spiralfjedre

spiralfjedre er den mest almindelige anvendelse af fjeder inden for motorsport. Af grund hvorfor og nogle flere oplysninger om spiralfjedre sørg for at tjekke vores artikel “spiralfjedre”.

der er to hovedmåder til beregning af fjederhastighed. Den ene er gennem beregninger baseret på at se på og måle foråret. Den anden er ved praktisk måling. Den praktiske måling er den mest nøjagtige form, når den udføres med det rigtige udstyr. Begge måder er vist nedenfor.

Beregningsruten

diagrammet nedenfor viser en spiralfjeder sammen med følgende vigtige parametre, der er nødvendige for at beregne fjederhastigheden.

de vigtige parametre er:

• L = fri længde af den ubelastede fjeder (m)
• G = Forskydningsmodul for stivhed af materiale
• d = tråddiameter (m)
• D = middeldiameter (m)
• N = antal aktive spoler (en aktiv spole fejer en fuld cirkel)

hvor:

• fri længde er afstanden fra den øverste flade af den fjederen til bunden af foråret, når der ikke er nogen belastning på den.Forskydningsmodul af stivhed er baseret på den type materiale, som fjederen er lavet af. Værdien findes i nedenstående tabel. Alt du behøver at finde ud af er, hvilket materiale din forår er lavet af. Hvis du er usikker, er det mest almindelige materiale fremhævet med fed skrift i tabellen.

• Wire diameter is tykkelsen af spolemetallet, der måles mest nøjagtigt med vernier-skydelærer
• gennemsnitlig diameter er vist i diagrammet og er afstanden mellem spiralfjederens Centre. Den nemmeste måde at nå dette tal på er med nedenstående ligning
  • middeldiameter = Total Fjederdiameter – tråddiameter
• antallet af aktive spoler har stadig usikkerhed i branchen om, hvordan man anvender et nøjagtigt tal for en type fjeder. Diagrammet nedenfor viser 4 almindelige stilarter, som en spiralfjeder har i enderne.

• • lukkede ender
  • lukkede og jordede ender
  • almindelige ender
  • almindelige ender
  • almindelige ender
• industrien standard til nu er, at en fjeder med lukkede ender eller lukkede og jordede ender har en inaktiv spole i hver ende, hvilket betyder, at to spoler skal tages af den samlede mængde spoler for parameteren “antal aktive spoler”.

  fjedre med glatte ender anses dog for ikke at have inaktive spoler, så hver enkelt spole tæller mod parameteren “antal aktive spoler”.

  endelig anses fjedre med glatte ender jorden for at have en halv inaktiv spole i hver ende, hvilket betyder, at i alt 1 spole fjernes for parameteren “antal aktive spoler”.

  det er meget vigtigt at forstå, hvordan dine fjedre er færdige, da antallet af aktive spoler parameter kan have stor indflydelse på den beregnede fjederhastighed.

  ligningen

  når dine målinger er afsluttet, er det tid til at beregne stivheden af din spiralfjeder med ligningen vist nedenfor.

  

  derfor:

  

  så ved hjælp af eksempeltallene af:

  • G = 79.3 GPa
  • d = 10.3 mm
  • N = 6
  • D = 68.5 mm

  

  den praktiske metode

  Hvis du har adgang til noget belastningstestudstyr, er den praktiske metode den mest nøjagtige mulighed for at beregne din fjederhastighed. En maskine som en Tinnius-Olsen vist nedenfor er det ideelle udstyr til denne test. Hvis du har adgang til en eller noget lignende, skal du indsætte din fjeder på maskinen og komprimere den med 10 mm. Optag den kraft, der kræves for at komprimere den på dette tidspunkt. Komprimer derefter fjederen i trin på 10 mm, og Registrer den krævede kraft på hvert punkt. Hvis fjederen begynder at blive overbelastet mod slutningen af testen, skal du ikke fortsætte med at komprimere, da det kan beskadige fjederen.

  

  med alle dine resultater i et lignende format som nedenstående eksempel, konvertere alle dine millimeteraflæsninger til meter. Del derefter den kraft, der kræves af den afstand, der flyttes i hvert tilfælde. Hvis alle svarene på dette ligner så har du en konstant Sats forår. Du kan nu tilføje op alle svarene og dividere det med antallet af resultater for at få den gennemsnitlige læsning, som er din forår Sats.

  hvis svarene bliver gradvist mindre eller større med en mærkbar mængde, så har du en progressiv sats forår. Hvis dette er tilfældet for dig, ville det være bedst at plotte en graf over dine resultater. Dette vil være meget vigtige oplysninger at vide, når du anvender forbelastning til din forår. Også, hvis du ved, hvor meget din bil sænker, når den sidder på hjulene, kan du beregne den statiske fjederhastighed for dine fjedre i kørehøjde til fremtidig reference.

  bladfjedre

  

  beregning af fjederhastigheden for en bladfjeder er meget mere kompleks end for en spiralfjeder. Dette skyldes antallet af variabler, der kan gælde for bladfjedre såsom; bladtykkelse, bredde og koniske, endebegrænsningsvariationer eller den belastning, der påføres uden for midten osv. Derfor er den mest nøjagtige måde at måle bladfjederstivhed praktisk på. For et tæt svar kan du dog også bruge beregningsruten, hvor der skal foretages nogle tilnærmelser.

  Beregningsruten

  der er to hovedtyper af bladfjeder inden for bilindustrien. De er “single leaf parabolic”og” lamineret leaf spring”. Sidstnævnte er mere almindelig i moderne applikationer. Billederne nedenfor viser de forskellige typer.

  enkelt blad parabolsk

  

  lamineret bladfjeder

  

  to ligninger gælder for bladfjedre. Den ene er bøjningsspændingsformlen for at sikre, at maksimal belastning ikke overbelaster materialet. Den anden er fjederstivheden. Dette er det tal, der er vigtigt for yderligere beregninger. Ligningerne for en enkelt bladparabolisk fjeder er:

  

  og:

  

  hvor:

  • L = halvdelen af den samlede længde af den længste bladfjeder (m)
  • F = kraft påført ved hvert monteringspunkt på chassiset (normalt halvdelen af belastningen påført ved akselpunktet) (m)
  • b = Bladfjederbredde ved midtpunktet (m)
  • t = lodret dybde af bladfjederen ved midtpunktet, hvor den monteres på akslen (m)
  • E = Youngs modul for materialet (Pa) (se tabel nedenfor)
  • = Fjederforskydning lodret (m)

  ligningerne for en lamineret bladfjeder varierer lidt og er:

  

  og:

  

  hvor:

  • L = halvdelen af den samlede længde af den længste bladfjeder (m)
  • F = kraft påført ved hvert monteringspunkt på chassiset (m)
  • b = Bladfjederbredde ved midtpunktet (m)
  • n = antal blade stablet
  • n’ = antal blade direkte ved fjederenderne
  • t = lodret dybde af bladfjederen ved midtpunktet hvor det monteres på akslen (m)
  • E = Youngs modulus for materialet (pa) (se tabel nedenfor)
  • h = fjederforskydning lodret (m)

  Youngs modulus tabel for Common Materials

  Material	Youngs Modulus (E)
  ANSI 1095 Spring Steel	207,000,000,000 Pa
  Cold Rolled Steel	186,000,000,000 Pa
  Mild Steel	210,000,000,000 Pa

  The Practical Route

  den mere nøjagtige vej til at måle stivheden af dine bladfjedre er at teste dem praktisk, hvis du har det korrekte belastningsudstyr. For at teste belastningen skal du afbryde akslen fra fjederen og flytte den væk fra direkte under fjederen. Dernæst skal en belastning anvendes ved hjælp af en enhed, der måler mængden af belastning, der påføres i kraft af kraft. Bladfjederen skal afbøjes i trin på 10 mm trin med den kraft, der kræves for at bevæge fjederen, der registreres. For hvert trin kan kraften divideres med forskydningen for at give fjederhastigheden ved hjælp af nedenstående ligning. Hvis tallene har en stor variation og øges hver gang, efter at nedenstående ligning er blevet brugt, har fjederen en progressiv hastighed, og en graf skal afbildes for at vise, hvilken hastighed der er til stede på hvert forskydningspunkt, da dette vil være mere nøjagtigt end at bruge en ligning.

  

  hvor:

  • F = Force applied (N)
  • = mængde forskydning (m)

  Sådan konverteres metrisk til Imperial

  Hvis du hellere vil have dine fjederhastigheder med hensyn til pund og tommer, kan du bruge nedenstående konverteringsligning til at ændre resultatformularen nyheder pr.

  

  ligeledes hvis du ønsker at konvertere pund pr.

  

  Sådan tilføjes Fjederhastigheder for flere fjedre

  der er to konfigurationer, som flere fjedre kommer ind. Den ene er fjedre i serie, og den anden er fjedre parallelt. En bil kan anses for at have fjedre parallelt, fordi hvis man ser på den forreste akse af en bil hvert hjul som sin egen fjeder handler på forsiden af køretøjet gør i alt to fjedre arbejder side om side. Dette gør dem parallelle.

  fjedre i Serie

  et par eksempler er vist nedenfor, når en fjeder kan overvejes i serie.

  

  

  når to fjedre eller mere sættes oven på hinanden, bliver den kombinerede fjederhastighed altid mindre end den blødeste fjeder. Dette skyldes, at du effektivt har tilføjet endnu flere spoler til den blødere fjeder (N), hvilket reducerer den samlede fjederhastighed. Fjederhastigheden for hver enkelt fjeder skal først kendes, før nedenstående ligning kan bruges til at beregne den samlede fjederhastighed for fjedrene i serie. Hvis der anvendes to fjedre i serie, kan nedenstående ligning bruges:

  

  hvor:

  • k total = kombineret fjederhastighed
  • K1 = bundfjederhastighed
  • K2 = Topfjederhastighed

  Hvis mere end to fjedre er i serie, kan den næste fjeder op fortsætte med at blive tilføjet til ligningen for alle fjedrene; for eksempel i tilfælde af 4 fjedre stablet oven på hinanden ligningen ville være som nedenstående:

  

  fjedre parallelt

  fjedre parallelt kan også opnås på få måder. Billederne nedenfor viser et par eksempler på, hvornår fjedre kan overvejes parallelt.

  

  

  fjedre siges at være parallelt, når de altid deler en belastning. Den sammensatte hastighed af parallelle fjedre er meget lettere at beregne end fjedre i serie, da fjederhastighederne simpelthen tilføjes sammen. Ligningen nedenfor kan bruges til at beregne den samlede effektive fjederhastighed for de parallelle fjedre:

  

  og så videre.

  før udgivelsen af del 2 i næste uge skal du også læse “Sådan justeres og indstilles Antirullestænger” for information om, hvordan du beregner antirullestangfjederhastigheder.

  ligesom indlæsning…