汽車產業中的螺旋彈簧測試
懸吊彈簧（也稱為螺旋彈簧）與避震器共同作用，作為底盤和車身之間的減震元件，這攸關現代車輛的乘坐舒適性和行駛安全性。 懸吊彈簧在吸收來自路面的衝擊和震動方面扮演著重要的角色。並且還必須提供車輪的牽引力。
螺旋彈簧（也稱為螺旋壓縮彈簧）是現代懸吊系統的核心元件。 它們可緩衝不平坦的路面，提高行駛安全性和牽引力，並實現舒適的操控。 由於其緊湊的設計以及可與避震器結合使用的特性，使其成為許多車型中的首選解決方案。
使用時，螺旋彈簧會承受沿軸向的拉伸或壓縮負載。 在設計過程中，會依據應用和車輛類型優化彈簧，必須讓其能夠按規格精確發揮功能，因此需要對其進行詳細的測試。 現代電動車的總重量通常比傳統驅動系統的車輛更高，這意味著彈簧承受的作用力也更大。因此，對彈簧進行可靠的測試就顯得格外重要。ZwickRoell 螺旋彈簧測試系統具備獨特的感測系統，能夠高精度地記錄軸向力、橫向力和力的作用線，並全面測定彈簧的各項特性。 此外，這些作用線和作用點可透過專為此應用開發的 testXpert 軟體測試程式中，在虛擬介面中即時顯示。
依據 DIN EN 15800 螺旋彈簧測試中的典型特徵值
本歐洲標準 DIN EN 15800 （取代 DIN 2095） 規定了由彈簧硬化圓銅線製成的圓柱螺旋壓縮彈簧的品質要求。冷成形壓縮彈簧的線徑最大可達約 16 mm。（另參見 EN 13906-1 標準。）
標準螺旋彈簧最重要的測量參數包括：
- 彈簧長度 [Lo] – 螺旋彈簧在未受載狀態下的標稱長度
- 彈簧力 [F] 和彈簧長度 [L] 是工作範圍內的彈簧特性參數。
- 阻滯長度 [Lc] – 在完全壓縮時的長度
- 阻滯力 [Fc] – 與線圈接觸時產生的作用力（阻滯長度）
- 彈簧係數 [R] – 彈簧特性，隨位移變化的力增量，單位為 N/mm（亦稱為彈簧常數、彈簧剛度或彈簧硬度）。
- 橫向力 [Fx, Fy] – 用於評估摩擦與磨耗
- 穿透點 – 定義所產生力的作用線
- 包絡圓半徑 [De] – 彈簧受載狀態下的線圈半徑
- 中心尺寸 – 計算力向量穿透彈簧支撐平面的穿透點
為什麼測量螺旋彈簧的負載向量如此重要？
對於螺旋彈簧而言，負載向量從不沿幾何中心軸作用，因為彈簧兩端會因螺旋形狀而受力不均勻，因此產生複雜的多軸負載。 由此產生的力會在支柱安裝表面上形成橫向力、傾覆力矩和扭矩，並可能導致相鄰組件（如支柱或閥門）摩擦和過早磨損。
因此，除了標準測量之外，也必須精確測量負載向量、其穿透點以及水平力和力矩／扭矩，最好使用多軸彈簧測試系統進行測量。 在 ZwickRoell testXpert 測試軟體中各自的測試程式中亦可即時顯示這些資訊。
ZwickRoell 多通道彈簧測試系統
ZwickRoell 提供全球獨一無二的多通道彈簧測試系統，可針對螺旋彈簧進行精確、符合標準且安全的測試，該系統可與 9 組荷重元搭配使用，因此也可測定相關力矩：
- 6 個垂直感測器（頂部 & 底部）
- 3 個水平感測器（基座平台）
在一系列全自動的測試中，該系統能同時測量軸向力和橫向力、測定力中心，並計算所有相關的特性值。 最重要的是，該系統可測定穿透點位置，而穿透點從不位於此類彈簧的軸心，卻對彈簧的整體行為具有重大影響。
ZwickRoell 適用於螺旋彈簧測試系統的優勢總覽：
- 測定所有相關的彈簧參數
- 自動化測量循環
- 3D 顯示測得的力
- 最大重複性
- 可自由定義的測試報告
- 選配的外接圓測量功能
此系統可測試所有類型的彈簧設計，如圓柱彈簧、桶形彈簧、錐形彈簧、沙漏彈簧和蜂巢彈簧。 每種彈簧類型在挫曲阻力、橫向穩定性、空間需求和震動特性方面皆有特定要求—這些特性全都可使用該系統進行可靠的分析。
