Prüfungen an Federn mit ZwickRoell in Ulm

Federn sind eines der wichtigsten klassischen Konstruktionselemente und dienen der Energiespeicherung und Energieumformung. Hierbei werden die elastischen Eigenschaften der Werkstoffe genutzt. Ohne Federn – ganz gleich in welcher Bauform, würde kein mechanisches oder mechatronisches System funktionieren. Hauptaufgaben technischer Federn sind:

Absorbieren von Stößen und Schwingungen
Verteilen und Ausgleichen von Kräften
Einhalten einer Vorspannung
Einhalten einer bestimmten Lage oder Stellung
Messen und Regeln von Kräften und Momenten

ZwickRoell bietet spezielle Lösungen für die unterschiedlichsten Federsysteme an.

Einaxiale Prüfung von Schrauben-Druckfedern

Der rasante technische Fortschritt führt zu erheblich gestiegenen Anforderungen an die Genauigkeit und Dauerfestigkeit von Federn und als logische Konsequenz daraus zu erhöhten Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit aufgrund immer kleiner werdender Maß-, Form und Lagetoleranzen. In gleichem Maße steigen auch die Anforderungen an die Prüftechnik.

Die zwickiLine (Einsäulen-Prüfmaschine) und testControl II Elektronik, kann in Verbindung mit der Präzisionsfeder-Druckvorrichtung ideal als Präzisions-Federprüfmaschine eingesetzt werden. Die Vorrichtung ist sehr querkraftstabil und vor Überlast gesichert. Die geschliffenen, entmagnetisierten Druckplatten sind auf eine Parallelität von 1µm / 10mm ausgerichtet. Die Präzisionsführungen erlauben nur eine exakt vertikale Bewegung der Druckplatten. Der sehr steife, Querkraft unempfindliche Kraftaufnehmer verringert effektiv die Messfehler, die durch Verformung oder seitliche Kräfte der Federn verursacht werden.

Die wichtigsten Merkmale:

Bietet höchste Genauigkeit und Wiederholpräzision für die Prüfung von Federn mit sehr kleinen Toleranzen
Die Krafteinleitung erfolgt in der Mittenachse des Prüfraumes
Die Verformung des Kraftaufnehmers und des Lastrahmens wird mittels Korrekturkurve während der Prüfung in testXpert III kompensiert.

Mehrkanalige Federprüfung

Mit mehrkanaligen Mess-Plattformen kann der Kraftwirkungslinienverlauf von Druck-Schraubenfedern (als Ventilfeder oder in Mac-Pherson-Federbeinen) ermittelt werden. Hierfür werden Standard-Prüfsysteme mit einer Sechs- oder Neun-Komponenten-Kraft-Mess-Plattform ausgerüstet. Diese ermöglicht die spezifische Ermittlung der Feder-Durchstoßpunkte und die resultierende Kraft aus den Kraftkomponenten, die bei Belastung der Feder unter Druckkraft entstehen. Diese Kennwerte sind wichtig, um die Qualitätsattribute Reibung, Abnutzung und Lebensdauer zu beurteilen.

Sechs-Komponenten-Kraft-Mess-Plattform

Sechs-Komponenten-Kraft-Mess-Plattform
Mess-Plattform eingebaut in eine AllroundLine Prüfmaschine

Mess-Plattform eingebaut in eine AllroundLine Prüfmaschine
Prüfvorrichtung kann für unterschiedliche Federgrößen verwendet werden

Prüfvorrichtung kann für unterschiedliche Federgrößen verwendet werden

Prüfung von Luftfedern

Prüfungen von Luftfedern unter verschiedenen Temperaturen

Mit diesem Prüfsystem werden die viskoelastischen Eigenschaften von Luftfedern und deren Ermüdungseigenschaften unter verschiedenen Temperaturen untersucht. Als Basis dient eine servohydraulische Prüfmaschine mit hydrostatischer Zylinderlagerung. Eine spezielle Druckeinrichtung (montiert auf einer T-Nutenplatte) erlaubt die Aufnahme verschiedener Luftfederformen und -größen. Zudem ist die Vorrichtung mit zwei Messtastern zur Messung des Luftfederdurchmessers ausgestattet. Die ganze Vorrichtung kann in einer mobilen Temperierkammer in einem Temperaturbereich von -80 bis +250 °C eingesetzt werden.

Mehrachsige Belastung von Luftfedern gemäß EN 13597

Qualitätssicherung und Entwicklung von Luftfedern zu unterstützen, ist die Aufgabe dieses Prüfsystems. Es besteht aus einer Stand-Prüfmaschine mit Fmax 250 kN, die zusätzlich mit einem horizontalen, elektromechanischen Antrieb mit Fmax 50 kN und einer Kraft-Mess-Plattform mit fünf Kraftaufnehmern (3x vertikal, 2x horizontal) ausgestattet ist. Die axialen und horizontalen Steifigkeitskennlinien der Luftfedern werden unter vertikaler, horizontaler oder kombinierter Belastung ermittelt. Dabei können folgende Kanäle einzeln geregelt werden:

Kraft und Weg, vertikal
Kraft und Weg, horizontal
Luft- oder als Variante auch der Flüssigkeits-Innendruck

Zur einfachen Einbringung der Proben ist das System mit einem Ladetisch ausgestattet, mit dem die Proben in die Prüfmaschine eingeschoben werden können.

Prüfmaschine für Luftfedern

Prüfmaschine für Luftfedern
Komfortabler Einschub der Luftfedern in den Prüfraum

Komfortabler Einschub der Luftfedern in den Prüfraum
Die Kraft-Mess-Plattform besteht aus fünf Kraftaufnehmern

Die Kraft-Mess-Plattform besteht aus fünf Kraftaufnehmern

Multi-axiale Prüfung von Federbeinen

Zur Messung der Dämpfungscharakteristik von hydraulischen Stoßdämpfern wurde dieses Prüfsystem mit drei Prüfachsen ausgestattet. Die vertikale Kraft (Radlast) wird durch die Prüfmaschinenachse aufgebracht. Horizontale Kräfte und Torsionsmomente, die bei Kurvenfahrt, Anfahr- und Bremsvorgängen, etc. auftreten, werden durch einen horizontal angebrachten Prüfzylinder und einen Torsionsantrieb erzeugt. Die Prüfachsen können einzeln und unabhängig voneinander angesteuert werden. Dadurch ist es möglich, die Charakteristik (Dämpfung, Reibung, Viskosität) bei verschiedenen axialen Geschwindigkeiten, mit und ohne Seitenkraft bzw. Torsionsmoment zu ermitteln.