汽车行业中的螺旋弹簧试验
减震器与避震弹簧（也称为螺旋弹簧）配合使用，作为底盘和车身之间的阻尼元件，在现代汽车的乘坐舒适性和驾驶安全性方面发挥着关键作用。避震弹簧对于吸收路面冲击和振动而言至关重要，并且还必须在车轮处提供牵引力。
螺旋弹簧（也被称为螺旋压缩弹簧）是现代避震系统的核心元件。它们可用于抑制颠簸路面的冲击，提高驾驶安全性和牵引力，并实现舒适操控。其紧凑的设计以及可与减震器配合使用的能力使其成为众多汽车模型的首选解决方案。
螺旋弹簧在使用过程中会沿拉伸或压缩方向承受轴向载荷。弹簧在设计时需要根据应用和车辆类型进行优化，并确保能够精确地按照规范发挥作用，因此其性能需要经过详细测试。现代电动汽车的总重量通常大于采用传统驱动系统的汽车，这意味着弹簧需要承受更大的力。因此，可靠的弹簧试验至关重要。ZwickRoell 的螺旋弹簧试验系统具备独特的测量平台且配备多达九个力传感器，能够以高精度记录轴向力、横向力和力线，并确定所有弹簧特性。此外，ZwickRoell 专门研发的 testXpert 软件测试程序还可以实时显示这些力线和作用点。
DIN EN 15800 标准规定的螺旋弹簧试验常规特性值
该欧洲标准 DIN EN 15800（取代 DIN 2095 标准）规定了由弹簧硬质圆丝制成的圆柱形螺旋压缩弹簧所需达到的质量要求。冷成型压缩弹簧的弹簧丝直径可达约 16 mm（另请参阅 EN 13906-1 标准）。
标准螺旋弹簧最重要的测量值包括：
- 弹簧长度 [Lo] – 无载荷状态下螺旋弹簧的标称长度
- 弹簧力 [F] 和弹簧长度 [L] 都是弹簧在工作范围内的特性
- 压实长度 [Lc] – 完全压缩时
- 压实载荷 [Fc] – 与线圈接触时产生的力（压实长度）
- 弹簧系数 [R] – 弹簧特性（每段位移产生的力）的提升，单位为 N/mm（也称为弹簧常数、弹簧刚度或弹簧硬度）
- 横向力 [Fx, Fy] – 用于评估摩擦和磨损情况
- 穿透点 – 可确定所产生力的作用线
- 包络圆半径 [De] – 承受载荷状态下弹簧线圈的半径
- 中心点尺寸 – 计算力矢量穿透弹簧支撑平面的穿透点
为什么测量螺旋弹簧的载荷矢量如此重要？
就螺旋弹簧而言，载荷矢量不会沿着几何中心轴线产生，因为弹簧的两端受线圈形状影响而无法均匀受力，会产生复杂的多轴载荷。由此生成的力会在支杆安装表面产生横向力、倾斜力矩和扭矩，并可能导致相邻部件（如支杆或阀门）摩擦和过早磨损。
因此，除了获取标准测量值之外，精确测定载荷矢量、穿透点以及水平力和力矩/扭矩也至关重要，理想情况下应使用多轴弹簧试验系统。ZwickRoell 的 testXpert 测试软件中的相应试验程序也可以实时显示相关测量结果。
ZwickRoell 多通道弹簧试验系统
ZwickRoell 提供全球罕见的多通道弹簧试验系统，用于开展精确、符合标准且安全的螺旋弹簧试验，该系统配备九个力传感器，因此还能测定相关力矩：
- 6 个垂直传感器（顶部和底部）
- 3 个水平传感器（底座平台）
该系统能够同时测量轴向力和横向力，确定力中心，以及在全自动试验过程中计算所有相关特性值。最重要的是，它可以确定穿透点，而穿透点始终不在弹簧轴中心，因此会产生重大影响。
ZwickRoell 螺旋弹簧试验系统优势一览：
- 测定所有相关弹簧参数
- 自动测量周期
- 3D 显示得到的力值结果
- 可重复性高
- 自定义试验报告
- 可选配包络圆测量装置
该系统可测试所有设计类型的弹簧，例如圆柱形弹簧、桶形弹簧、锥形弹簧、沙漏形弹簧和蜂巢形弹簧。每种类型的弹簧对于抗弯性、横向稳定性、空间要求和振动行为都有特定的要求，而 ZwickRoell 的试验系统可对所有相关特性都进行可靠的分析。
