Druckfeder berechnen: Federrate, Federkraft, Spannung und Blocklänge
Mit diesem Rechner können Sie eine Druckfeder berechnen – nach den Berechnungsgrundlagen für kaltgeformte zylindrische Schraubendruckfedern: Federrate R = G × d⁴ ÷ (8 × Dm³ × n). Eine Feder aus 2 mm Federstahldraht Sorte C/D mit 20 mm Außendurchmesser und 8 wirksamen Windungen hat 3,494 N/mm; 10 mm Federweg brauchen 34,94 N.
Beispiel: Werkstoff: patentiert-gezogener Federdraht Sorte C/D · Drahtdurchmesser d 2 mm · Außendurchmesser De 20 mm · Wirksame Windungen n 8 · Ungespannte Länge L0 (optional) 50 mm · Federweg s (optional) 10 mm → Federrate: R = 3,494 N/mm. Quelle: Federnfabrik Schmid – Normfedern catalogue, “Druckfederberechnung / Compression spring calculation”: formulas 3.1–3.10 (R = G·d⁴/(8·Dm³·n), τ = 8·Dm·F/(π·d³), τc zul ≦ 0.56·Rm, nt = n + 2, Lc ≦ nt·d), materials table with G and Rm (read 09.10.2026). Stand: .
So wird gerechnet
Federrate R = G × d⁴ ÷ (8 × Dm³ × n). G ist der Schubmodul des Drahts, d der Drahtdurchmesser, Dm der mittlere Windungsdurchmesser (Außendurchmesser minus Draht) und n die Zahl der wirksamen Windungen. Die Kraft bei einem Federweg s ist F = R × s, die Schubspannung τ = 8 × Dm × F ÷ (π × d³). Die Federnfabrik Schmid nennt diese Formeln für kaltgeformte Druckfedern aus Runddraht bis 17 mm, mit mehr als 2 wirksamen Windungen und einem Wickelverhältnis Dm ÷ d von 4 bis 20.
Beispiele (Federstahl, G = 81.500 N/mm²)
| Draht d | Außen De | Windungen n | Federrate R |
|---|---|---|---|
| 1 mm | 10 mm | 10 | 1,397 N/mm |
| 2 mm | 20 mm | 8 | 3,494 N/mm |
| 3 mm | 30 mm | 6 | 6,987 N/mm |
| 4 mm | 40 mm | 6 | 9,316 N/mm |
| 5 mm | 40 mm | 8 | 18,563 N/mm |
Der Drahtdurchmesser geht in der vierten Potenz ein: Bei gleichem Dm und n ergibt doppelter Draht die sechzehnfache Federrate. Dieselbe Feder aus Edelstahl 1.4310 (G = 70.000 N/mm²) kommt nur auf 3,001 N/mm.
Blocklänge und Spannungsnachweis
Mit je einer angelegten Windung pro Ende ist nt = n + 2, bei geschliffenen Enden die Blocklänge höchstens nt × d – im Beispiel 20 mm. Bei 50 mm ungespannter Länge lässt sich die Feder 30 mm zusammendrücken; das braucht 104,81 N und ergibt τc ≈ 601 N/mm². Schmid lässt τc bis 0,56 × Rm zu; für Draht Sorte C/D mit 2 mm ist Rm = 2220 − 820 × lg d = 1973 N/mm², die Grenze also 1105 N/mm² – die Feder ist blockfest. Das Hookesche Gesetz allgemein zeigt Federkonstante berechnen, Krafteinheiten Kraft berechnen.
Häufige Fragen
Wie berechnet man die Federrate einer Druckfeder?
R = G × d⁴ ÷ (8 × Dm³ × n). Für d = 2 mm, Dm = 18 mm, n = 8 und G = 81.500 N/mm²: 3,494 N/mm.
Was ist der mittlere Durchmesser?
Außendurchmesser minus Drahtdurchmesser: 20 − 2 = 18 mm – der Durchmesser durch die Drahtmitte.
Welche Kraft braucht die Feder für 10 mm?
Federrate mal Weg: 3,494 N/mm × 10 mm = 34,94 N.
Wie berechne ich die Blocklänge?
Mit je einer angelegten Endwindung ist nt = n + 2; geschliffen gilt höchstens nt × d. 10 Windungen × 2 mm = 20 mm.
Wann ist die Feder überlastet?
Wenn die Schubspannung bei Blocklänge 0,56 × Rm übersteigt. Für Draht Sorte C/D mit 2 mm liegt die Grenze bei etwa 1105 N/mm².
Welchen Schubmodul nehme ich?
Schmid nennt 81.500 N/mm² für patentiert-gezogenen Federdraht, 79.500 für vergüteten Draht und 70.000 für Edelstahl 1.4310.
Quellen und Rechtsgrundlagen
Stand: · So prüfen wir
Passende Werkzeuge
- Federkonstante berechnenFederkonstante berechnen nach Hooke aus Kraft und Auslenkung, aus Federenergie oder aus Masse und Schwingungsdauer – Ergebnis in N/m, N/mm und lbf/in.
- Kraft berechnenKraft berechnen in Newton: aus Masse und Beschleunigung, Gewichtskraft, Druck und Fläche, Federkonstante oder Hebelgesetz – mit Umrechnung und Rechenweg.
- Hydraulikzylinder berechnen: Druck- und Zugkraft, Geschwindigkeit, ÖlmengeHydraulikzylinder berechnen: Druck- und Zugkraft aus Kolben, Stange und Druck, dazu Aus- und Einfahrgeschwindigkeit, Ölvolumen und Hubzeit – in bar oder psi.
- Taschenrechner onlineKostenloser Online-Taschenrechner: tippen oder klicken, Ergebnis sofort – mit Punkt-vor-Strich, Klammern, Prozent, Wurzel, Rechenweg und Verlauf.
- Interaktives Periodensystem der ElementePeriodensystem mit allen 118 Elementen: Atommasse, Elektronenkonfiguration, Schmelz- und Siedepunkt. Suche, Temperatur-Schieber, Farben und Druck als PDF.
- Lagerlebensdauer berechnen: nominelle Lebensdauer L10 und L10hLagerlebensdauer berechnen: nominelle Lebensdauer L10 in Millionen Umdrehungen und L10h in Stunden aus Tragzahl C, Belastung P und Drehzahl, mit Beiwert a1.
- Bundesjugendspiele: Punkte Rechner für die LeichtathletikBundesjugendspiele Punkte Rechner: Leistungen in Sprint, Sprung, Wurf und Lauf eingeben – sofort Punkte je Disziplin, Dreikampf-Summe und Urkunde nach Alter.
- Intervallschreibweise – RechnerIntervallschreibweise online: Ungleichung wie x ≥ 3 oder Intervall wie [3; ∞) eingeben und Intervall, Ungleichung und Mengenschreibweise erhalten.
- Abiturnote berechnen – Abischnitt aus PunktenAbiturnote berechnen nach KMK-Regeln: Punkte aus Block I und Block II eingeben, Gesamtpunktzahl und Abischnitt sehen, dazu Punkte bis zur nächstbesseren Note.