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Resonanzfrequenz-Rechner für Federn mit Schubmodul

Aktualisiert:

Dieser Rechner schätzt die Resonanzfrequenz einer Feder anhand geometrischer Parameter, der Materialdichte und des Schubmoduls (G). Er eignet sich ideal zur Bewertung der Dynamik von Schraubenfedern in Präzisionsmechanik, Fahrzeugtechnik und Schwingungssystemen.

Federresonanz-Schätzer mit Schubmodul

Eingabefelder
D
m
Mittlerer Durchmesser der Windungen
d
m
Durchmesser des Drahtes
n
Anzahl der aktiven Windungen
ρ
kg/m³
Dichte des Federmaterials (z. B. 7850 für Stahl)
G
Pa
Schubmodul des Materials
Wenn aktiviert, wird das Ergebnis automatisch aktualisiert, sobald Sie einen Wert ändern.

Federresonanzfrequenz mit Elastizitäts- oder Schubmodul

Formel
$$f_{\text{res}} = \frac{d}{D^2} \cdot \sqrt{ \frac{9 \cdot G}{n \cdot \rho} }$$

Dabei ist:

  • $$f_{\text{res}}$$ = Resonanzfrequenz (Hz)
  • $$d$$ = Drahtdurchmesser (m)
  • $$D$$ = Windungsdurchmesser (m)
  • $$n$$ = Anzahl der wirksamen Windungen
  • $$\rho$$ = Materialdichte (kg/m³)
  • $$G$$ = Schubmodul (Pa)

Diese Formel folgt aus der Dynamik von Feder-Masse-Systemen und der Materialelastizität unter der Annahme, dass keine Dämpfung vorhanden ist.


Federresonanzfrequenz mit Elastizitätsmodul – Berechnungsbeispiel

Gegeben:

  • $$d$$ = 0,003 m
  • $$D$$ = 0,03 m
  • $$n$$ = 8
  • $$\rho $$= 7850 kg/m³ (Stahl)
  • $$G$$ = 79,3 × 10⁹ Pa

Berechnung:

  1. $$f_{\text{res}} = \frac{0.003}{0.03^2} \cdot \sqrt{ \frac{9 \cdot 79.3 \cdot 10^9}{8 \cdot 7850} }$$
  2. $$= \frac{0.003}{0.0009} \cdot \sqrt{ \frac{713.7 \cdot 10^9}{62800} }$$
  3. $$≈ 3.33 \cdot \sqrt{1136226.11} ≈ 3.33 \cdot 1065.2 ≈ 3547~\text{Hz}$$


Die Resonanzfrequenz einer Schraubenfeder lässt sich anhand der Geometrie des Drahtes, der Dichte und des Schubmoduls genau modellieren. Dieser Rechner ist unverzichtbar für Ingenieure, die Federungssysteme, Schwingungsisolierungen und mechanische Resonatoren konstruieren, bei denen eine präzise Frequenzkontrolle erforderlich ist. Er ermöglicht es Konstrukteuren, zu untersuchen, wie sich Änderungen des Drahtdurchmessers, der Windungsanzahl oder des Materials auf das dynamische Verhalten auswirken.

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