Testen van schroefveren in de automobielindustrie
In samenwerking met de schokdempers zorgen de ophangingsveren, ook schroefveren genoemd, voor demping tussen het chassis en het koetswerk, en zijn ze essentieel voor het rijcomfort en de veiligheid van moderne voertuigen. Een ophangingsveer speelt een belangrijke rol bij het absorberen van schokken en trillingen afkomstig van de weg. Ze zorgt ook voor tractie van de wielen.
Schroefveren – ook gekend als spiraalvormige drukveren – zijn kernonderdelen van een moderne ophanging. Ze dienen om oneffen wegoppervlakken te dempen, dragen bij aan de veiligheid en tractie, en zorgen voor comfortabel rijgedrag. Hun compact ontwerp en de combinatie met schokdempers maken hen tot de voorkeursoplossing voor vele modellen voertuigen.
Bij gebruik worden schroefveren axiaal belast in trek- of drukrichting. In de ontwerpfase worden de veren geoptimaliseerd voor de toepassing en het type voertuig. Ze moeten precies functioneren volgens hun specificaties en moeten dus in detail getest worden. Het totale gewicht van moderne elektrische voertuigen is over het algemeen hoger dan dat van voertuigen met conventionele aandrijfsystemen. De veren worden dus blootgesteld aan hogere krachten. Het betrouwbaar testen van de veren is dus extreem belangrijk. Het ZwickRoell testsysteem voor schroefveren wordt gekenmerkt door een uniek systeem dat zowel axiale krachten als dwarskrachten en krachtlijnen uiterst precies detecteert om alle veerkarakteristieken te bepalen. Daarnaast kunnen deze lijnen en werkpunten virtueel in realtime weergegeven worden in het testXpert softwareprogramma dat hiervoor werd ontwikkeld.
Typische veerkarakteristieken Belastingsvector van schroefveren Meerkanaals veersysteem Testen van multi-axiale veerpoten Vereisten voor veertestsystemen Vraag advies Referenties
Schroefveren - de voorkeursoplossing voor talrijke voertuigmodellen
Schroefvormige drukveren (gewoonlijk schroefveren of soms cilindrische veren genoemd) zijn de beste keuze voor automobieltoepassingen omdat:
- Ze een betrouwbare grondspeling garanderen voor het koetswerk,
- Ze betrouwbaar werken in ruwe omgevingen en ze economisch te produceren zijn.
- Hun compacte ontwerp is plaatsbesparend voor installatie in subframes of draagarmen.
- Ze worden gecombineerd met een schokdemper (eenvoudige veerpoot en McPherson veerpoot).
- Ze hebben een lineaire of zelfs progressieve karakteristieke curve.
DIN EN 15800 Typische karakteristieke waarden uit tests op schroefveren
De Europese norm DIN EN 15800 (vervangt DIN 2095) legt de kwaliteitsvereisten vast voor cilindrische schroefvormige drukveren uit geharde verenstaaldraad. Koudvervormde drukveren kunnen geproduceerd worden tot een draaddiameter van ongeveer 16 mm (zie ook EN 13906-1).
De belangrijkste metingen op een standaard schroefveer zijn:
- Veerlengte [Lo] – nominale lengte van de schroefveer in onbelaste toestand
- Veerkrachten [F] en veerlengte [L] vormen de veerkarakteristiek in het werkgebied
- Bloklengte [Lc] – volledig samengedrukt
- Blokkracht [Fc] – kracht die optreedt bij contact tussen de draden (bloklengte)
- Veerconstante [R] – verhoging in veerkarakteristiek (kracht over verplaatsing) in N/mm (ook gekend als veerstijfheid of veerhardheid)
- Transverse krachten [Fx, Fy] – voor evaluatie van de wrijving en slijtage
- Doorsteekpunten – definiëren de werklijn van de resulterende kracht
- Straal van de omschreven cirkel [De] – straal van een wikkeling in belaste toestand
- Centermaat – berekening van het doorsteekpunt waarbij de krachtvector het steunvlak van de veer kruist
Waarom is het zo belangrijk om de belastingsvector te meten voor schroefveren?
Bij schroefveren valt de belastingsvector nooit samen met de geometrische centerlijn, aangezien de uiteinden van de veer niet uniform belast worden door de vorm van de veer. Er ontstaan complexe multi-axiale belastingen. De resulterende krachten genereren dwarskrachten, tiltmomenten en torsie die optreden op het montagevlak, en kunnen leiden tot wrijving en vroegtijdige slijtage van naburige componenten zoals veerpoten of kleppen.
Daarom is het cruciaal precies de belastingsvector, de doorsteekpunten en de horizontale krachten en momenten/torsie te meten naast de standaard metingen, in het ideale geval met een multi-axiaal verentestsysteem. Dit an ook in realtime weergegeven worden in het passende testprogramma in de ZwickRoell testXpert testsoftware.
Meerkanaals verentestsysteem van ZwickRoell
ZwickRoell levert een wereldwijd uniek meerkanaals verentestsysteem voor precieze, normconforme en veilige tests op schroefveren, voorzien van negen krachtmeetcellen om ook de relevante momenten te meten:
- 6 verticale sensoren (boven en onder)
- 3 horizontale sensoren (basisplatform)
Zo kunnen de axiale en laterale krachten simultaan gemeten worden voor bepaling van de krachtcentra en berekening van alle relevante karakteristieke waarden in een volautomatisch testverloop. Bovendien is het mogelijk de doorsteekpunten te bepalen, die zich bij dergelijke veren nooit in de centrale as bevinden en daarom een grote invloed hebben.
Voordelen van het ZwickRoell testsysteem voor schroefveren in een notendop:
- Bepaling van alle relevante veerparameters
- Geautomatiseerde meetcyclus
- 3D weergave van de resultante krachten
- Maximale herhaalbaarheid
- Vrij definieerbare testrapporten
- Optionele meting van de omschreven cirkel
Het systeem test alle soorten ontwerpen zoals cilindervormige veren, trommelveren, conische veren, zandlopervormige veren en korfvormige veren. Elk type veer heeft specifieke vereisten met betrekking tot knikweerstand, laterale stabiliteit, inbouwafmetingen en gedrag bij trillingen. Alle vereisten kunnen geanalyseerd worden met dit systeem.
Verentestmachine voor multi-axiale tests op veerpoten, meerbepaald veer-demper systemen
Dit testsysteem is uitgerust met drie test-assen om de dempingskarakteristieken van hydraulische schokdempers te meten. De verticale kracht (wielbelasting) wordt uitgeoefend door de testmachine. De horizontale krachten en torsiemomenten die optreden bij het nemen van een bocht, optrekken of afremmen, worden opgewekt met een horizontaal gemonteerde elektromechanische testcilinder en een torsie-aandrijving. De test-assen kunnen afzonderlijk en onafhankelijk van elkaar gecontroleerd worden. Op die manier kunnen de karakteristieken (dempingswrijving, viscositeit) bij verschillende axiale snelheden bepaald worden, met en zonder laterale krachten en torsie.
Aan welke vereisten moet het verentestsysteem voldoen?
Om betrouwbare testresultaten te verkrijgen moet het testsysteem voldoen aan bijkomende vereisten:
- De machine moet een goede herhaalbaarheid hebben, die bepaald kan worden met referentieveren.
- De drukplaten moeten een zeer goede parallelliteit hebben in onbelaste toestand.
- Een belasting buiten de test-as mag de krachtmeting niet meer dan 1% beïnvloeden.
De norm EN ISO 7500-1, die de kalibratievereisten beschrijft voor de verificatie van statische uni-axiale testmachines, moet gerespecteerd worden. ISO 7500-1 Supplement 2 vat de kalibratievereisten samen voor verentestmachines. Algemeen moet de krachtmeting voldoen aan klasse 0.5.