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彈簧測試與彈簧試驗機

彈簧試機又稱為彈簧測試裝置或彈簧測試機,用於測試彈簧的品質性能,確保符合規定的要求。

彈簧是機械工程、汽車工程及眾多日常應用中重要的建築元件,利用材料的彈性特性來儲存與轉換能量。根據其設計與運作模式,彈簧可發揮特定的功能 — 從阻尼與力值儲存,到精確的運動控制。

ZwickRoell 主要針對線圈彈簧、空氣彈簧、碟形彈簧及氣壓棒進行彈簧測試。因此,我們的彈簧試驗機提供多種設計與尺寸,以測試不同類型的彈簧。

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彈簧的應用領域

彈簧利用材料的彈性特性來 儲存轉換能量

彈簧最主要的功能包括:

  • 吸收衝擊與振動
    應用:懸吊彈簧、阻尼器(避震器)、聯結車耦合器
  • 分配與平衡力值
    應用:床墊、家具、聯軸器、地震防護(耐震安全)
  • 維持預緊力
    應用: 預緊滾珠軸承、鏈條與皮帶張緊器、夾具
  • 測量控制力值及扭矩
    應用: 控制閥、過載保護、扭力扳手

適用於多通道彈簧測試的彈簧試驗機

線圈彈簧(Coil Springs) 是由金屬線材繞製而成的圓柱形或圓錐形彈簧鋼絲彈簧,主要承受壓力。當施加力時,它們透過彈性變形來儲存機械能。線圈彈簧是現代懸吊系統中的核心元件。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。

ZwickRoell 提供全球唯一的多通道彈簧試驗機,可針對線圈彈簧進行精確、符合標準且安全的測試,該設備可配置多達九個荷重元搭配使用,因此能夠測定線圈彈簧的力作用線曲線。彈簧測試對於避免產生裂紋或彈性特性不均至關重要。唯有經過測試的線圈彈簧,才能保證長久的使用壽命與可靠的功能。

更多關於線圈彈簧測試的資訊

螺旋壓縮彈簧的單軸彈簧測試

快速的技術發展,使得對彈簧的準確性耐久性的需求明顯提升。由於彈簧的尺寸、形狀及測量公差愈來愈小,其必然結果是對生產的準確度及測試技術都提出了更高的要求。

ZwickRoell 提供高精度彈簧壓縮治具,可與 zwickiLine 萬能試驗機結合使用,作為精密彈簧試驗機。該夾具具有極強的抗側向力(橫向力) ,並具備過載保護功能。經磨製且退磁處理的壓縮壓盤,其平行對中準確度為 1 μm / 10 mm。精密導軌確保壓縮壓盤進行精確的垂直運動,以避免剪力力的影響。對彈簧施加精確的載荷可確保獲得極高精度的測試結果

彈簧疲勞測試

彈簧疲勞測試可使用 100 kN 的 HA 系列伺服油壓試驗機進行。可指定不同的測試頻率。

依據 EN 13597 進行氣壓彈簧測試

氣壓彈簧 是一種特殊的彈簧,使用壓縮空氣來替代機械式的金屬彈簧。其彈性效果是透過空氣壓力所產生的。它們主要用於需要極高舒適度、可調節性或具備避震功能的車輛與機械中。例如,卡車或巴士的懸吊系統可根據不同的載重量進行調整。氣壓彈簧也廣泛應用於火車與車廂中。

除了傳統的拉伸與壓縮測試外,還依據 EN 13597 標準進行下列測試:

  • 測試氣密特性
  • 透過靜態軸向力產生內部壓力
  • 軸向剛性
  • 徑向剛性
  • 軸向等壓特性

用於氣壓彈簧的彈簧試驗機

所使用的橡膠與織物複合材料必須具備氣密、耐撕裂且耐候的特性。ZwickRoell 的彈簧試驗機支援氣壓彈簧的品質保證與開發。該系統包含一台 250 kN 萬能材料試驗機,並額外配備了一個 50 kN 水平機電驅動裝置,以及一個帶有五個荷重元(3 個垂直、2 個水平)的力測量平台。

為了測定氣壓彈簧的水平與軸向剛性,測試系統會對試片加載垂直、水平以及組合負載。並可分别單獨控制以下通道:

  • 垂直方向的力與行程
  • 水平方向的力與行程
  • 氣體或液體內壓

為了能輕鬆插入試片,彈簧試驗機搭載了一個載物台,可將試片推入彈簧試驗機中。

對碟形彈簧進行試驗

碟形彈簧是一種錐形的環狀墊圈,在承受軸向負載下會產生彈性變形。其特點在於能以極小的空間需求提供強大彈力,並可組合成彈簧組件。碟形彈簧主要用於離合器系統、軸承預緊或安全閥中。

碟形彈簧須接受靜態及動態負載測試。例如,靜態壓縮測試是以 400 kN 機電式試驗機進行。使用碟形彈簧專用的壓具測定所需的特徵值。

動態疲勞測試則是以 HB 系列油壓伺服機架來執行。整個彈簧組件亦可進行使用壽命測試。為了防止在動態載荷下發生失效,裂紋測試與疲勞強度測試是不可或缺的。

對波形彈簧進行試驗

單層波形彈簧是由圓形扁平線材製成的波狀結構。波形彈簧的工作高度較低,使用時極為節省空間。根據應用需求,波形彈簧被生產為具有不同尺寸的軸徑,因此適用於由低到高的軸向載荷。

波形彈簧的彈簧測試系統使用機電伺服測試缸進行壓縮測試。將波形彈簧插入在測試系統的載具上進行測試。

波形彈簧的壓縮測試也可以透過自動化方式進行。輸送帶將波形彈簧傳送至機電伺服測試缸。測試完成後,可進行良品/不良品的分類程序。

氣壓棒/氣體彈簧專用試驗機

氣壓彈簧,又稱為氣壓棒/桿,是由已填充氣體(通常為氮氣)的缸體與內建的整合式活塞所組成。氣壓棒能產生受控的線性作用力,其作動過程極其平穩且安靜。氣壓棒的應用範圍極廣:不僅用於行李箱蓋、引擎蓋、升降桌椅、機器防護蓋,以及醫療產業領域。

由於氣壓棒的內部壓力極高,其缸體、密封件與活塞桿必須接受洩漏測試、材料強度測試及耐腐蝕測試。材料瑕疵可能導致功能喪失或引發安全風險。

AllroundLine 彈簧試驗機專為測定插入速度伸長速度而設計。試驗機的高速驅動系統可確保測試速度貼近實際應用,符合彈簧的實際使用環境。

在單台試驗機中使用多個荷重元,可實現同時測試多支氣壓棒。更換不同型號的氣壓棒同樣既快速又簡單。只需切換不同的測試規範,其中已包含試驗機的所有預設設定。

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