Was ist der Unterschied zwischen Zug- und Druckfedern?
Zug- und Druckfedern befinden sich buchstäblich auf gegenüberliegenden Seiten des Federspektrums. Zugfedern werden hauptsächlich verwendet, um zwei Komponenten zusammenzuhalten, während Druckfedern am besten verhindern, dass sich Komponenten überhaupt treffen. Beide verwenden ein Spulendesign für Elastizität und Festigkeit, aber sie arbeiten nach zwei unterschiedlichen Prinzipien der elastischen potentiellen Energie.
Eine Zugfeder besteht normalerweise aus einem Draht mit geringerer Stärke und ist sehr eng gewickelt. Beide Enden können zu Befestigungszwecken Schlaufen oder Haken aufweisen. Die Federn eines Kindertrampolins sind ein Paradebeispiel für die Wirkung von Zugfedern. Jede Feder ist an einem Segeltuchabschnitt und dem Metallstützrahmen befestigt. Ohne Belastung bleiben die Zugfedern kompakt und ungedehnt. Wenn das Kind auf die Leinwand springt, nehmen die einzelnen Federn Teile der Last auf und die Windungen dehnen sich aus.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Windungen an ihre Grenzen gedehnt sind, enthält die Feder die größte potentielle Energie. Wenn die Federn kraftvoll in ihre ursprüngliche Position zurückkehren, wird die gesamte Energie freigesetzt und das Kind in die Luft geschleudert. Dies ist die Hauptfunktion einer Zugfeder, die es einer Kraft von außen ermöglicht, Spannung zu erzeugen, und dann potenzielle Energie verwendet, um die Komponenten wieder zusammenzuziehen. Der größte Schaden, den eine Zugfeder erleiden kann, ist eine Strecke über ihre natürlichen Grenzen hinaus. Sobald die Windungen einer Zugfeder beschädigt sind, kann sie nicht mehr in ihren ursprünglichen Spannungszustand zurückkehren. Zugfedern haben normalerweise an jedem Ende Ringe oder Ösen, um die Verbindung mit den Bauteilen zu erleichtern.
Druckfedern sind unterschiedlich ausgelegt. Sie bestehen im Allgemeinen aus Draht mit größerer Stärke und sind nicht in dichten Spulen gewickelt. Druckfedern können an jedem Ende Ringe aufweisen, die ihre Lasten tragen. Ein Pogo-Stick für Kinder oder ein Stoßdämpfer für Autos sind Beispiele für die Druckfedertechnologie. In ausgefahrener Position ruht die Feder natürlich. Während das Kind auf den Pogo-Stick springt, wird die Feder im Spielzeug nach unten gedrückt. Das Kind kann nur eine bestimmte Kraft auf die Feder ausüben, sodass sie nur eine ähnliche Menge an potentieller Energie enthält. Die Druckfeder enthält die größte potentielle Energie, wenn sie zusammengeschoben wurde. Die Feder kehrt in ihre natürliche Position zurück und setzt dabei ihre Energie frei. Durch diesen Rückstoß wird das Kind in die Luft getrieben.
Ein kleineres Beispiel für eine Druckfeder ist eine Tellerfeder oder Tellerfeder. Die Scheibe ist eigentlich eine Scheibe mit einer deutlich gekrümmten Mitte. Wenn die Waschmaschine mit Kraft beaufschlagt wird, beginnt sie sich abzuflachen und stärker zu werden. Ingenieure verwenden häufig Tellerfedern in verschiedenen Kombinationen, um die Eigenschaften anderer Federsysteme zu kopieren. Diese Unterlegscheiben werden oft verwendet, wenn beispielsweise zwei Maschinenteile aufgehängt oder vor unnötigen Stößen geschützt werden müssen.
Druckfedern finden sich auch in Matratzen und erdbebensicheren Fundamenten. Das Hauptproblem, dem Druckfedern gegenüberstehen, ist die Möglichkeit des Biegens unter Druck. Wenn eine Druckfeder ungleichmäßig belastet wird, können die Windungen ausfallen und versagen. Aus diesem Grund sind viele Druckfedern mit flexiblen, aber festen Kofferraumabdeckungen aus Gummi, Stoff oder Kunststoff geschützt. Um größere Ausfälle zu vermeiden, muss die Gesamtlänge einer Druckfeder berücksichtigt werden. Die Länge einer Druckfeder muss kontrolliert werden (wenn sie nicht geführt wird), um sicherzustellen, dass sie nicht ausknickt oder sich ausbiegt. Druckfedern haben in der Regel flach geschliffene Enden, so dass sie parallel zueinander verlaufen und für gleichmäßige Kräfte während des gesamten Hubs sorgen.
Zug- und Druckfedern können unterschiedliche Anwendungen haben, aber jede demonstriert die Nützlichkeit der potentiellen Energie und die vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten einer Spulenkonstruktion.