沈 旭， 孫啟國， 白冬軍， 李永威

（1.北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所，北京 100011；2.北方工業(yè)大學(xué)，北京 100144）

0 引言

散熱器恒溫控制閥于20世紀(jì)40年代最早在歐洲出現(xiàn)，在80年代初我國開始自行研制散熱器恒溫控制閥，進(jìn)入21世紀(jì)，隨著熱計量政策及技術(shù)的不斷深化及廣大人民群眾對居室溫度的個性化要求，各種國產(chǎn)、進(jìn)口散熱器恒溫控制閥產(chǎn)品應(yīng)運而生，并在國內(nèi)很多工程項目中被采用。

1 本課題研究的目的和意義

目前，散熱器恒溫控制閥制造技術(shù)已基本成熟 （見圖1），但散熱器恒溫控制閥的檢測技術(shù)仍處于初級階段，大多數(shù)檢測、認(rèn)證部門只能做出流量特性曲線的檢測，無法做出機械性能試驗 （閥體裝配件抗彎性試驗、閥頭抗扭性試驗、閥頭抗彎性試驗、機械強度試驗、溫度強度試驗、溫度極限試驗）的檢測、認(rèn)證。嚴(yán)重地制約了散熱器恒溫控制閥的質(zhì)量水平，機械性能試驗是衡量散熱器恒溫控制閥質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是散熱器恒溫控制閥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸。因此，研制一種高效而實用的機械性能試驗設(shè)備已成為國內(nèi)、外一項重要的研究課題。

圖1 散熱器恒溫控制閥

2 主要研究的內(nèi)容

（1）利用鉸鏈四桿機構(gòu)直線運動與旋轉(zhuǎn)（圓周）運動互換原理實現(xiàn)試樣任意角度旋轉(zhuǎn)的高效新型機械性能檢測設(shè)備。

（2）對建筑用五金水暖機械性能試驗機進(jìn)行理論設(shè)計。

（3）確定試驗全過程各工作部件之間的相互關(guān)系。

（4）設(shè)計建筑用五金水暖機械性能試驗機結(jié)構(gòu)裝置。

（5）具體實施方式說明。

3 建筑用五金水暖機械性能試驗機的設(shè)計思想

本文將提供一種檢測建筑用五金水暖中的陶瓷片密封水嘴和散熱器恒溫控制閥的機械性能試驗、溫度強度試驗、密封性能試驗、使用壽命試驗的機械裝置。

圖2 檢測效率低、旋轉(zhuǎn)角度單一的試驗機

中國專利公開的建筑用五金水暖檢測設(shè)備，只有檢測陶瓷片密封水嘴開關(guān)和水嘴出水管壽命的試驗機，尚未有檢測散熱器恒溫控制閥機械性能的試驗機，如：中國專利公開的一種檢測用試驗機，只能檢測陶瓷片密封水嘴開關(guān)和水嘴出水管壽命，一次只能裝夾一個試樣，做完次后，在更換另一個試樣；利用電機正、反轉(zhuǎn)實現(xiàn)試樣的旋轉(zhuǎn)動作。該試驗機檢測效率低、裝夾繁瑣、試樣旋轉(zhuǎn)不均、旋轉(zhuǎn)角度單一、電機損耗大，不適于做頻繁旋轉(zhuǎn)、多次數(shù)的試驗，如圖2所示。

本實用新型就是針對已有技術(shù)存在的不合理性，結(jié)合研發(fā)工作和檢測過程的需要，設(shè)計提供一種一次裝夾多個試樣，利用鉸鏈四桿機構(gòu)直線運動與旋轉(zhuǎn)（圓周）運動互換原理實現(xiàn)試樣任意角度旋轉(zhuǎn)的高效新型機械性能檢測設(shè)備。

依據(jù)GB/T 18145-2003《陶瓷片密封水嘴》、JG/T 195-2007《散熱器恒溫控制閥》、DS/EN 215：2004《Thermostatic radiator valves-Requirements and test methods》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。目的在于提供一種既能檢測陶瓷片密封水嘴開關(guān)和水嘴出水管壽命試驗，又能檢測散熱器恒溫控制閥機械性能試驗的機械裝置。該機械具有裝夾試樣多、旋轉(zhuǎn)角度廣（0°～270°）、電機損耗低、定位準(zhǔn)確高、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、易操作、檢測效率高、勞動強度低、安全可靠性高等特點。

技術(shù)方案：利用鉸鏈四桿機構(gòu)直線運動與旋轉(zhuǎn)（圓周）運動互換原理來實現(xiàn)試樣任意角度的旋轉(zhuǎn)。把與電機軸相聯(lián)并能作整周回轉(zhuǎn)運動的連架桿稱為曲柄，即：主動輪6；把不與機架相聯(lián)的構(gòu)件稱為連桿，即：桿件11和桿件8.1；把只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的連架桿稱為搖桿，即：從動輪9和從動輪8。構(gòu)件：主動輪6、桿件11和從動輪9組成曲柄搖桿機構(gòu)，所需的旋轉(zhuǎn)角度可根據(jù)機械原理中"平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計"的知識來計算出曲柄、連桿、搖桿的長度和相對位置，并應(yīng)滿足：①曲柄為最短桿；②最短桿與最長桿的長度之和，小于或等于其它兩桿長度之和，在配上本實用新型設(shè)計的專用夾具（14）、專用夾具15即可完成陶瓷片密封水嘴開關(guān)和水嘴出水管壽命的試驗。做散熱器恒溫控制閥試驗時，則需把連桿機構(gòu)2分別與主動輪1和從動輪3聯(lián)接，所需的旋轉(zhuǎn)角度可通過改變連桿機構(gòu)2、連桿機構(gòu)4 的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)， 即可實現(xiàn)從“※（0）擋”～“5 擋”、 0°～270°旋轉(zhuǎn)試驗，調(diào)節(jié)方法同上所述，試樣裝夾夾具為本實用新型設(shè)計的專用夾具15。

圖3 檢測陶瓷片密封水嘴試驗機結(jié)構(gòu)圖

圖4 檢測陶瓷片密封水嘴傳動機構(gòu)圖

圖5 檢測溫控閥試驗機結(jié)構(gòu)圖

圖6 檢測溫控閥傳動機構(gòu)圖

4 五金水暖機械性能試驗機的具體實施方式

4.1 具體實施方式

結(jié)合附圖實施例做進(jìn)一步的描述，建筑用五金水暖機械性能試驗機由步進(jìn)電動機、機架、主動輪（曲柄）、連桿、從動輪（搖桿）、電機軸、通水軸（輸出軸）、滾動軸承、兩套專用夾具等構(gòu)成。試驗機的大小按人的身高160～180mm進(jìn)行人性化設(shè)計，制作前將各部分零件按1∶1的比例在箱體布局，使機構(gòu)聯(lián)接緊湊合理、人性化、可作成系列產(chǎn)品。本實用新型的建筑用五金水暖件機械性能試驗機，可以完成0°～270°的旋轉(zhuǎn)試驗。以下是對建筑用五金水暖的兩種具有代表性的實例進(jìn)行闡述。

4.2 實施例1

實施例1適宜陶瓷片密封水嘴開關(guān)和水嘴出水管壽命的試驗。本實施例的主動輪1為單拉槽方式曲柄，從動輪5為互成120°的三拉槽方式搖桿，可根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的要求改變連桿在圓盤的位置。桿件2、桿件4為中空心連接桿，便于調(diào)節(jié)連桿的長度。專用夾具14夾身為空心水盒，可充滿水，在夾身外部可裝有多個水嘴接頭，圖6中只畫出三個。用桿件2分別聯(lián)接主動輪1和從動輪5組成曲柄搖桿機構(gòu)，當(dāng)電機帶動主動輪1轉(zhuǎn)動時，主動輪1通過連桿2使從動輪5在0°～180°范圍內(nèi)擺動，專用夾具上的水嘴便形成0°～180°的旋轉(zhuǎn)運動，根據(jù)實際情況在水嘴把處安裝固定挾持棒，所需的旋轉(zhuǎn)角度可根據(jù)機械原理中 “平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計”的知識來計算出曲柄、連桿、搖桿的長度和相對位置，即可完成陶瓷片密封水嘴開關(guān)和水嘴出水管壽命的試驗。

4.3 實施例2

實施例2適宜散熱器恒溫控制閥機械性能試驗，其基本原理與實施例1相同，不同之處：夾具不同；連桿聯(lián)接的順序不同。散熱器恒溫控制閥的夾持器在內(nèi)部設(shè)有不同規(guī)格的水線（15-1），適于夾持各種型號的溫包頭，在該夾具外部裝有特制鎖緊溫包機構(gòu)（15-2）、（15-3），不會因人為因素造成溫包的外觀缺陷。

實施例2的連接方式為：主動輪1→連桿2→從動輪3一端→從動輪3另一端→連桿4→從動輪5任意一端（根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度選定拉槽）。

實施例2的運行動作：電機帶動主動輪1做整周回轉(zhuǎn)運動→通過連桿2→使從動輪 3做0°～180°范圍內(nèi)的擺動→通過連桿4進(jìn)行運動轉(zhuǎn)換→使從動輪5達(dá)到0°～270°范圍的旋轉(zhuǎn)運動。所需的旋轉(zhuǎn)角度可根據(jù)機械原理中 “平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計”的知識來計算出曲柄、各連桿、各搖桿的長度和相對位置，即可完成散熱器恒溫控制閥機械性能試驗。

5 結(jié)論

針對國內(nèi)檢測五金水暖機械性能試驗的現(xiàn)狀，提出了檢測五金水暖機械性能試驗機的設(shè)計思路和方案，并根據(jù)受力條件對陶瓷片密封水嘴和溫控閥的相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行了試驗和測定。試驗結(jié)果表明，頂壓力（旋轉(zhuǎn)力）為225N，檢測效果最佳。

根據(jù)溫控閥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了兩種專用夾具機構(gòu)?？梢杂行У膴A持各種溫控閥門。

試驗結(jié)果表明，五金水暖機械性能試驗機能夠完全滿足GB/T 18145-2003《陶瓷片密封水嘴》、JG/T 195-2007《散熱器恒溫控制閥》、DS/EN 215：2004《Thermostatic radiator valves-Requirements and test methods》標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求，證實了五金水暖機械性能試驗機設(shè)計思路和技術(shù)方案的可行性和現(xiàn)實性。

[1]DS/EN215：2004Thermostatic radiator valves-Requirements and test methods[S].

[2]GB/T 18145-2003陶瓷片密封水嘴[S].

[3]JG/T 195-2007散熱器恒溫控制閥[S].