Prove su molle elicoidali nel settore dell’automotive
In combinazione con gli ammortizzatori, le molle di sospensione, note anche come molle elicoidali, agiscono come elementi ammortizzatori tra il telaio e la scocca e sono fondamentali per il comfort e la sicurezza di guida dei veicoli moderni. Le molle di sospensione giocano un ruolo importante nell’assorbimento degli urti e delle vibrazioni legati alla strada. Inoltre devono fornire trazione alle ruote.
Le molle elicoidali, note anche come molle di compressione elicoidali, sono elementi centrali delle sospensioni moderne. Servono ad ammortizzare le superfici stradali sconnesse, contribuiscono alla sicurezza di guida e alla trazione e consentono una guida confortevole. Il loro design compatto e la possibilità di combinarle con gli ammortizzatori le rendono la soluzione più adatta a molti modelli di veicoli.
Durante l’uso, le molle elicoidali vengono caricate assialmente in direzione della tensione o della compressione. Durante la progettazione le molle sono ottimizzate per l’applicazione e il tipo di veicolo e devono funzionare con molta precisione in base alle specifiche, pertanto devono essere testate nei dettagli. Il peso totale dei veicoli elettrici moderni è generalmente ancora maggiore di quello dei veicoli con sistemi di guida tradizionali, il che significa che le molle sono esposte a forze ancora maggiori. Le prove affidabili sulle molle sono quindi estremamente importanti. Il sistema di prova sulle molle elicoidali di ZwickRoell è caratterizzato da una piattaforma di misurazione multiassiale unica con fino a nove celle di carico che registra le forze assiali e trasversali e le linee di forza con estrema precisione, determinando tutte le caratteristiche delle molle. Inoltre queste linee e punti di azione possono essere visualizzati virtualmente in tempo reale nel software testXpert appositamente sviluppato.
Caratteristiche tipiche delle molle Vettore di carico delle molle elicoidali Sistema di molle multicanale Prove multiassiali delle sospensioni Requisiti del sistema di prova delle molle Richiedi una consulenza Dicono di noi
Molle elicoidali - la soluzione preferita in numerosi modelli di veicoli
Le molle di compressione elicoidali (solitamente denominate molle elicoidali o molle cilindriche) sono la scelta migliore per le applicazioni del settore dell’automotive perché:
- garantiscono in modo affidabile l’altezza da terra della scocca
- lavorano in modo affidabile in ambienti difficili e i costi di produzione sono ridotti
- il loro design compatto consente di ridurre l’ingombro nell’installazione nel sottoscocca o nei braccetti di controllo
- possono essere combinate con l’ammortizzatore in un’unica unità (sospensioni semplici e McPherson)
- presentano una curva caratteristica lineare o addirittura progressiva.
Valori caratteristici tipici nelle prove su molle elicoidali secondo la norma DIN EN 15800
Questa normativa europea DIN EN 15800 (sostituisce la DIN 2095) specifica i requisiti di qualità delle molle di compressione cilindriche elicoidali costituite da fili arrotondati. Le molle di compressione forgiate a freddo presentano un diametro del filo che può arrivare fino a circa 16 mm. (Vedere anche EN 13906-1.)
Le misurazioni più importanti su una molla elicoidale standard sono:
- Lunghezza della molla [Lo] – lunghezza nominale della molla elicoidale non caricata
- Le forze della molla [F] e la lunghezza della molla [L] sono caratteristiche della molla nell’ambito di lavoro
- Lunghezza di blocco [Lc] – a compressione piena
- Forza di blocco [Fc] – forza che si verifica a contatto con gli avvolgimenti (lunghezza di blocco)
- Indice molla [R] – aumento delle caratteristiche della molla (forza per spostamento) in N/mm (noto anche come costante della molla, rigidità della molla o durezza della molla)
- Forze trasversali [Fx, Fy] – per valutare l’attrito e l’usura
- Punti di penetrazione – definiscono la linea di azione della forza risultante
- Raggio del cerchio di avvolgimento [De] – raggio di un avvolgimento della molla caricato
- Dimensioni del centro – calcola il punto di penetrazione in cui il vettore della forza penetra nel piano di supporto della molla
Perché è così importante misurare il vettore di carico delle molle elicoidali?
Con le molle elicoidali, il vettore di carico non corre mai lungo l’asse geometrico centrale, poiché le estremità della molla non sono caricate in modo uniforme per via della forma dell’avvolgimento e si verificano carichi multiassiali complessi. Le forze risultati generano forze trasversali, momenti di inclinazione e coppie che si verificano nella superficie di montaggio delle sospensioni e possono portare ad attrito e usura prematura dei componenti adiacenti, come sospensioni o valvole.
È pertanto fondamentale per misurare con precisione il vettore di carico, i suoi punti di penetrazione e le forze orizzontali e momenti/coppie oltre alle misurazioni standard, idealmente con un sistema di prova delle molle multiassiale. Questo può essere visualizzato anche in tempo reale nel relativo programma di prova nel software di prova testXpert di ZwickRoell.
Sistema di prova delle molle multi canale di ZwickRoell
ZwickRoell offre un sistema di prova delle molle multi canale unico al mondo per prove sulle molle elicoidali precise, sicure e conformi alle norme, che lavorano con nove celle di carico e possono quindi determinare le coppie rilevanti:
- 6 sensori verticali (superiori e inferiori)
- 3 sensori orizzontali (piattaforma base)
Questo consente la misurazione contemporanea di forze assiali e laterali, la determinazione dei centri di forza e il calcolo di tutti i valori caratteristici rilevanti in una sequenza di prova completamente automatica. Ma soprattuto consente di determinare i punti di penetrazione, che non sono mai al centro dell’asse delle molle e pertanto hanno una forte influenza.
Vantaggi dei sistemi di prova delle molle elicoidali ZwickRoell in breve:
- Determinazione di tutti i parametri rilevanti della molla
- Ciclo di misurazione automatizzato
- Display 3D delle forze risultanti
- Massima ripetibilità
- Report di prova liberamente definibili
- Misurazione opzionale del cerchio di avvolgimento
Il sistema testa tutti i tipi di molle, come molle cilindriche, molle di carica, molle coniche, a clessidra e ad alveare. Ciascun tipo di molla presenta requisiti specifici relativi alla resistenza al cedimento, alla stabilità laterale, all’ingombro e al comportamento di vibrazione, che possono essere analizzati in modo affidabile con questo sistema.
Macchina di prova per prove multiassiali su molle di sospensione, ovvero unità molle-ammortizzatori
Il sistema di prova è dotato di tre assi per la misurazione delle caratteristiche di smorzamento degli ammortizzatori idraulici. La forza verticale (carico della ruota) viene applicata dall'asse della macchina di prova. Le forze orizzontali e i momenti di torsione che si verificano durante le manovre di curva, di rallentamento e di frenata vengono generati tramite un attuatore elettromeccanico orizzontale e un azionamento torsionale. Gli assi di prova possono essere controllati singolarmente e in maniera indipendente. In questo modo è possibile determinare le caratteristiche (attrito di smorzamento, viscosità) a diverse velocità assiali con e senza le forze laterali e la torsione.
Quali sono i requisiti fondamentali del sistema di prova delle molle?
Per ottenere risultati di prova affidabili, il sistema di prova deve soddisfare ulteriori requisiti:
- La macchina deve presentare una ripetibilità elevata, che può essere determinata con le molle di riferimento.
- I piatti di compressione devono presentare un parallelismo elevato quando la molla è scarica.
- L’applicazione della forza eccentrica lungo l’asse di prova non deve influire sulla misurazione della forza di oltre l’1%.
È necessario attenersi alla norma EN ISO 7500-1, che definisce i requisiti di calibrazione per la verifica delle macchine di prova statiche monoassiali. La norma ISO 7500-1 supplemento 2 riassume i requisiti di calibrazione per le macchine di prova delle molle. In generale, la calibrazione della forza deve corrispondere alla classe 0.5.