黃領(lǐng)周 林景宇 王維真 陳俊健 虞君錨

摘要

現(xiàn)有的檢測設(shè)備無法滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T125-2017（（建筑門窗五金件合頁（鉸鏈）》的要求，且存在通用性差，故障率高，自動(dòng)化程度低等問題。該文研究將位移傳感器、伺服電機(jī)、減速機(jī)、力傳感器、步進(jìn)電機(jī)等器件應(yīng)用到合頁（鉸鏈）檢測設(shè)備上，從而提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確性及設(shè)備的智能化水平，同時(shí)通過使用合頁（較鏈）安裝夾具，達(dá)到提高設(shè)備安裝通用性，減少試驗(yàn)門窗數(shù)量的目的。

【關(guān)鍵詞】合頁（校鏈） 計(jì)算機(jī)控制 合頁（鉸鏈）安裝夾具 智能化檢測設(shè)備

隨著中國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，作為建筑門窗五金配件的合頁（鉸鏈）產(chǎn)品種類日新月異，高強(qiáng)度、高精度、多功能產(chǎn)品成為消費(fèi)者的追求。合頁（鉸鏈）是門窗主要的承重部件，其使用便利性、操作安全性非常重要，與人民群眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，因此對合頁（鉸鏈）產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測很有必要。

由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T125-2017《建筑門窗五金件合頁（鉸鏈）》的更新，新增了使用頻率I（反復(fù)啟閉次省≥20萬次）的門用合頁（鉸鏈），其測試方式與使用頻率11（反復(fù)啟閉次數(shù)≥10萬次）的明裝式門用合頁（鉸鏈）、使用頻率Ⅲ（反復(fù)啟閉次數(shù)≥2.5萬次）的窗用合頁（鉸鏈）不同，目前的設(shè)備已無法滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。另外市場上現(xiàn)有的合頁（鉸鏈）力學(xué)性能檢測設(shè)備也存在通用性差，故障率高，自動(dòng)化程度低等問題，因此很有必要研制一臺(tái)新的合頁（鉸鏈）力學(xué)性能檢測設(shè)備。

1 計(jì)算機(jī)控制合頁（鉸鏈）力學(xué)性能檢測設(shè)備

計(jì)算機(jī)控制合頁（鉸鏈）力學(xué)性能檢測設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制柜、合頁（鉸鏈）壽命性能測試臺(tái)及合頁（鉸鏈）靜態(tài)荷載測試臺(tái)三部分構(gòu)成，由計(jì)算機(jī)控制合頁（鉸鏈）壽命性能測試臺(tái)及合頁（鉸鏈）靜態(tài)荷載測試臺(tái)完成相關(guān)測試。

1.1 合頁（校鏈）靜態(tài)荷載測試臺(tái)

上部合頁（鉸鏈）承受靜態(tài)荷載測試項(xiàng)目由合頁（鉸鏈）靜態(tài)荷載測試臺(tái)完成。該測試臺(tái)由伺服電機(jī)、滾珠絲杠、可調(diào)式合頁固定塊、力傳感器、拉壓力夾具、導(dǎo)軌等組成。

將合頁（鉸鏈）固定在可調(diào)式合頁固定塊上，合頁固定塊與拉壓力檢測裝置夾具相連，根據(jù)合頁（鉸鏈）承載質(zhì)量大小，查標(biāo)準(zhǔn)JG/T125-2017《建筑門窗五金件合頁（鉸鏈）》得到對應(yīng)的拉力值，在測試軟件中設(shè)置拉力值，然后啟動(dòng)測試。通過計(jì)算機(jī)軟件驅(qū)動(dòng)電機(jī)施加拉力，直至上部合頁承受規(guī)定承載拉力，試驗(yàn)后試樣不應(yīng)斷裂。

1.2 合頁（校鏈）壽命性能測試臺(tái)

1.2.1 使用頻率I（反復(fù)啟閉次數(shù)≥20萬次）的門用合頁（鉸鏈）測試系統(tǒng)

將被測合頁（鉸鏈）安裝在專用夾具上，再將夾具安裝在模擬門窗與框架上;通過軟件控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼制模擬門做反復(fù)啟閉運(yùn)動(dòng);通過軟件設(shè)置試驗(yàn)次數(shù)及試驗(yàn)頻率;使用砝碼滑輪裝置測試啟閉力;使用兩只位移傳感器分別測量水平方向變形和垂直方向變形;使用砝碼配合氣缸在門扇重心處加載標(biāo)準(zhǔn)要求的承重級別，試驗(yàn)后水平方向和垂直方向的變形需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，如圖1所示。

1.2.2 使用頻率Ⅱ（反復(fù)啟薄次數(shù)≥10萬次）的明裝式門用合頁（鉸鏈）、使用頻率Ⅲ（反復(fù)啟閉次數(shù)≥2.5萬次）的窗用合頁（鉸鏈）測試系統(tǒng)

將測試合頁（鉸鏈）安裝在專用夾具上，再將夾具安裝在模擬門窗與框架上;通過軟件控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模擬門窗做反復(fù)啟閉運(yùn)動(dòng);通過軟件設(shè)置試驗(yàn)次數(shù)及試驗(yàn)頻率;使用位移傳感器測量豎直方向的位置變化量;使用砝碼滑輪裝置測試啟閉力;通過計(jì)算機(jī)軟件控制電機(jī)或者采用砝碼配合氣缸給模擬門窗施加500±10N的力完成承重性能測試，施加1000±10N的力完成懸端吊重測試;通過10kg砝碼自由落體運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)門窗扇往開啟方向運(yùn)動(dòng)，模擬門窗通過慣性撞擊剛性模擬墻完成撞擊洞口試驗(yàn);通過10kg砝碼自由落體運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)門窗扇往關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)，模擬門窗通過慣性撞擊障礙物完成撞擊障礙物測試。

1.2.3 模擬門窗及合頁（鉸鏈）安裝夾具的設(shè)計(jì)

（1）模擬門窗的設(shè)計(jì)。根據(jù)合頁（鉸鏈）安裝在門上的位置的不同分為兩種情況：（a）合頁（鉸鏈）安裝在門窗的角部，（b）合頁（鉸鏈）安裝在距離扇外端末段不大于200mm的位置。根據(jù)合頁（鉸鏈）安裝位置的不同，將標(biāo)準(zhǔn)要求的每一種規(guī)格的模擬門窗分兩種樣式設(shè)計(jì)，一種為角部安裝合頁（鉸鏈）夾具，另一種為在距離扇外端末段不大于200mm的位置安裝合頁（鉸鏈）夾具。

（2）合頁（鉸鏈）安裝夾具的設(shè)計(jì)。合頁（鉸鏈）安裝夾具用于將合頁（鉸鏈）與模擬門窗及門框聯(lián)接固定，從而完成對合頁（鉸鏈）的測試。合頁（鉸鏈）安裝夾具的樣式參考合頁（鉸鏈）實(shí)際安裝的型材進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)合頁（鉸鏈）模擬實(shí)際使用情況進(jìn)行安裝測試的目的。

2 電氣控制

該測試裝置由上位機(jī)控制系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）及底層控制系統(tǒng)（PLC、伺服電機(jī)、位移傳感器、氣缸、步進(jìn)電機(jī)等）組成，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過RS232串口與底層控制系統(tǒng)進(jìn)行信號交互，傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控，完成對合頁（鉸鏈）的智能化檢測。測試人員通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)選擇要測試的項(xiàng)目、設(shè)置試驗(yàn)頻率、試驗(yàn)次數(shù)等信息，由計(jì)算機(jī)控制底層控制系統(tǒng)的核心PLC實(shí)現(xiàn)對伺服電機(jī)、位移傳感器、氣缸、提供拉壓力的電機(jī)及傳感器的控制完成相關(guān)測試，同時(shí)計(jì)算機(jī)也將測試過程中的實(shí)時(shí)信息、數(shù)據(jù)反饋給測試人員。通過位置開關(guān)、位置傳感器、力傳感器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對測試過程的監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)意外，可實(shí)現(xiàn)停機(jī)報(bào)警功能。

3 計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)

根據(jù)合頁（鉸鏈）類別的不同，將合頁按使用頻率I（反復(fù)啟閉次數(shù)≥20萬次）的門用合頁（鉸鏈）、使用頻率Ⅱ（反復(fù)啟閉次數(shù)≥10萬次）的明裝式門用合頁（鉸鏈）、使用頻率Ⅲ（反復(fù)啟閉次數(shù)≥2.5萬次）的窗用合頁（鉸鏈）三類合頁分三個(gè)測試頁面進(jìn)行設(shè)計(jì)。每個(gè)測試頁面的基本測試功能分為性能測試和耐久測試，性能測試包括：承重性能、承受靜態(tài)荷載、懸端吊重等項(xiàng)目。其中使用頻率I的合頁（鉸鏈）只用測試承重性能項(xiàng)目。承受靜態(tài)荷載項(xiàng)目可生成性能曲線圖，并可將曲線圖打印輸出。

耐久測試為反復(fù)啟閉項(xiàng)目，通過軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn)次數(shù)和試驗(yàn)頻率，計(jì)算機(jī)控制位移傳感器測試初始位置參數(shù)，然后控制伺服電機(jī)帶動(dòng)模擬門窗做啟閉運(yùn)動(dòng)，達(dá)到試驗(yàn)次數(shù)后計(jì)算機(jī)控制位移傳感器測量位置變形量，試驗(yàn)后查看位置變形量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且試件有無嚴(yán)重變形或損壞能否正常啟閉。具體試驗(yàn)過程如圖2所示。

4 結(jié)語

計(jì)算機(jī)控制合頁（鉸鏈）力學(xué)性能檢測設(shè)備有三個(gè)滿足使用頻率Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類合頁（鉸鏈）檢測需要的工位，不僅可以大大提高檢測效率，還可以滿足多種不同類型合頁的檢測需要。目前大部分合頁（鉸鏈）生產(chǎn)企業(yè)都是采用一種類型合頁（鉸鏈）對應(yīng)一種門窗的方式進(jìn)行檢測，如果測試另一類型的合頁（鉸鏈）就需要更換對應(yīng)的試驗(yàn)門窗，這樣就需要很多的試驗(yàn)門窗。本項(xiàng)目通過采用模擬門窗及參考合頁（鉸鏈）實(shí)際安裝型材樣式設(shè)計(jì)的合頁（鉸鏈）安裝夾具，解決了更換不同類型合頁（鉸鏈）時(shí)須更換對應(yīng)型材的問題，從而達(dá)到減少試驗(yàn)門窗，滿足通用性要求，提高檢測效率，并可減少測試成本的目的。項(xiàng)目研制成功后，可向檢測機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)推廣，大大提高檢測效率，并可滿足對合頁（鉸鏈）產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督，從而對保障產(chǎn)品質(zhì)量以及消費(fèi)者權(quán)益具有重要意義。

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