摘要：通(tōng)過各(gè)類(lèi)傳(chuán)感(gǎn)器，執行元件的合理選型和應用(yòng)，設計構(gòu)建(jiàn)兒童座(zuò)椅翻(fān)轉試(shì)驗測(cè)試(shì)設備, 形成(chéng)對相關產(chǎn)品(pǐn)抗翻(fān)轉性能進行檢驗的能(néng)力。研究解讀(dú)ECE R44和我(wǒ)國(guó)國家標準(zhǔn)GB 27887-2011對兒童(tóng)座椅翻轉試驗(yàn)規(guī)定的差異，從(cóng)功能設(shè)計(jì)等(děng)方(fāng)麵提供可適應(yīng)ECE R44*檢測需(xū)求的試驗(yàn)實(shí)施方案，可滿(mǎn)足基於(yú)技術(shù)標準實(shí)施檢(jiǎn)驗的(dí)要求，並(bìng)提(tí)供了(liǎo)試驗座椅90°自動旋(xuán)轉方案，通(tōng)過拉(lā)力傳感器(qì)和織帶張力傳感(gǎn)器的(dí)選用，闡(chǎn)述了兩(liǎng)類(lèi)加載裝(zhuāng)置(zhì)的(dí)實現(xiàn)方法和力(lì)值測試(shì)方法(fǎ)。
關鍵(jiàn)詞(cí)：兒童(tóng)座椅(yǐ)翻轉(zhuǎn)試(shì)驗(yàn)拉力(lì)傳(chuán)感器(qì)織帶(dài)張力(lì)傳感器(qì)測試(shì)
一(yī)，前言(yán)
汽(qì)車兒童座(zuò)椅(yǐ)作為國(guó)家(jiā)機(jī)動車輛當前(qián)大(dà)量安裝(zhuāng)，使(shǐ)用的(dí)強(qiáng)製性檢(jiǎn)驗(yàn)產品，其翻(fān)轉(zhuǎn)試驗(yàn)用(yòng)於(yú)評(píng)價動態條(tiáo)件下(xià)的座(zuò)椅(yǐ)整(zhěng)體對兒童(tóng)乘(chéng)員的約(yuē)束(shù)能力，是重(zhòng)要的(dí)性能測(cè)試環(huán)節(jié)。作為兒(ér)童座椅(yǐ)翻轉試(shì)驗實(shí)現(xiàn)裝(zhuāng)置，兒童約(yuē)束係統翻轉試驗(yàn)台(tái)是(shì)一種專(zhuān)門(mén)用(yòng)於檢測(cè)汽(qì)車(chē)兒童(tóng)座椅抗(kàng)翻轉(zhuǎn)性(xìng)能的機(jī)電(diàn)一體化(huà)裝置(zhì)。此類設(shè)備通常(cháng)應(yīng)包(bāo)括試(shì)驗(yàn)座椅，設(shè)備基(jī)座(zuò)，翻(fān)轉執行(háng)機(jī)構，試(shì)驗座椅(yǐ)轉向(xiàng)機(jī)構和控製係(xì)統等。
目前(qián)，國內已(yǐ)獲資(zī)質(zhì)授(shòu)權的(dí)汽車(chē)及零部(bù)件(jiàn)檢(jiǎn)測(cè)實驗室對兒童座椅翻轉試驗(yàn)實(shí)施方(fāng)案的(dí)規定雖均(jūn)滿足技術(shù)標準相(xiāng)關要求(qiú)，但在(zài)細(xì)化落(là)實方麵(miàn)存在(zài)某(mǒu)些不(bù)一(yī)致之處。部(bù)分實(shí)驗室(shì)使(shǐ)用(yòng)的(dí)兒童(tóng)座椅翻(fān)轉試(shì)驗裝(zhuāng)置(zhì)翻轉(zhuǎn)動作實現方法(fǎ)，試驗座(zuò)椅(yǐ)換(huàn)向方法，監測(cè)方(fāng)法(fǎ)等尚(shàng)不*，直接或(huò)間接(jiē)對設(shè)備(bèi)檢測(cè)精(jīng)度，可(kě)靠(kào)性等指標產生不(bù)利影(yǐng)響。例(lì)如(rú)，翻轉執行(háng)機構常釆用(yòng)三相(xiāng)異步電機，減速機，變頻器等(děng)匹配(pèi)實現, 以開(kāi)環控製(zhì)居多，難於(yú)精確定位(wèi)，速度精度不高，裝(zhuāng)置(zhì)整體體(tǐ)積較(jiào)大。卷(juàn)收(shōu)器(qì)安(ān)裝板(bǎn)設(shè)計過(guò)於簡單(dān)，調節位(wèi)置和角度略顯困難，不便(biàn)於不(bù)同規格卷收器的安(ān)裝(zhuāng)。兒(ér)童(tóng)座椅安(ān)裝方(fāng)式(shì)單(dān)一(yī)，有的隻(zhī)能使用安(ān)全(quán)帶作為幾(jī)童座椅(yǐ)固(gù)定方式，忽略了釆(biàn)用ISOFIX接口(kǒu)的(dí)兒(ér)童約(yuē)束(shù)係(xì)統。試(shì)驗(yàn)座椅轉向(xiàng)機構設計不合(hé)理(lǐ)，國內(nèi)部分(fēn)實(shí)驗室的(dí)此類設備體積龐大(dà)，結構(gòu)復雜(zá)，功能繁(fán)多，但(dàn)操作(zuò)不(bù)便(biàn)捷，且(qiě)試驗座椅(yǐ) 90°轉向(xiàng)嚴重依賴人力，定位不(bù)精(jīng)準，不停機(jī)狀(zhuàng)態下無法(fǎ)自動(dòng)旋轉換(huàn)向，存(cún)在一(yī)定(dìng)的安全隱患(huàn)。
世界(jiè)上(shàng)有(yǒu)關兒童座(zuò)椅(yǐ)的技術標(biāo)準差異較大，國(guó)內(nèi)多(duō)數(shù)此(cǐ)類裝(zhuāng)置(zhì)未釆(biàn)用模(mó)塊(kuài)化設計(jì)理(lǐ)念，使(shǐ)得(dé)裝(zhuāng)置(zhì)後期改造，調整(zhěng)或(huò)者(zhě)升級較為(wéi)困難(nán)，如(rú)對美國FMVSS213，加拿大CMVSS 213等(děng)相關標(biāo)準的適應性差。待(dài)檢樣(yàng)品批量大時，工(gōng)作(zuò)效率較低。另外(wài)，行業實(shí)驗室內(nèi)部(bù)使用(yòng)尚可(kě)，不(bù)便(biàn)於技術(shù)推廣和(hé)設(shè)備(bèi)轉讓。綜(zōng)上所述(shù)，亟需(xū)一類精度較高，安全可(kě)靠，操(cāo)作(zuò)便捷(jié)，對(duì)人力依賴(lài)小的(dí)試驗設備。有鑒於(yú)此, 開發了一種(zhǒng)自動換向(xiàng)型(xíng)兒(ér)童座(zuò)椅翻轉(zhuǎn)試(shì)驗(yàn)設(shè)備(bèi)，作為(wéi)翻(fān)轉試(shì)驗(yàn)方(fāng)法的(dí)實(shí)現裝置，已獲授權(quán)國(guó)家(jiā)發(fā)明 ⑴。該(gāi)設備可作為(wéi)實(shí)驗室在(zài)用的同(tóng)類(lèi)設備的替代產品，能(néng)夠同(tóng)時滿足(zú)ECER44，ECE R129和 GB 27887-2011的相(xiāng)關要求(qiú)。
國(guó)內(nèi)外相(xiāng)關(guān)技(jì)術標準(zhǔn)隻有ECE R44涉及(jí)力值(zhí)加載的(dí)要求(qiú)⑵，即在假(jiǎ)人(rén)隨試驗座椅翻(fān)轉至540°位(wèi)置時，以4倍假人(rén)重(zhòng)量的(dí)力(lì)值(zhí)施加(jiā)於假(jiǎ)人(rén)。設(shè)備引入織帶張(zhāng)力傳感器，用(yòng)於加(jiā)載(zǎi)力值判定；而在用設備釆用(yòng)安裝(zhuāng)有(yǒu)拉力傳感(gǎn)器的加載(zǎi)機構進(jìn)行(háng)加(jiā)載力值的產(chǎn)生和判定(dìng)。由於設備采(cǎi)用(yòng)織(zhī)帶 張(zhāng)力(lì)傳感器進(jìn)行力(lì)值(zhí)判定,故力值(zhí)加(jiā)載(zǎi)機構(gòu)的結構形(xíng)式(shì)和實現方式(shì)可以非(fēi)常靈活，例(lì)如(rú)釆用(yòng)雖碼方式，拉力機配(pèi)合導(dǎo)向環(huán)方式，手(shǒu)動(dòng)加(jiā)載(zǎi)方(fāng)式(shì)等，可極(jí)大(dà)簡化設(shè)備結(jié)構，使(shǐ)得設備更趨小(xiǎo)型(xíng)化。在用(yòng)設備(bèi)安裝(zhuāng)有(yǒu)專用的絲杠加(jiā)載機構，導(dǎo)致設備(bèi)整機(jī)占用更大空(kōng)間，結構略(lüè)顯復(fù)雜(zá)，不易實驗(yàn)室內(nèi)搬(bān)運(yùn)，轉移(yí)。
二，技術(shù)要(yào)求(qiú)
1.標(biāo)準(zhǔn)要求
依(yī)據(jù)ECE R44條款7.1.3和(hé)8.1.2 “翻轉”的(dí)要(yào)求(qiú)規定口：將約(yuē)束有兒童假(jiǎ)人的兒童座椅安(ān)裝在試驗(yàn)座椅(yǐ)上，整個座椅繞(rào)著座椅(yǐ)縱(zòng)向中(zhōng)心平(píng)麵內的(dí)水平軸(zhóu)綫，以2°/秒〜5°/秒的(dí)速(sù)度旋轉 540° ±5° ,在假(jiǎ)人身上(shàng)向下(xià)施加(jiā)4倍假(jiǎ)人重(zhòng)量的力(lì)值並(bìng)保持30秒後測量假(jiǎ)人(rén)下(xià)降的位移量(liáng)。復原至(zhì)初(chū)始位置(zhì)後(hòu)，反方(fāng)向(xiàng)重復該試驗(yàn)（如有必(bì)要，假(jiǎ)人仍處(chǔ)於初(chū)始位(wèi)置）。繞著(zhuó)位於水(shuǐ)平麵內(nèi)的(dí)且與上兩個(gè)試驗(yàn)中(zhōng)旋轉軸垂直的軸(zhóu)旋轉(zhuǎn)，再(zài)重復進(jìn)行兩(liǎng)個(gè)方向的(dí)翻轉(zhuǎn)試驗。以(yǐ)上試驗均使用試(shì)驗樣品所(suǒ) 屬組別中的(dí)最(zuì)小(xiǎo)和(hé)最大(dà)的兩個兒童假(jiǎ)人(rén)。要(yào)求(qiú)試驗過(guò)程中兒(ér)童(tóng)假人(rén)不從兒童座椅(yǐ)樣(yàng)品(pǐn)中(zhōng)掉出來，且(qiě)當(dāng)試驗座(zuò)椅(yǐ)處於翻(fān)轉的位置(zhì)時，沿著垂直於座椅(yǐ)的方向，假人的(dí)頭(tóu)部從它(tā)的原始位置產生(shēng)的位(wèi)移應不(bù)超過(guò)300mm。
另(lìng)外(wài)，在(zài)GB 27887-2011，ECE R129等(děng)其(qí)他技術(shù)標準中，隻有(yǒu)翻(fān)轉(zhuǎn)的相關要求，未要求(qiú)施加載(zǎi)荷(hé)。設備(bèi)如(rú)能(néng)實現ECER44的翻(fān)轉試(shì)驗(yàn)方(fāng)法，則必然(rán)具(jù)備對(duì)應的其他技(jì)術標(biāo)準的相關試(shì)驗能力。
2.其他要(yào)求及實(shí)現
人因(yīn)工程(chéng)學是一門涉(shè)及人(rén)的生理(lǐ)和心理(lǐ)特(tè)點，作業(yè)能力(lì)，認知能(néng)力(lì)，行為(wéi)方(fāng)式等方(fāng)麵(miàn)的(dí)學科，側重於研究人，機(jī)器(qì)和環(huán)境(jìng)的相互作用，其研(yán)究目(mù)的(dí)就是如(rú)何(hé)達(dá)到安(ān)全(quán)，健康(kāng)，舒(shū)適和(hé)工(gōng)作效率的(dí)優化(huà)。兒童(tóng)座椅(yǐ)翻(fān)轉試驗(yàn)設備(bèi)作為一(yī)種機械產(chǎn)品(pǐn)，其設(shè)計過(guò)程應適度考慮人因工程(chéng)學因素(sù)。該設(shè)備(bèi)研發(fā)過(guò)程充分參考(kǎo)了(liǎo)國(guó)家(jiā)標準GB/T 10000-88中國(guó)成年人(rén)人體尺寸(cùn)，使得(dé)該設備(bèi)操作部位的(dí)高度(dù)，設(shè)備短軸(zhóu)方向進深(shēn)等(děng)數值(zhí)較(jiào)適宜於中(zhōng)國普通(tōng)成(chéng)年(nián)人(rén)的(dí)操作。同時(shí)，通(tōng)過(guò)調整(zhěng)伺(sì)服(fú)電機(jī)動態(tài)剛度參(cān)數(shù)，匹配減速機(jī)等措施(shī)，使設(shè)備整體(tǐ)噪(zào)聲不明(míng)顯(xiǎn)。
CNAL-CL01: 2018（ISO-IEC17025：2017）檢測和校準(zhǔn)實驗(yàn)室認(rèn)可準則規定【3】，實驗室(shì)應(yīng) 具有正(zhèng)確開(kāi)展實驗室(shì)活(huó)動(dòng)所需(xū)可影(yǐng)響結(jié)果(guǒ)的設備(bèi)。用(yòng)於(yú)測量的(dí)設備應能達到要(yào)求的(dí)準確(què)度和（或）測量(liáng)不確(què)定(dìng)度(dù),以(yǐ)提(tí)供(gōng)有效結(jié)果。方案(àn)中(zhōng)兒童座(zuò)椅翻轉(zhuǎn)試(shì)驗(yàn)設備采用(yòng)伺(sì)服(fú)電機(jī)匹(pǐ)配(pèi)高(gāo)精度編(biān)碼器, 可(kě)實(shí)現翻轉動作(zuò)的精(jīng)確控製；電(diàn)磁鐵，磁力表(biǎo)座(zuò)，電磁鐵吸合板，磁力表(biǎo)座(zuò)吸合(hé)板與各自的安(ān)裝部 件(jiàn)均設置(zhì)成可增加墊片(piàn)調整空(kōng)間(jiān)位置的模(mó)式，同時(shí)輔(fǔ)以(yǐ)機(jī)械(xiè)結構定位(wèi)加以約束，可實(shí)現(xiàn)試驗座椅換向(xiàng)90°優化方案(àn)及在用設備的力值(zhí)測試釆用織帶張(zhāng)力(lì)傳(chuán)感(gǎn)器，拉(lā)力(lì)傳感(gǎn)器(qì)，均為成熟(shú)的(dí)傳感(gǎn)器(qì)產品, 應用(yòng)工況適宜(yí)。
三，現(xiàn)有方(fāng)案(àn)分析
在(zài)用設備實(shí)物(wù)圖如(rú)圖(tú)1所示，翻轉(zhuǎn)動作依靠(kào)三相異(yì)步電(diàn)機(jī)的(dí)動力(lì)輸出，力值(zhí)加載(zǎi)通(tōng)過(guò)升降絲(sī)杠實現。約(yuē)束於兒(ér)童(tóng)假人上的約束裝(zhuāng)置(zhì)與拉力傳(chuán)感器連接(jiē)，在升降(jiàng)機(jī)構上升時，約(yuē)束裝置被(bèi)加(jiā)載(zǎi)，達到(dào)規(guī)定值(zhí)時，拉力(lì)傳感器(qì)可識別，並反饋信號至(zhì)上(shàng)位(wèi)機(jī)，上(shàng)位(wèi)機(jī)發出(chū)指令使升降機構停止(zhǐ)動作。在(zài)設備底部安(ān)裝有作(zuò)為升(shēng)降動(dòng)力(lì)的電(diàn)機。因設(shè)備(bèi)整機重(zhòng)量很大(dà)，一旦(dàn)升降機(jī)構出(chū)現問(wèn)題(tí)，很難從設備底部進行(háng)維護或維修(xiū)。因(yīn)此(cǐ)，設(shè)備的(dí)方案不(bù)采(cǎi)用升降機構(gòu)作(zuò)為力值加載的(dí)方(fāng)式，可(kě)以極(jí)大(dà)簡(jiǎn)化並結(jié)合實驗室條件靈(líng)活釆(biàn)用加載方式(shì)。拉(lā)力傳感(gǎn)器實(shí)物見圖2。
如圖(tú)3，4所示(shì)，分(fēn)別(bié)是兒(ér)童假人處於(yú)橫(héng)軸(zhóu)初始位(wèi)置(zhì)，繞橫(héng)軸翻轉540°位置以及(jí)縱軸(zhóu)初始位置，繞縱(zòng)軸(zhóu)翻轉540°位置。由橫軸(zhóu)切(qiē)換至縱軸(zhóu)時，需(xū)要停(tíng)機換向，如傳動(dòng)間隙過(guò)大，則需手(shǒu)動(dòng)安裝(zhuāng)固定塊(kuài)對試(shì)驗座(zuò)椅加(jiā)以定位。優化後(hòu)的90°自(zì)動(dòng)旋(xuán)轉(zhuǎn)方案(àn)以設備機(jī)械結(jié)構保(bǎo)證定位，定(dìng)位(wèi)精度可優化(huà)至(zhì)不高於±0.05°，在用方案如(rú)不安裝固(gù)定塊(kuài)進行(háng)定(dìng)位，定位精度為±5°，加(jiā)裝固(gù)定塊(kuài)後可優(yōu)化至不(bù)高於±1°，但壘實(shí)施(shī)過(guò)程會(huì)相對復(fù)雜很(hěn)多。故(gù)優化(huà)方案定位精度和(hé)可(kě)靠性均高於(yú)原方案。
四(sì)，試(shì)驗(yàn)方(fāng)法實現(xiàn)及設備整體(tǐ)優化方案構建
汽車兒(ér)童座椅(yǐ)的(dí)翻(fān)轉(zhuǎn)試(shì)驗(yàn)，涉及(jí)幾童座(zuò)椅(yǐ)的安(ān)裝(zhuāng)，兒(ér)童假人的(dí)約束(shù)，試驗(yàn)座椅(yǐ)翻轉動(dòng)作(zuò)實現(xiàn)，試驗座(zuò)椅90°換向，兒(ér)童假(jiǎ)人頭部(bù)位(wèi)移(yí)測量等(děng)環節。不(bù)同的(dí)過(guò)程均對(duì)應不(bù)同的(dí)子係統(tǒng)或監(jiān)測(cè)儀器,
並由其實現作(zuò)為技術(shù)方案(àn)中兒(ér)童座椅翻轉試(shì)驗(yàn)台的兩大核(hé)心子(zǐ)係統,翻(fān)轉(zhuǎn)執行機構用於實現翻轉動(dòng)作的(dí)實施(shī)和精確(què)調(tiáo)節(jié)，實(shí)現了閉環控製；試(shì)驗座(zuò)椅(yǐ)自(zì)動換向(xiàng)機構(gòu)用(yòng)於實現翻(fān)轉過(guò)程中無人(rén)力介(jiè)入的情(qíng)況下(xià)，安全，便捷(jié)，自(zì)動地實現試驗(yàn) 座(zuò)椅的90°轉向。其他(tā)子係統和輔件(jiàn)等(děng)，作(zuò)為(wéi)設備整機*的(dí)部(bù)分，也視實際需要(yào)進行了相應(yīng)設(shè)計。
設(shè)備(bèi)機(jī)械部(bù)分三(sān)維圖(tú)及其二維主視(shì)圖分別(bié)如(rú)圖5，圖(tú)6 所示:
五，優(yōu)化方(fāng)案中(zhōng)的設備構(gòu)成及(jí)試(shì)驗(yàn)流(liú)程
1.機械部(bù)分構成
方(fāng)案中的(dí)兒(ér)童座(zuò)椅(yǐ)自動換向(xiàng)翻轉(zhuǎn)試(shì)驗設備(bèi)，包括試驗(yàn)座椅，轉接架(jià)，設備基(jī)座，動(dòng)力基(jī)座，翻轉執(zhí)行機構(gòu)，試驗(yàn)座椅(yǐ)自(zì)動轉(zhuǎn)向機構，控製係(xì)統和(hé)人(rén)機(jī)界(jiè)麵(miàn)等(děng)部(bù)分。試驗座椅包括(kuò)座椅架，坐(zuò)墊，靠背(bèi)，ISOFIX下(xià)固(gù)定(dìng)點(diǎn)，安全(quán)帶固定點，其中座椅(yǐ)架(jià)由鋼質方管焊(hàn)接(jiē)而成(chéng)，其上安裝(zhuāng)有安全帶(dài)上(shàng)固(gù)定點(diǎn)，卷(juàn)收(shōu)器安(ān)裝固定點，安全帶下(xià)固定點，ISOFIX下(xià)固(gù)定點，坐(zuò)墊，靠(kào)背(bèi)。所用(yòng)坐墊和靠背均由(yóu)滿足技(jì)術(shù)標準要求的聚氨(ān)酯泡(pào)沫(mò)，防(fáng)曬布和(hé)鋁(lǚ)底板構成(chéng)。上述各(gè)類固(gù)定(dìng)點均由(yóu)螺栓(shuān)聯接安裝於座(zuò)椅(yǐ)架上。
翻轉(zhuǎn)執行機(jī)構主(zhǔ)要包括伺(sì)服(fú)電機(jī)，減速(sù)機，聯(lián)軸(zhóu)器，軸(zhóu)承座，旋轉軸，轉(zhuǎn)動臂(bì)，編(biān)碼(mǎ)器(qì)及其安(ān)裝座，其(qí)中伺服(fú)電機(jī)直(zhí)接和減(jiǎn)速機(jī)連接匹配(pèi)，減速機(jī)安(ān)裝(zhuāng)於動力基座上，並通過(guò)聯軸(zhóu)器和旋(xuán)轉軸連(lián)接(jiē), 帶(dài)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉動，旋轉軸的(dí)轉(zhuǎn)動(dòng)傳(chuán)輸至(zhì)轉動臂，並由轉(zhuǎn)動臂帶動(dòng)承(chéng)載座(zuò)實現翻(fān)轉動(dòng)作，編碼(mǎ)器通(tōng)過(guò)聯軸(zhóu)器(qì)和(hé)一側(cè)旋轉(zhuǎn)軸連接，主要釆集(jí)轉(zhuǎn)動的速(sù)度信息，並將(jiāng)速度信(xìn)息反(fǎn)饋(kuì)至PLC。
試驗座(zuò)椅(yǐ)自(zì)動轉(zhuǎn)向機(jī)構，由(yóu)轉動基座，彈簧，磁(cí)力表座及(jí)其安裝座(zuò)，電(diàn)磁鐵及(jí)其安裝座，磁力表座(zuò)吸合板，電(diàn)磁鐵吸(xī)合(hé)板，24VDC可充電(diàn)電源(yuán)，光敏(mǐn)開(kāi)關和(hé)繼(jì)電器模組(zǔ)，光(guāng)源及電(diàn)路(lù)輔(fǔ)件(jiàn)，安裝(zhuāng) 輔件(jiàn)等部(bù)分(fēn)組(zǔ)成，用(yòng)於實(shí)現試(shì)驗座椅不(bù)借助人力，自(zì)動旋轉90°的動作。
設備(bèi)控(kòng)製係統和人機(jī)界麵包括(kuò)可編程邏(luó)輯控(kòng)製(zhì)器(PLC )，伺服(fú)驅動器(qì)，光電開關，各類(lèi)按鈕(niǔ)，導綫(xiàn)，觸摸(mō)屏以及(jí)其(qí)他電氣元(yuán)件。除(chú)觸(chù)摸屏和(hé)按鈕(niǔ)安(ān)裝於(yú)控製櫃(guì)上麵板(bǎn)外,其(qí)餘元器件均安(ān)裝於控製(zhì)木(mù)巨內部(bù)。
結(jié)構(gòu)整體布(bù)局(jú)簡(jiǎn)潔(jié)，緊湊(còu)。
加載力值的測量裝(zhuāng)置為(wéi)一(yī)織(zhī)帶張力(lì)傳(chuán)感器，不(bù)單獨安(ān)裝於設備，隻(zhī)在(zài)試驗(yàn)時安(ān)裝(zhuāng)於假人約束(shù)裝 置上(shàng)的(dí)織(zhī)帶上，所測織(zhī)帶張(zhāng)力即加載力值。
2.試驗(yàn)座(zuò)椅自動(dòng)轉(zhuǎn)向(xiàng)機(jī)構控製方(fāng)案(àn)
當(dāng)試驗座(zuò)椅縱向(xiàng)中(zhōng)心(xīn)平麵(miàn)平(píng)行(háng)於(yú)設備(bèi)長(cháng)軸方向(xiàng)且垂直於(yú)水平麵(miàn)時，通過PLC控製光源使(shǐ)其(qí)保持(chí) 熄滅狀(zhuàng)態(tài)，光敏開關模組處於(yú)通路狀(zhuàng)態，通(tōng)過(guò)繼電器模組，電磁鐵通(tōng)電，電磁鐵(tiě)吸合板和電磁鐵(tiě)吸(xī)合，試(shì)驗(yàn)座椅被約束住(zhù)而(ér)不能隨意轉動，試驗座椅(yǐ)在(zài)初始狀態(tài)下開始(shǐ)翻轉360°,然後(hòu)再(zài)反向翻轉 360°，回(huí)到(dào)初始位(wèi)置，保持2 ~ 5秒(時(shí)間任(rèn)意可(kě)設，但(dàn)應大於(yú)光(guāng)敏電(diàn)阻的響(xiǎng)應時間。對(duì)於響(xiǎng)應時(shí) 間短(duǎn)於(yú)2秒的光敏電阻，保(bǎo)持(chí)時(shí)間可低(dī)於(yú)2秒(miǎo)。該(gāi)段時間內，通過PLC內設程(chéng)序控製光源使(shǐ)其(qí) 處於點(diǎn)亮狀(zhuàng)態(tài)，照(zhào)射到(dào)光敏電(diàn)阻上的(dí)光(guāng)綫使得(dé)光(guāng)敏開(kāi)關模(mó)組處於(yú)斷路狀態(tài)，通過(guò)繼電器模組(zǔ)，電磁(cí)鐵斷電，在彈(dàn)簧(huáng)力作用(yòng)下，電磁(cí)鐵吸(xī)合板和電磁(cí)鐵脫開，實(shí)現旋(xuán)轉90°動(dòng)作，然(rán)後(hòu)磁(cí)力(lì)表(biǎo)座吸(xī)合板與磁(cí)力表座(zuò)吸合(hé)，試驗座(zuò)椅(yǐ)被約束(shù)無法再自由旋(xuán)轉(zhuǎn)，完成自動轉向。試驗(yàn)完成(chéng)後(hòu)，如需試(shì)驗座(zuò)椅(yǐ)恢(huī) 復至原位(wèi)置(zhì)，可旋轉(zhuǎn)磁力表座旋(xuán)鈕(niǔ)開(kāi)關(guān)，使磁性(xìng)吸合力(lì)被(bèi)阻斷(duàn)，扳(bān)動試驗(yàn)座椅回復原(yuán)位即(jí)可(kě)。
其中，電磁鐵通電(diàn)後，電(diàn)磁(cí)鐵(tiě)吸合(hé)板一(yī)旦與(yǔ)電(diàn)磁鐵接觸，吸(xī)合(hé)力引起的吸(xī)合扭矩(jǔ)足以抵(dǐ)抗彈(dàn)簧(huáng)拉力(lì)引起(qǐ)的回復扭矩，而(ér)使得試驗座椅可以被牢固約束磁力表座旋(xuán)鈕旋至磁性吸合(hé)力未阻(zǔ)斷(duàn)狀態(tài)時, 磁(cí)力表(biǎo)座(zuò)吸(xī)合板一旦與(yǔ)磁力表(biǎo)座(zuò)吸(xī)合(hé)，吸(xī)合力足以(yǐ)牢固約束(shù)試(shì)驗(yàn)座椅不致晃(huǎng)動。
椅(yǐ)自(zì)動轉(zhuǎn)向機構(gòu)控製電路如圖(tú)7所(suǒ)示。
3.加載(zǎi)力(lì)值測試方(fāng)案
織帶(dài)張力傳感器實(shí)物(wù)如(rú)圖(tú)8所(suǒ)示，設(shè)備所(suǒ)用(yòng)該型傳感器(qì)綫纜(lǎn)定(dìng)義如(rú)圖(tú)9所(suǒ)示(shì)。傳感器信號綫可以(yǐ)直接接(jiē)數(shù)據釆(biàn)集(jí)卡或者PLC的(dí)模(mó)擬量端(duān)口(kǒu)，以獲(huò)取織(zhī)帶張(zhāng)力(lì)信號。實測(cè)過(guò)程中，織(zhī)帶(dài)張(zhāng)力傳感器 的(dí)夾(jiā)持(chí)棒中穿(chuān)過(guò)織(zhī)帶，織帶張(zhāng)力的變化對夾(jiā)持(chí)棒(bàng)造成(chéng)不同程(chéng)度的彈(dàn)性(xìng)形變，該(gāi)形變引起(qǐ)的(dí)電信(xìn)號變 化量經過標定等(děng)處理(lǐ)後即(jí)可(kě)得(dé)到(dào)張(zhāng)力(lì)實測值。織(zhī)帶(dài)張(zhāng)力傳感器實測(cè)過程如圖(tú)10所(suǒ)示。
設備開(kāi)機(jī)前，試(shì)驗座椅，假人等均(jūn)確(què)保處(chǔ)於(yú)初始狀態。用(yòng)於(yú)翻(fān)轉(zhuǎn)動(dòng)作(zuò)的(dí)220VAC動(dòng)力電斷開(kāi),接通圖(tú)7所示控製電路所(suǒ)有開關。光(guāng)敏(mǐn)開(kāi)關模(mó)組在(zài)光(guāng)綫未(wèi)照(zhào)射(shè)前處於(yú)通(tōng)路狀態，主回路(lù)接(jiē)通，繼電(diàn)器通電，副回路(lù)接(jiē)通，電(diàn)磁鐵(tiě)通電。首(shǒu)先(xiān)將(jiāng)磁力(lì)表(biǎo)座(zuò)旋鈕旋至磁力(lì)阻(zǔ)斷位置(zhì)，再逆(nì)時針(zhēn)扳轉試驗(yàn)座椅至電(diàn)磁(cí)鐵吸(xī)合板與(yǔ)電(diàn)磁鐵(tiě)吸(xī)合。因動力電仍處於斷開狀(zhuàng)態，故操作人員(yuán)處(chǔ)於安(ān)全狀態。且(qiě)由於試 驗(yàn)座(zuò)椅的(dí)結構特(tè)征(zhēng)，扳轉(zhuǎn)的(dí)力(lì)臂(bì)較大，故所(suǒ)需的(dí)扳轉(zhuǎn)力不大(dà)，對(duì)於操作(zuò)者而(ér)言十(shí)分(fēn)省力。扳轉(zhuǎn)完成後，磁力表座(zuò)旋鈕(niǔ)旋至(zhì)磁力(lì)未阻(zǔ)斷(duàn)位(wèi)置。然後接通用於翻轉動作的220VAC動力(lì)電(diàn)，設備開機，按照PLC程序(xù)設(shè)定，翻(fān)轉執(zhí)行(háng)機構開始執行(háng)既(jì)定翻(fān)轉(zhuǎn)動(dòng)作，此時(shí)光源處(chǔ)於熄滅狀(zhuàng)態。試驗座(zuò)椅換向前的(dí)翻(fān)轉動(dòng)作及加(jiā)載過(guò)程完成後，試驗(yàn)座椅回到(dào)動力電接通(tōng)而(ér)未開(kāi)始(shǐ)翻轉的(dí)狀態，按照(zhào)程(chéng)序設(shè)定，自(zì)動保(bǎo)持2 ~ 5秒(miǎo)（時間(jiān)任意可設(shè)，但應(yīng)大(dà)於(yú)光敏電阻的(dí)響應(yīng)時間(jiān)）。
與此同時，按(àn)照PLC的程(chéng)序設定(dìng)，光(guāng)源點(diǎn)亮(liàng)，並(bìng)照(zhào)射(shè)到(dào)光敏開關(guān)模(mó)組(zǔ)，光(guāng)敏開關模組失電斷(duàn)開(kāi) 控製電路的主回(huí)路，繼而(ér)繼電器(qì)作(zuò)用，使得(dé)副回路斷(duàn)電(diàn)，電磁(cí)鐵失電而(ér)失去(qù)磁(cí)力。在(zài)彈簧(huáng)拉力產(chǎn)生 的扭矩作(zuò)用(yòng)下，試(shì)驗(yàn)座椅順(shùn)時針旋轉(zhuǎn)90。至磁(cí)力(lì)表座吸(xī)合(hé)板與(yǔ)磁(cí)力表座(zuò)吸合，完成90°換(huàn)向動(dòng)作。按照PLC程序設定，翻(fān)轉執行機構(gòu)繼續執(zhí)行翻(fān)轉(zhuǎn)動作(zuò)直(zhí)至試(shì)驗完(wán)成。
六(liù)，結論
兒童座(zuò)椅(yǐ)翻(fān)轉試驗(yàn)是(shì)對(duì)實(shí)車傾(qīng)翻狀態(tài)下(xià)兒童傷害值的模擬(nǐ)，在(zài)各國的兒童座椅技術(shù)標(biāo)準中(zhōng)均有 規(guī)定。兒童(tóng)座(zuò)椅(yǐ)抗翻轉性能的評(píng)價(jià)在硬(yìng)件上(shàng)嚴(yán)格(gé)依賴(lài)於檢(jiǎn)測(cè)設備(bèi)。在用(yòng)設備可(kě)滿(mǎn)足我國國家(jiā)標準(zhǔn)， ECER44，ECE R129等對(duì)試(shì)驗方(fāng)法(fǎ)的(dí)實施(shī)要(yào)求，但是(shì)設備(bèi)檢驗效率相對(duì)較低(dī)，重(zhòng)量和(hé)體積偏大，後(hòu) 續難(nán)以根據(jù)標準修(xiū)訂進行升(shēng)級(jí)等(děng)。
通(tōng)過(guò)設計試(shì)驗座椅(yǐ)90°自動(dòng)換向裝置，設備(bèi)具有(yǒu)定位更精準(zhǔn)等(děng)特點，且旋轉過(guò)程為(wéi)自(zì)動(dòng)實(shí)現, 該(gāi)裝(zhuāng)置(zhì)進(jìn)行了模塊化配(pèi)置，各(gè)零(líng)部件均易(yì)於替換。同時(shí)，如該(gāi)裝置岀現故(gù)障(zhàng)，修(xiū)復(fù)前(qián)可采用手動(dòng)換(huàn) 向(xiàng)的方式(shì)，能夠避免情況下對(duì)檢(jiǎn)驗(yàn)工作的(dí)影響。
拉力(lì)傳(chuán)感器及(jí)織帶(dài)張力(lì)傳感(gǎn)器均用(yòng)於測(cè)試力值，但作為(wéi)不(bù)同(tóng)種(zhǒng)類的兩種傳感器(qì)，其應用對(duì)加載 裝置(zhì)甚至整(zhěng)機的結構(gòu)設計具有較大(dà)影響(xiǎng)，應(yīng)根據場(cháng)地(dì)，預算，測試要(yào)求(qiú)等因素(sù)綜(zōng)合考(kǎo)慮，合理(lǐ)選(xuǎn)型。通(tōng)過引(yǐn)入織帶(dài)張(zhāng)力(lì)傳感(gǎn)器，優化方案拓(tuò)展(zhǎn)了(liǎo)載荷加載(zǎi)方式，規(guī)避了專(zhuān)用(yòng)加(jiā)載機構的設計(jì)，對於設(shè)備 小(xiǎo)型(xíng)化，設備轉場(cháng)，使用維護(hù)，不(bù)同(tóng)技術標準的(dí)適應性(xìng)等(děng)更為(wéi)有利。盡管織(zhī)帶張力(lì)傳感(gǎn)器(qì)比拉力(lì)傳 感(gǎn)器(qì)價格昂(áng)貴(guì)，但是使用該型(xíng)傳感(gǎn)器(qì)的上(shàng)述(shù)優勢足以彌(mí)補其成(chéng)本上的略(lüè)微(wēi)不(bù)足。
故(gù)優化方(fāng)案在試(shì)驗座椅自(zì)動換(huàn)向(xiàng)，力值(zhí)加(jiā)載(zǎi)等方(fāng)麵均優於(yú)在(zài)用(yòng)方(fāng)案，具有(yǒu)更優良(liáng)的(dí)定(dìng)位(wèi)精(jīng)度(dù)和 可靠(kào)性，試驗過程在合(hé)規(guī)的基(jī)礎上(shàng)得(dé)以簡化(huà)，可(kě)顯著(zhù)提高檢驗(yàn)效(xiào)率(shuài)。
此外，兒童座椅(yǐ)技術(shù)標準的更(gēng)新較快，各(gè)國標(biāo)準的(dí)規(guī)定都(dū)不盡相同，國內對(duì)標(biāo)準的(dí)修訂則(zé)略顯 遲滯，建議加(jiā)強對國外相(xiāng)關技術(shù)標(biāo)準和(hé)法規發(fā)展趨勢的跟蹤(zōng)，結合產品研(yán)發動(dòng)態，在標(biāo)準的(dí)製修(xiū)訂 上(shàng)與(yǔ)業界加強(qiáng)溝通，實現(xiàn)各(gè)國技術標準(zhǔn)的(dí)互聯互(hù)通(tōng)，踐行(háng)，服務(wù)國(guó)家“一帶(dài)一路”建設(shè)，助(zhù)力(lì)我國 兒童座椅產品(pǐn)“走(zǒu)出(chū)去“
作者 | 魏(wèi)哲(zhé) 董博(bó)凡(fán) 姜濤(tāo) 張存(cún) 馬(mǎ)英(yīng)
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