汽車安全帶粉塵試驗(yàn)智能試驗(yàn)臺(tái)的分析與研制

孔德嘉，賈京生，王哲

(中汽認(rèn)證中心，北京 102609)

汽車安全帶粉塵試驗(yàn)智能試驗(yàn)臺(tái)的分析與研制

孔德嘉，賈京生，王哲

(中汽認(rèn)證中心，北京 102609)

根據(jù)GB 14166-2013《機(jī)動(dòng)車乘員用安全帶、約束系統(tǒng)、兒童約束系統(tǒng)和ISOFIX兒童約束系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)中粉塵試驗(yàn)的要求，研發(fā)一種可滿足不同安裝角度的卷收器安裝的智能試驗(yàn)臺(tái)。

汽車安全帶；粉塵試驗(yàn)臺(tái)；安裝角度

0 引言

安全帶作為目前國(guó)家機(jī)動(dòng)車輛產(chǎn)品強(qiáng)制性檢驗(yàn)產(chǎn)品，其卷收器的粉塵試驗(yàn)是一項(xiàng)重要的性能測(cè)試環(huán)節(jié)，試驗(yàn)?zāi)M檢測(cè)實(shí)車內(nèi)灰塵長(zhǎng)期對(duì)安全帶的影響。依據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14166-2013中5.6.3“粉塵試驗(yàn)”的要求規(guī)定：卷收器應(yīng)安裝在粉塵試驗(yàn)箱內(nèi)，其安裝方式類似于在車輛上的安裝狀態(tài);試驗(yàn)箱裝有規(guī)定的粉塵，在每次攪拌粉塵后1～2 min內(nèi)進(jìn)行10次安全帶拉出回卷試驗(yàn)，保持織帶處于從卷收器中拉出500 mm長(zhǎng)度狀態(tài);在5 h內(nèi)，每隔20 min，以表壓為(5.5±0.5)×105Pa且不含油的干燥壓縮空氣，由一直徑為(1.5±0.1) mm的小孔吹攪粉塵5 s。

一般常見的安全帶粉塵試驗(yàn)設(shè)備一般包括安全帶固定機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等。安全帶固定機(jī)構(gòu)一般是由螺栓或焊接直接固定到基準(zhǔn)臺(tái)面上，安裝安全帶時(shí)需將手臂伸入狹小的空間內(nèi)進(jìn)行裝夾，操作極其不便。固定機(jī)構(gòu)材料利用鑄鐵加工件固定，只能對(duì)垂直拉出的安全帶進(jìn)行裝夾，對(duì)水平拉出或者帶傾斜角度的卷收器則無法裝夾，導(dǎo)致試驗(yàn)無法進(jìn)行；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)利用機(jī)械硬性連接，對(duì)安全帶試驗(yàn)樣品的織帶部件容易造成影響試驗(yàn)結(jié)果的不確定性損傷；動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用普通氣缸，長(zhǎng)期粉塵作業(yè)使用會(huì)導(dǎo)致氣缸使用壽命嚴(yán)重下降；控制系統(tǒng)通常使用按鈕和指示燈，顯示內(nèi)容通常僅有試驗(yàn)時(shí)間，無任何試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示；程序部分則大部分使用單片機(jī)編程，程序內(nèi)容單一固定，試驗(yàn)人員無法更改設(shè)定，不能滿足廠家研發(fā)需求。

作者研發(fā)的安全帶粉塵試驗(yàn)多角度智能試驗(yàn)臺(tái)改變了現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備操作復(fù)雜、功能單一的缺陷，通過PLC控制器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)3條安全帶的粉塵試驗(yàn)檢測(cè)并能夠?qū)υ囼?yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)節(jié)；安全帶角度前后/左右光軸的應(yīng)用也方便安全帶各種角度的安裝；其防塵框架以及噴粉回收機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)極大地減少了粉塵的溢出，也大大延緩了設(shè)備的使用壽命，能夠滿足高效、環(huán)保、智能化的試驗(yàn)檢測(cè)要求。

1 智能試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造

安全帶粉塵試驗(yàn)智能試驗(yàn)臺(tái)是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：安全帶粉塵試驗(yàn)智能試驗(yàn)臺(tái)由箱體機(jī)構(gòu)、防塵框架機(jī)構(gòu)、噴粉機(jī)構(gòu)、安全帶固定機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。

(1)箱體分為上箱體和下箱體兩部分，材料為不銹鋼。連接方式為螺栓固定連接。其中上箱體部分裝有箱門，下箱體部分焊有工作基準(zhǔn)平臺(tái)。

(3)安全帶固定機(jī)構(gòu)底座上安裝有導(dǎo)向軸支座、底盤固定快夾、織帶角度調(diào)整光軸。導(dǎo)向軸支座上裝有安全帶角度調(diào)整光軸、安全帶固定板。

(4)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括三角支架、織帶固定快夾。

(5)動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括強(qiáng)力刮塵圈氣缸、磁性接近開關(guān)。

(6)噴粉機(jī)構(gòu)包括粉塵回收器、粉塵回收氣管、噴粉孔、噴粉進(jìn)氣管。

(7)控制系統(tǒng)包括PLC可編程控制器、觸摸屏、鑰匙開關(guān)、急停按鈕、蜂鳴器。

2 智能試驗(yàn)臺(tái)的功能優(yōu)化

(1)箱體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)簡(jiǎn)約，美觀大方

設(shè)備箱體機(jī)構(gòu)(見圖1)采用不銹鋼裝配組成，防腐蝕、免噴涂，箱體內(nèi)外壁均使用氬弧焊封面，可以產(chǎn)生足夠的密封性來保證整臺(tái)設(shè)備在試驗(yàn)過程中的穩(wěn)定性。外部防塵支架采用優(yōu)質(zhì)的工業(yè)鋁型材和PC板搭建構(gòu)成，有效阻止了外部灰塵進(jìn)入箱體導(dǎo)致影響試驗(yàn)結(jié)果的不確定性。整體外觀簡(jiǎn)約輕巧、美觀大方。

第二，缺乏經(jīng)營(yíng)品牌。常言道，酒香不怕巷子深。品牌是企業(yè)的活招牌，更是其屹立于市場(chǎng)的“殺手锏”和其自身軟實(shí)力的象征。但南通鵬越紡織有限公司雖然在理念上追求品牌建設(shè)，但實(shí)踐滯后，無法真正使得品牌成為其隱形財(cái)富。

圖1 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)圖

(2)萬能夾具適應(yīng)各種安全帶安裝角度

可拆裝的萬能夾具(見圖2)上可裝有3條安全帶總成同時(shí)進(jìn)行粉塵試驗(yàn)。安全帶固定機(jī)構(gòu)包括圓盤形底座，底座外側(cè)按120°角度等分為三部分，每部分均固定有導(dǎo)向軸支座，導(dǎo)向軸支座兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有織帶角度調(diào)整光軸；安全帶固定板與安全帶角度前后調(diào)整光軸構(gòu)成L形；安全帶角度前后調(diào)整光軸可在豎面180°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，安全帶角度左右調(diào)整光軸可在豎面180°范圍內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括三角支架和織帶固定快夾；三角支架包括按120°角度等分的3個(gè)桿臂，桿臂內(nèi)側(cè)沿長(zhǎng)度方向開有導(dǎo)槽；織帶固定快夾固定于導(dǎo)槽內(nèi)并可滑動(dòng)調(diào)整；安全帶安裝角度可按照實(shí)車安裝角度調(diào)整，并伴有相應(yīng)織帶導(dǎo)向裝置進(jìn)行輔助，防止安裝不同角度的卷收器發(fā)生織帶磨損、打褶現(xiàn)象。

圖2 萬能夾具設(shè)計(jì)圖

(3)安裝操作更加方便快捷

安全帶固定時(shí)可將工作平臺(tái)拿出箱體，根本解決了安裝安全帶時(shí)需將手臂伸入狹小的空間內(nèi)進(jìn)行裝夾操作不便的問題，極大地提高了安裝的方便性。在安裝底座、旋轉(zhuǎn)光軸、織帶夾具上均使用快夾，人手即可以帶緊，無須使用工具，極大地提升了安裝速度。

(4)動(dòng)力機(jī)構(gòu)操控嚴(yán)謹(jǐn)、高效

設(shè)備主要驅(qū)動(dòng)裝置為桿不回轉(zhuǎn)帶強(qiáng)力刮塵圈的氣缸，有效行程600 mm。織帶拉出/收回方向的角度任意可調(diào)，整個(gè)試驗(yàn)的速度、頻率和周期數(shù)均可調(diào)節(jié)。配合高速響應(yīng)的磁性接近開關(guān)，為試驗(yàn)的穩(wěn)定進(jìn)行提供保障。

(5)試驗(yàn)過程可控化可視化

使用PLC可編程控制器，它具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力和可編程功能，上位機(jī)搭載可視化觸摸屏幕，使人機(jī)對(duì)話界面簡(jiǎn)潔、直觀。試驗(yàn)前可設(shè)置的關(guān)鍵試驗(yàn)信息有試驗(yàn)總時(shí)間、吹粉時(shí)間間隔、吹粉持續(xù)時(shí)間、保護(hù)時(shí)間、拉出回卷次數(shù)等參數(shù)。運(yùn)行中可監(jiān)控試驗(yàn)總時(shí)間、距下次吹粉時(shí)間、總拉出回卷次數(shù)。檢驗(yàn)員可根據(jù)自己要求自由設(shè)定，滿足廠家的研發(fā)功能。

(6)加入有效的安全措施

PLC可編程控制器中加入防止安全帶誤鎖指令，設(shè)置位置開關(guān)量，安全帶一旦發(fā)生鎖止，則氣缸回到下止點(diǎn)，保護(hù)安全帶和氣缸，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示檢驗(yàn)員。檢驗(yàn)員可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障問題，減少故障停機(jī)時(shí)間。

(7)氣缸中止點(diǎn)工作位

控制器上還設(shè)置有氣缸中止點(diǎn)工作位：在試驗(yàn)之前，氣缸走一個(gè)循環(huán)后通過接近開關(guān)自動(dòng)回到中止點(diǎn)工作位，每次運(yùn)動(dòng)循環(huán)都由中止點(diǎn)起步。這樣不但可以清楚觀測(cè)到氣缸的位置，可以直觀地判斷安全帶是否鎖止，且便于安全帶織帶的安裝。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)利用觸摸屏，通過跟PLC通信進(jìn)行試驗(yàn)動(dòng)作控制。在操作中可以根據(jù)產(chǎn)品類型試驗(yàn)要求自行設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)；界面分為參數(shù)設(shè)置界面和運(yùn)行監(jiān)控界面。界面友好，便于操作。

3.1 參數(shù)設(shè)置界面

參數(shù)設(shè)置界面(見圖3)可以設(shè)置實(shí)際試驗(yàn)所需要的數(shù)據(jù)信息，填寫好的數(shù)據(jù)可以保存，方便檢驗(yàn)員在下次進(jìn)行相同試驗(yàn)時(shí)可以直接調(diào)取參數(shù)設(shè)置信息。參數(shù)設(shè)置內(nèi)容有試驗(yàn)總時(shí)間、吹粉時(shí)間間隔、吹粉持續(xù)時(shí)間、保護(hù)時(shí)間、拉出回卷次數(shù)等，檢驗(yàn)員可根據(jù)試驗(yàn)要求自由設(shè)置。其中設(shè)置保護(hù)時(shí)間的構(gòu)想是為了防止在試驗(yàn)過程中安全帶由于特殊情況被鎖死對(duì)氣缸造成損害。設(shè)置保護(hù)時(shí)間后，若氣缸在保護(hù)時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)上方電磁開關(guān)，則PLC認(rèn)定為安全帶鎖死，氣缸回到下方保護(hù)氣缸，設(shè)備停機(jī)并發(fā)出警報(bào)。

圖3 參數(shù)設(shè)置界面

3.2 運(yùn)行監(jiān)控界面

運(yùn)行監(jiān)控界面(見圖4)可以對(duì)試驗(yàn)運(yùn)行的全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。運(yùn)行監(jiān)控畫面包括初始化調(diào)整及運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控兩個(gè)部分。初始化調(diào)整內(nèi)容包括：手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕、氣缸上升按鈕、氣缸下降按鈕、試運(yùn)行按鈕、開始/暫停按鈕、急停按鈕、報(bào)警燈。運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控內(nèi)容包括：試運(yùn)行時(shí)間監(jiān)控、距下次吹粉時(shí)間監(jiān)控、總拉出回卷次數(shù)監(jiān)控，可以為檢驗(yàn)員提供試驗(yàn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖4 運(yùn)行監(jiān)控界面

4 結(jié)束語

根據(jù)GB 14166-2013《機(jī)動(dòng)車乘員用安全帶、約束系統(tǒng)、兒童約束系統(tǒng)和ISOFIX兒童約束系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)中粉塵試驗(yàn)的要求，作者研發(fā)了一種可滿足不同安裝角度的卷收器安裝的智能試驗(yàn)臺(tái)(實(shí)物見圖5)，不僅外觀簡(jiǎn)潔防塵，還能滿足不同安裝角度卷收器安裝的要求。

圖5 汽車安全帶粉塵試驗(yàn)智能試驗(yàn)臺(tái)

【1】GB 14166-2013機(jī)動(dòng)車乘員用安全帶、約束系統(tǒng)、兒童約束系統(tǒng)和ISOFIX兒童約束系統(tǒng)[S].

Analysis and Development of Intelligent Test Device for Dust Test of Automobile Seat Belt

KONG Dejia,JIA Jingsheng,WANG Zhe

(China Certification Center for Automotive Products,Beijing 102609,China)

According to dust test requirements in GB 14166-2013Safety-belts,RestraintSystems,ChildRestraintSystemsandISOFIXChildRestraintSystemsforOccupantsofPower-drivenVehiclesstandard, an intelligent test device which could meet different installation angle retractor installation was developed.

Automobile seat belt;Test device for dust test; Installation angle

2016-10-14

孔德嘉(1987—)，男，大學(xué)本科，工程師，從事汽車安全產(chǎn)品檢測(cè)研發(fā)工作。E-mail：kaluov@sina.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.02.008

U463.87+7

B

1674-1986(2017)02-032-03