schroefveren

schroefveren zijn de meest voorkomende toepassing van veerveren in de autosport. Voor de reden waarom en wat meer informatie over spiraalveren zorg ervoor dat u check out ons artikel “spiraalveren”.

Er zijn twee manieren om de veersnelheid te berekenen. Een daarvan is door berekeningen gebaseerd op het kijken naar en het meten van de veer. De andere is door praktische meting. De praktische meting is de meest nauwkeurige vorm wanneer uitgevoerd met de juiste apparatuur. Beide manieren worden hieronder getoond.

De Berekeningsroute

het onderstaande diagram toont een spiraalveer samen met de volgende belangrijke parameters die nodig zijn om de veersnelheid te berekenen.

de belangrijke parameters zijn:

• L = vrije lengte van de onbelaste Veer (m)
• G = Schuifmodulus van de stijfheid van het materiaal
• d = draaddiameter (m)
• d = gemiddelde Diameter (m)
• N = aantal actieve spoelen (een actieve spoel veegt één volledige cirkel)

waarbij:

• vrije lengte de afstand is van het bovenvlak van de veer naar de onderkant van de veer als er geen belasting op zit.
• Schuifmodulus van stijfheid is gebaseerd op het type materiaal waarvan de veer is gemaakt. De waarde is te vinden in onderstaande tabel. Alles wat je nodig hebt om uit te vinden is van welk materiaal je veer is gemaakt. Als u niet zeker bent wordt het meest voorkomende materiaal in de tabel vetgedrukt gemarkeerd.

Material	Shear Modulus of Rigidity (G)
ANSI 1095 Spring Steel	79,300,000,000 Pa
Cold Rolled Steel	75,000,000,000 Pa
Stainless Steel	77,200,000,000 Pa

• Wire diameter is de dikte van het Metaal van de spoel die het meest nauwkeurig wordt gemeten met schuifmaat
• gemiddelde diameter wordt in het diagram weergegeven en is de afstand tussen de centra van de spiraalveer. De eenvoudigste manier om dit getal te bereiken is met de onderstaande vergelijking
  • gemiddelde Diameter = totale veerdiameter – draaddiameter
• het aantal actieve spoelen heeft in de industrie nog steeds onzekerheid over de wijze waarop een nauwkeurig getal voor een type veer moet worden toegepast. Het diagram hieronder toont 4 gemeenschappelijke stijlen die een schroefveer aan zijn uiteinden heeft.

• • Closed Ends
  • Closed en Ground Ends
  • Plain Ends Ground
  • Plain Ends

de industriestandaard tot nu toe is dat een veer met gesloten uiteinden of gesloten en geslepen uiteinden één inactieve spoel aan elk uiteinde heeft, wat betekent dat twee spoelen van het totale aantal spoelen moeten worden verwijderd voor de parameter “Aantal actieve spoelen”.

veren met platte uiteinden worden echter geacht geen inactieve spoelen te hebben, zodat elke spoel telt voor de parameter “Aantal actieve spoelen”.

ten slotte worden veren met gewone uiteinden aan beide uiteinden geacht een halve inactieve spoel te hebben, wat betekent dat een totaal van 1 spoel wordt verwijderd voor de parameter “Aantal actieve spoelen”.

Het is erg belangrijk om te begrijpen hoe uw veren zijn afgewerkt, omdat de parameter Aantal actieve spoelen een grote invloed kan hebben op de berekende veersnelheid.

De vergelijking

met uw metingen voltooid is het tijd om de stijfheid van uw spiraalveer te berekenen met de onderstaande vergelijking.

daarom:

dus met behulp van de voorbeeldfiguren van:

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

de praktische methode

als u toegang hebt tot bepaalde laadtestapparatuur, is de praktische methode de meest nauwkeurige optie om uw veersnelheid te berekenen. Een machine zoals een hieronder afgebeelde Tinnius-Olsen is het ideale apparaat voor deze test. Als u toegang hebt tot een of iets dergelijks plaats dan uw veer op de machine en comprimeer het met 10mm. Noteer de kracht die nodig is om het te comprimeren op dit punt. Vervolgens comprimeren de veer in fasen van 10mm, het opnemen van de kracht die nodig is op elk punt. Als de veer tegen het einde van de test overbelast begint te worden, blijf dan niet comprimeren omdat het de veer kan beschadigen.

met al uw resultaten in een vergelijkbaar formaat als het onderstaande voorbeeld, converteer al uw millimeterwaarden naar meters. Verdeel dan de kracht die nodig is door de afstand verplaatst in elk geval. Als alle antwoorden op deze lijken dan heb je een constante snelheid voorjaar. U kunt nu alle antwoorden optellen en delen door het aantal resultaten om de gemiddelde lezing te krijgen die uw veertarief is.

als de antwoorden geleidelijk kleiner of groter worden met een merkbare hoeveelheid, dan heb je een progressieve koersveer. Als dit het geval is voor u zou het het beste zijn om een grafiek van uw resultaten n Excel tracing spring rate tegen mm van compressie te plotten. Dit zal zeer belangrijke informatie zijn om te weten bij het toepassen van pre-load op uw veer. Ook, als u weet hoeveel uw auto verlaagt wanneer het op zijn wielen zit, kunt u de statische veersnelheid van uw veren op rijhoogte berekenen voor toekomstig gebruik.

bladveren

Het berekenen van de veersnelheid voor een bladveer is veel complexer dan voor een schroefveer. Dit is te wijten aan het aantal variabelen dat van toepassing kan zijn op bladveren zoals; bladdikte, breedte en conus, eindbeperking variaties of de belasting wordt toegepast uit het midden etc. Daarom is de meest nauwkeurige manier om de stijfheid van de bladveer praktisch te meten. Voor een goed antwoord kun je echter ook de berekeningsroute gebruiken waar een aantal benaderingen gemaakt moeten worden.

De Berekeningsroute

Er zijn twee belangrijke soorten bladveren binnen automotive toepassingen. Ze zijn “single leaf parabolic” en “laminated leaf spring”. Dit laatste komt vaker voor in moderne toepassingen. Onderstaande afbeeldingen geven de verschillende types weer.

enkelvoudige Bladparabolische

gelamineerde bladveer

voor bladveren gelden twee vergelijkingen. Een daarvan is de buigspanningsformule om ervoor te zorgen dat de maximale belasting het materiaal niet overbelast. De andere is de veerstijfheid. Dit is het cijfer dat belangrijk is voor verdere berekeningen. De vergelijkingen voor een enkele bladparabolische veer zijn:

en:

waarbij:

• L = de Helft van de totale lengte van het langste blad veer (m)
• F = Kracht bij elk bevestigingspunt aan het chassis is bevestigd (meestal de helft van de belasting op de as met punt) (m)
• b = bladveer de breedte van het middelpunt (m)
• t = Verticale diepte van de bladveer aan het middelpunt waar het past op de as (m)
• E = Jongen modulus voor het materiaal (Pa) (zie onderstaande tabel)
• X = Lente verplaatsing verticaal (m)

De vergelijkingen voor een gelamineerd blad voorjaar enigszins variëren en zijn:

En:

waarbij:

• L = de Helft van de totale lengte van het langste blad veer (m)
• F = Kracht bij elk bevestigingspunt aan het chassis is bevestigd (meestal de helft van de belasting op de as met punt) (m)
• b = bladveer de breedte van het middelpunt (m)
• n = aantal bladeren gestapeld
• n’ = aantal bladeren direct op de lente eindigt
• t = Verticale diepte van de bladveer aan het middelpunt waar het past op de as (m)
• E = Jongen modulus voor het materiaal (Pa) (zie onderstaande tabel)
• X = Lente verplaatsing verticaal (m)

Kinderen Modulus Tabel voor 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

de meest nauwkeurige methode om de stijfheid van uw bladveren te meten is om ze praktisch te testen als u over de juiste apparatuur voor belastingtoepassing beschikt. Om de belasting te testen moet u de as van de veer loskoppelen en deze van direct onder de veer verplaatsen. Vervolgens moet een belasting worden toegepast met behulp van een apparaat dat de hoeveelheid belasting die wordt toegepast in Newton van kracht zal meten. De bladveer moet in stappen van 10 mm worden afgebogen met de kracht die nodig is om de geregistreerde veer te bewegen. Voor elke stap kan de kracht worden gedeeld door de verplaatsing om de veersnelheid te geven met behulp van de onderstaande vergelijking. Als de getallen een grote variatie hebben en elke keer toenemen nadat de onderstaande vergelijking is gebruikt, heeft de veer een progressieve snelheid en moet een grafiek worden uitgezet in excel om te laten zien welke snelheid aanwezig is op elk punt van verplaatsing, omdat dit nauwkeuriger is dan het gebruik van een vergelijking.

waarbij:

• F = toegepaste kracht (N)
• x = hoeveelheid verplaatsing (m)

hoe metriek naar imperiaal te converteren

Als u liever uw veerkoersen in termen van ponden en inches wilt hebben, kunt u de onderstaande conversievergelijking gebruiken om de resultaatvorm Newton per meter in ponden per inch te veranderen.

Evenzo als u pounds per inch wilt converteren naar newtons per meter voer dan de pounds per inch waarde in waar het voorbeeld hieronder staat en Ik zal de newtons per meter antwoord produceren.

hoe Veersnelheden toe te voegen voor meerdere veren

Er zijn twee configuraties waarbij meerdere veren worden gebruikt. De ene is veren in serie en de andere in parallel. Een auto kan worden beschouwd als veren in parallel hebben, want als je kijkt naar de vooras van een auto elk wiel als zijn eigen veer die op de voorkant van het voertuig waardoor een totaal van twee veren naast elkaar werken. Dit maakt ze parallel.

veren in serie

hieronder worden enkele voorbeelden gegeven van wanneer een veer in serie kan worden beschouwd.

wanneer twee of meer veren op elkaar worden gelegd, wordt de gecombineerde veersnelheid altijd kleiner dan die van de zachtste veer. Dit komt omdat je effectief nog meer spoelen hebt toegevoegd aan de zachtere veer (N) die de totale veersnelheid verlaagt. De veersnelheid voor elke afzonderlijke veer moet eerst bekend zijn voordat de onderstaande vergelijking kan worden gebruikt om de totale veersnelheid van de veren in serie te berekenen. Als twee veren in serie worden gebruikt dan kan de onderstaande vergelijking worden gebruikt:

waarbij:

• k totaal = gecombineerde veersnelheid
• K1 = bodemveersnelheid
• K2 = Topveersnelheid

indien meer dan twee veren in serie zijn, kan de volgende veer aan de vergelijking voor alle veren worden toegevoegd; bijvoorbeeld bij 4 gestapelde veren bovenop elkaar zou de vergelijking als volgt zijn:

veren in parallel

veren in parallel kunnen ook op een paar manieren worden bereikt. De afbeeldingen hieronder tonen een paar voorbeelden van wanneer veren kunnen worden beschouwd in parallel.

veren zijn parallel wanneer ze altijd een belasting delen. De samengestelde snelheid van parallelle veren is veel gemakkelijker te berekenen dan veren in serie omdat de veersnelheden eenvoudig bij elkaar worden opgeteld. De onderstaande vergelijking kan worden gebruikt om de totale effectieve veersnelheid van de parallelle veren te berekenen:

enzovoort.

voor de release van deel 2 volgende week lees ook “How To Adjust and Tune Anti-Roll Bars” voor informatie over het berekenen van Anti-roll bar spring rates.