Blog - Veerconstante berekenen

Alle technische veren hebben de eigenschap dat ze onder invloed van een kracht of moment een elastische vervorming ondergaan. De gedraaide veer wil constant terug naar de originele vorm. De terugvorming van de veer geeft dat de veer belasting in Newton terug brengt. Een aantal zaken waarmee een ontwerper de veerweg en de demping van een veerelement kan beïnvloeden zijn: Materiaalkeuze , Vormgeving (vb. drukveer in conisch, vat of zandloper vorm), Mediumkeuze (vb. gassen of vloeistoffen als dempend tussen materiaal).

In dit stuk leggen we uit:

• Wat een veerconstante is
• Welke krachten veren hebben
• Hoe je een veerconstante berekend. 

Wat is een veerconstante? 

Een veer constante is de kracht in Newton die een veer levert onder druk. Een veerconstante is uitgedrukt in Newton per millimeter verplaatsing (bij drukveren indrukking, bij trekveren uittrekking), of Newton per º gedraaid. De º is voornamelijk bij torsieveren van toepassing. Bij veren met hogere krachten, zoals nitrogeen gasveren wordt DecaNewton (daN) worden gebruikt. Eén "daN" is gelijk aan 10 Newton. 

Soorten krachten

Er zijn drie soorten krachten die veren leveren (exclusief uitzonderingen zoals constante krachtveren). De krachten zijn afhankelijk van de voornoemde onderdelen van het ontwerp en type veer. 

1. Lineaire kracht veren
2. Progressieve kracht veren
3. Regressieve kracht veren

Lineaire kracht veren

Bij deze veren zijn de belasting en de veerweg in verhouding. Mits het materiaal zich ideaal gedraagt (aan de wet van Hooke σ=E.ε ). Daarnaast mag de veer bij een ideale lineaire kracht geen inwendige wrijving verkrijgen, dit zorgt namelijk voor verhitting. In de praktijk bestaan perfect lineaire veren eigenlijk niet, maar veel druk, trek, torsieveren komen zodanig in de buurt dat met een relatief kleine foutmarge deze veren mogen spreken van een veerconstante.

Progressieve kracht veren

De veer wordt bij hogere belasting steeds stugger. Dit zien we terug bij ontwerpen waar krachten onvoorspelbaar zijn, suspensieveren zijn hier een goed voorbeeld van. De suspensieveer moet terug kunnen veren bij een drempel, maar ook bij een gat in de weg. Als de suspensieveer hier dezelfde lineaire kracht zou leveren, zou de auto beschadigen. Deze veren leveren geen contante krachten, vandaar dat deze geen veerconstante hebben.

Regressive kracht

De veer wordt bij meer kracht, meer soepel. Voornamelijk zien we deze karakteristiek terug bij schotelveren. Boven een verhouding van 1,5 (Hoogte : Dikte Staal) vertoont de schotelveer steeds meer regressieve kenmerken en is in staat om door te duwen en moet daarom volledig worden ondersteund. Bij verhoudingen van meer dan 2 kunnen de schotelveren omkeren wanneer ze naar de vlakke positie worden gebracht. Deze veren leveren geen contante krachten, vandaar dat deze geen veerconstante hebben.

Hoe berekenen je een veerconstante?

De belastingen op een technische veer worden aangegeven door een kracht F (Newton) die resulteert in een veerweg s (mm) of een belasting T (º) (=F*r) die resulteert in een hoek verdraaiing φ (torsieveren). De verhouding tussen de belasting en de resulterende verplaatsing kan worden uitgezet in een grafiek (veerdiagram). De lijn die deze relatie aangeeft wordt de veer karakteristiek genoemd. De tangens van de hellingshoek α van de veerkarakteristiek wordt de veerconstante R (C/nmm) genoemd.

Bovenste berekening is de berekening voor de veerstijfheid van de druk-en trekveren, de onderstaande berekening is voor torsieveren.

Voor de berekening van een torsieveer vooraf bij het design, verwijzen we naar deze uitleg.
Om drukveren te designen, lees er dan meer over bij drukveren ontwerpen. De drukveren veerconsante berekenen en op basis daarvan een design maken? Lees dan meer over veerconstante drukveren. De trekveren op basis van de veerconstante berekenen lees je hier.