Ispitivanje spiralnih opruga u automobilskoj industriji
U kombinaciji sa amortizerima, opruge vešanja, poznate i kao spiralne opruge, deluju kao elementi za prigušivanje između šasije i karoserije i ključne su za udobnost vožnje i bezbednost vožnje modernih vozila. Opruga vešanja igra važnu ulogu u apsorpciji udaraca i vibracija na putu. Takođe mora da obezbedi vuču na točkovima.
Spiralne opruge – poznate i kao spiralne kompresione opruge – su centralni elementi modernih sistema vešanja. Oni služe za ublažavanje neravnih površina puta, doprinose bezbednosti vožnje i vuče i omogućavaju udobno upravljanje. Njihov kompaktan dizajn i mogućnost kombinovanja sa amortizerima čine ih preferiranim rešenjem u mnogim modelima vozila.
U upotrebi, spiralne opruge se opterećuju aksijalno u smeru zatezanja ili kompresije. Tokom projektovanja, opruge su optimizovane za primenu i tip vozila i moraju funkcionisati veoma precizno u skladu sa svojim specifikacijama i stoga biti detaljno ispitivane. Ukupna težina modernih električnih vozila je generalno čak i veća od težine vozila sa konvencionalnim pogonskim sistemima, što znači da su opruge izložene još većim silama. Pouzdano ispitivanje opruga je stoga izuzetno važno. Sistem za ispitivanje spiralnih opruga kompanije ZwickRoell karakteriše jedinstvena višeosna merna platforma sa do devet mernih ćelija, koje sa velikom preciznošću beleže aksijalne sile, kao i poprečne sile i linije sile i određuju sve karakteristike opruge. Pored toga, ove linije i tačke delovanja mogu se prikazati virtuelno u realnom vremenu u programu za ispitivanje testXpert softvera razvijenom u tu svrhu.
Tipične karakteristike opruga Vektor opterećenja spiralnih opruga Višekanalni sistem opruža Višeosno ispitivanje podupirača Zahtevi sistema za ispitivanje opruga Zatražite konsultacije Reference
Spiralne opruge – preferirano rešenje u brojnim modelima vozila
Spiralne kompresione opruge (obično se nazivaju spiralne opruge ili ponekad cilindrične opruge) su najbolji izbor za automobilske primene jer:
- Pouzdano obezbeđuju razmak od tla karoserije automobila.
- Pouzdano rade u teškim uslovima, a njihova proizvodnja je ekonomična.
- Njihov kompaktan dizajn omogućava ugradnju koja štedi prostor u podramovima ili na kontrolnim rukama.
- Mogu se kombinovati sa amortizerom u jednu jedinicu (jednostavna podupirač i McPherson podupirač).
- Imaju linearnu ili čak progresivnu karakterističnu krivu.
DIN EN 15800 Tipične karakteristične vrednosti pri ispitivanju spiralnih opruga
Ovaj evropski standard DIN EN 15800 (zamenjuje DIN 2095) određuje zahteve kvaliteta za cilindrične spiralne opruge napravljene od okruglih žica tvrdih kao opruge. Hladno oblikovane kompresione opruge mogu se proizvoditi do prečnika žice od približno 16 mm. (Vidi takođe EN 13906-1.)
Najvažnije mere standardne spiralne opruge su:
- Dužina opruge [Lo] – nominalna dužina spiralne opruge u neopterećenom stanju
- Sile opruga [F] i dužina opruge [L] su karakteristike opruge u radnom opsegu
- Dužina bloka [Lc] – pri punoj kompresiji
- Blok sila [Fc] – sila koja se javlja pri kontaktu sa kalemovima (dužina bloka)
- Opružna stopa [R] – povećanje karakteristika opruge (sila po pomeranju) u N/mm (takođe poznato kao konstanta opruge, krutost opruge ili tvrdoća opruge)
- Poprečne sile [Fx, Fy] – za procenu trenja i habanja
- Tačke prodora – definišite liniju delovanja rezultujuće sile
- Poluprečnik obavijajućeg kruga [De] – poluprečnik opružnog namotaja u opterećenom stanju
- Centralna dimenzija – izračunava tačku prodora u kojoj vektor sile prodire u noseću ravan opruge
Zašto je toliko važno meriti vektor opterećenja za spiralne opruge?
Kod spiralnih opruga, vektor opterećenja nikada ne ide duž geometrijske centralne ose, jer krajevi opruge nisu ravnomerno opterećeni zbog oblika opruge i javljaju se složena višeosna opterećenja. Rezultujuće sile generišu poprečne sile, momente naginjanja i obrtne momente koji se javljaju na površini za montažu podupirača i mogu dovesti do trenja i prevremenog habanja susednih komponenti – kao što su podupirači ili ventili.
Stoga je ključno precizno izmeriti vektor opterećenja, njegove tačke prodora i horizontalne sile i momente/obrtne momente pored standardnih merenja, idealno pomoću višeosnog sistema za ispitivanje opruga. Ovo se takođe može prikazati u realnom vremenu u odgovarajućem programu za ispitivanje u ZwickRoell-ovom testXpert softveru za ispitivanje.
Višekanalni sistem za ispitivanje opruga od ZwickRoell-a
ZwickRoell nudi globalno jedinstveni višekanalni sistem za ispitivanje opruga za precizno, standardizovano i bezbedno ispitivanje spiralnih opruga, koji radi sa devet mernih ćelija i stoga može da odredi i relevantne momente:
- 6 vertikalnih senzora (gore i dole)
- 3 horizontalna senzora (osnovna platforma)
Ovo omogućava istovremeno merenje aksijalnih i bočnih sila, određivanje centara sila i izračunavanje svih relevantnih karakterističnih vrednosti u potpuno automatskom nizu ispitivanja. Pre svega, omogućava određivanje tačaka prodiranja, koje se nikada ne nalaze u centru ose takve opruge i stoga imaju veliki uticaj.
Prednosti sistema za ispitivanje spiralnih opruga ZwickRoell na prvi pogled:
- Određivanje svih relevantnih parametara opruge
- Automatizovani ciklus merenja
- 3D prikaz rezultujućih sila
- Maksimalna ponovljivost
- Slobodno definisani izveštaji o ispitivanju
- Opciono merenje kruga obavijanja
Sistem ispituje sve vrste dizajna kao što su cilindrične opruge, bačvaste opruge, konusne opruge, opruge u obliku peščanog sata i opruge u obliku košnice. Svaka vrsta opruge dolazi sa specifičnim zahtevima u pogledu otpornosti na izvijanje, bočne stabilnosti, potreba za prostorom i ponašanja vibracija – sve se to može pouzdano analizirati pomoću ovog sistema.
Mašina za ispitivanje opruga za višeosno ispitivanje opružnih podupirača, tj. jedinica sa oprugama i amortizerima
Ovaj sistem za ispitivanje opruga opremljen je sa tri ose za merenje karakteristika prigušenja hidrauličnih amortizera. Vertikalna sila (opterećenje točka) se primenjuje osovinom mašine za ispitivanje. Horizontalne sile i torzioni momenti koji nastaju pri manevrisanju u krivinama, pri kretanju ili kočenju itd., generišu se pomoću horizontalno postavljenog elektromehaničkog aktuatora i torzionog pogona. Ispitne ose mogu se kontrolisati pojedinačno i nezavisno jedna od druge. Na ovaj način možete odrediti karakteristike (trenje prigušenja, viskoznost) pri različitim aksijalnim brzinama sa i bez bočnih sila i obrtnog momenta.
Koje zahteve mora da ispuni sistem za ispitivanje opruga?
Da bi se dobili pouzdani rezultati ispitivanja, postoje dodatni zahtevi za sistem ispitivanja:
- Mašina mora imati visoku ponovljivost, koja se može utvrditi pomoću referentnih opruga.
- Kompresivne ploče moraju pokazivati visoku paralelnost u neopterećenom stanju.
- Primena sile van centra duž ose ispitivanja ne sme uticati na merenje sile za više od 1%.
Mora se poštovati standard EN ISO 7500-1, koji definiše zahteve za kalibraciju za verifikaciju mašina za statičko jednoosno ispitivanje. Dodatak 2 standarda ISO 7500-1 sumira zahteve za kalibraciju mašina za ispitivanje opruga. Generalno, kalibracija sile mora biti u skladu sa klasom 0.5.