mit Bohrungsdurchmessern von bis zu 60 mm. Im Bereich der kundenspezifischen Sonderlösungen gehen Smalley/ TFC allerdings weit darüber hinaus. In Einzelfällen wurden bereits Wellenfedern mit Durchmessern von bis zu 3.500 mm gefertigt.

In direkter Abhängigkeit zum Bohrungsdurchmesser der Wellenfeder steht auch der zweite für den Schwer- und Sondermaschinenbau relevante Wert – die Federkraft. Dabei gilt grundsätzlich: Je größer der Durchmesser, desto größer auch die maximal mögliche Kraftaufnahme respektive Belastungsfähigkeit. So kann beispielsweise eine mehrlagige Crest-to-Crest-Flachdraht-Wellenfeder mit einem Durchmesser von 175 mm über ihren gesamten Arbeitsbereich eine maximale Last von bis zu 23.000 N aufnehmen. Eine nur 30 mm hohe Wellenfeder mit gleichem Durchmesser vom Bautyp „Nested“, bei dem die Flachdraht-Windungen ohne Zwischenraum direkt aufeinander liegen, lässt sich mit bis zu 60.000 N belasten. Mit hinein in die Auslegung der Feder spielen dabei stets die Auswahl des Werkstoffs (Federstahl, Edelstahl, Sonderlegierungen) und die Dicke des verarbeitenden Materials (0,13 mm bis 2,34 mm).

„Nested“-Wellenfeder, Bild: TFC/Smalley
Diese nur 30 mm hohe „Nested“-Wellenfeder mit einem Durchmesser von 175 mm lässt sich mit bis zu 60.000 N belasten. Bild: TFC/Smalley

Die Flachdraht-Wellenfedern von Smalley/ TFC werden im sogenannten No-Tooling-Cost- oder Circular-Grain-Verfahren gefertigt. Dabei handelt es sich um eine besondere Variante der Kantenwindungstechnik, bei der sich ein vorgehärteter, gewalzter Flachdraht über eine hohe Kante winden muss. Das Endresultat ist ein nahezu perfekter Kreis. Da sich dieses Bearbeitungsverfahren sehr flexibel modifizieren lässt, ermöglicht es auch die kurzfristige Realisierung konstruktiver Anpassungen und oder innovativer Neuentwicklungen. Typische Anwendungen für die Wellenfedern von Smalley/ TFC im Schwer- und Sondermaschinenbau von Petrochemie, Montanindustrie und Energietechnik sind das Einstellen der Vorspannung von Wälzlagern oder das präzise Fixieren von Wellen. wk

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