陳紅

摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展，水嘴已經(jīng)在公共場(chǎng)所、辦公場(chǎng)所、家庭得到了廣泛應(yīng)用，成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾暮乃a(chǎn)品。另外，對(duì)水嘴耐久性質(zhì)量安全進(jìn)行管控是非常關(guān)鍵的，一方面，我國(guó)是水資源嚴(yán)重缺乏國(guó)家，水嘴長(zhǎng)期使用后會(huì)出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，嚴(yán)重浪費(fèi)水資源；另一方面，我國(guó)陶瓷片密封水嘴內(nèi)銷的生產(chǎn)水平參差不齊，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制不嚴(yán)，導(dǎo)致水嘴在長(zhǎng)期冷熱水交替使用中，零部件容易出現(xiàn)變形、斷裂、轉(zhuǎn)換開關(guān)卡阻、復(fù)位失效、靈敏度降低等質(zhì)量情況，易引發(fā)燙傷等安全事故。

關(guān)鍵詞：水嘴；耐久性實(shí)驗(yàn)；效果及推廣

中圖分類號(hào)：TS914.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）09-0056-02

1 傳統(tǒng)水嘴耐久性試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備存在的主要問題

1.1 傳統(tǒng)水嘴耐久性檢測(cè)設(shè)備通用性差

目前市場(chǎng)上的水嘴各式各樣，有很多不同的類型，現(xiàn)有的水嘴耐久性試驗(yàn)機(jī)需要針對(duì)每種類型樣品設(shè)計(jì)不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均占一個(gè)工位，而企業(yè)和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)往往涉及產(chǎn)品類型較多，導(dǎo)致水嘴耐久性檢測(cè)設(shè)備工位很多，設(shè)備體積龐大，通用性差，利用率低。因此，水嘴生產(chǎn)企業(yè)和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)均在尋求一種產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)的水嘴耐久性檢測(cè)設(shè)備。

1.2 企業(yè)缺乏智能檢測(cè)設(shè)備

國(guó)家對(duì)水嘴質(zhì)量的管控也越來越嚴(yán)格，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，大中型企業(yè)為了不斷加強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須從提高產(chǎn)品本身質(zhì)量出發(fā)，嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程，這些企業(yè)都希望有一種更智能的檢測(cè)設(shè)備，可以實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控試驗(yàn)過程中各個(gè)參數(shù)的變化，使得研發(fā)人員、試驗(yàn)人員對(duì)產(chǎn)品性能有更充分的了解，便于企業(yè)研發(fā)和質(zhì)量管控。

1.3 傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性、精確性有待提高

水嘴耐久性試驗(yàn)均要進(jìn)行幾萬次甚至幾十萬次的循環(huán)，一個(gè)耐久性試驗(yàn)如果機(jī)器每天24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)也要持續(xù)十幾天，而傳統(tǒng)水嘴耐久性試驗(yàn)機(jī)都是電機(jī)和氣缸配合，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)易發(fā)熱，設(shè)備故障率較高，這一問題亟待解決。

2 本試驗(yàn)系統(tǒng)著重解決的技術(shù)能力

（1）開發(fā)六自由度機(jī)械手用于水嘴耐久性試驗(yàn)系統(tǒng)的程序控制軟件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)的智能化，提高試驗(yàn)系統(tǒng)的通用性；（2）研發(fā)水壓閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高壓力和流量控制精度；（3）通過水箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合控制器對(duì)水嘴把手位置的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高低溫水的精確控制。

3 本試驗(yàn)系統(tǒng)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

3.1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》；（2）GB 25501-2010《水嘴用水效率限定值及用水效率等級(jí)》；（3）QB/T 1334-2013《水嘴通用技術(shù)條件》；（4）JC/T 758-2008《面盆水嘴》；（5）JC/T 760-2008《浴盆及淋浴水嘴》。

3.2 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)

（1）歐系標(biāo)準(zhǔn)：EN817：2008《衛(wèi)浴龍頭 機(jī)械混合閥（PN10）通用技術(shù)要求》、EN200：2008《衛(wèi)浴龍頭 1型和2型供水系統(tǒng)的單水龍頭和組合水龍頭通用技術(shù)要求》；（2）澳系標(biāo)準(zhǔn)：AS/NZS 3718：2005/AMD1：2006/AMD2：2008《供水裝置 水嘴》；（3）美系標(biāo)準(zhǔn)：ASME A112.18.1-2012/CSA B125.1-12《管道供水裝置》。

4 本試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理

目前國(guó)內(nèi)外通常采用以下作業(yè)程序完成單柄雙控水嘴耐久性試驗(yàn)，水嘴按使用狀態(tài)安裝在試驗(yàn)設(shè)備上，在標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)條件下，并保證水嘴手柄按圖1所示運(yùn)動(dòng)，一個(gè)循環(huán)包括三次開關(guān)運(yùn)動(dòng)和兩次完整的冷水—熱水—冷水運(yùn)動(dòng)。步驟如下：

（1）閥芯位于中間混合關(guān)閉位置0開始試驗(yàn)；（2）在中間混合位置打開至位置1；（3）返回關(guān)閉位置2；（4）在關(guān)閉位置轉(zhuǎn)換到冷水位置3；（5）在冷水位置打開至4；（6）在開啟狀態(tài)下轉(zhuǎn)到熱水全開位置5，保持（5±0.5）s；（7）再在開啟狀態(tài)下轉(zhuǎn)到冷水全開位置6，保持（5±0.5）s；（8）關(guān)閉水嘴到位置7；（9）在關(guān)閉狀態(tài)下轉(zhuǎn)到熱水位置8；（10）在熱水位置打開到位置9，再關(guān)閉至位置10；（11）在關(guān)閉狀態(tài)回到11（0）位置。

以上為一個(gè)循環(huán)，連續(xù)進(jìn)行測(cè)試，完成7×104個(gè)循環(huán)次數(shù)。

5 本試驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

5.1 在水嘴耐久性試驗(yàn)系統(tǒng)中引入六自由度機(jī)械手

本項(xiàng)目是根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》、EN817：2008《衛(wèi)浴龍頭 機(jī)械混合閥（PN10）通用技術(shù)要求》等國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的水嘴壽命試驗(yàn)來設(shè)計(jì)完成的，由于該標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋了很多各式各樣不同類型的水嘴，例如：?jiǎn)伪鷨慰厮?、單柄雙控水嘴、雙柄雙控水嘴、抽取式水嘴、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、旋轉(zhuǎn)出水管等，由于水嘴的多樣性，導(dǎo)致現(xiàn)有的壽命試驗(yàn)機(jī)針對(duì)每一個(gè)樣品都設(shè)計(jì)了不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致了設(shè)備龐大，通用性差等一系列問題，為了解決這些問題，我們創(chuàng)新性提出了用六自由度機(jī)械手測(cè)試系統(tǒng)的解決方案。

5.2 高精度壓力和流量控制系統(tǒng)

運(yùn)用了計(jì)算機(jī)-控制器-數(shù)字采集板卡-傳感器-變頻器-多級(jí)增壓水泵組成了高精度的水壓閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：給定模塊；采集模塊；控制模塊。

5.3 高低溫水精確控制系統(tǒng)

在單柄雙控水嘴的耐久性試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，水嘴的開啟狀態(tài)分為：極冷、極熱、混合水三種，其中混合水對(duì)主水箱的溫度會(huì)造成影響，我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了混合水的水箱，結(jié)合機(jī)器人測(cè)試系統(tǒng)和管路控制系統(tǒng)，對(duì)冷熱水溫有更高精度的控制。當(dāng)機(jī)器人帶著樣品運(yùn)行到混合水的位置時(shí)，通過控制器對(duì)機(jī)器人內(nèi)部位置信號(hào)的監(jiān)控，控制器得到該位置信號(hào)后，將水路中的多位電動(dòng)閥調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)混合水的水箱，避免混合水影響極冷或極熱水箱，最后對(duì)混合水進(jìn)行加熱或制冷處理，重新回到極冷或極熱水箱，使得系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

5.4 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本系統(tǒng)結(jié)合了前面三大系統(tǒng)，并對(duì)它們內(nèi)部所有的數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)軌跡通過總線連接器與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，再通過LabVIEW人機(jī)交互的界面進(jìn)行編程，將所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過人機(jī)界面顯示出來并通過互聯(lián)網(wǎng)共享給有打開權(quán)限的試驗(yàn)人員或調(diào)試人員，使得設(shè)備維護(hù)的便利性和試驗(yàn)人員的操作便利性大幅提高，將所有的試驗(yàn)參數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸至互聯(lián)網(wǎng)，使得實(shí)驗(yàn)人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控和操作，既有利于設(shè)備維護(hù)，也提高了試驗(yàn)效率。

6 實(shí)施效果及推廣應(yīng)用情況

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分析，該檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠，能夠科學(xué)地、穩(wěn)定地的完成國(guó)標(biāo)GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》中水嘴開關(guān)壽命試驗(yàn)，本系統(tǒng)提高了檢測(cè)的自動(dòng)化、智能化，在實(shí)際使用中操作方便，各參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、充分的采集和傳輸為試驗(yàn)人員提供豐富的測(cè)試信息。西北國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心對(duì)定性的設(shè)備進(jìn)行了計(jì)量檢定，獲得合格的檢定證書。該設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)為水壓精度達(dá)到0.5級(jí)，溫度精度達(dá)到1.0級(jí)，流量精度達(dá)到3.0級(jí)，扭矩精度達(dá)到1.0級(jí)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并于2016年1月獲得科技部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

本系統(tǒng)的研發(fā)和制造成功在業(yè)內(nèi)反映良好，目前已在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、重慶質(zhì)檢院、蘇州質(zhì)監(jiān)所、佛山質(zhì)監(jiān)所、開平奧斯曼陶瓷有限公司、潮州質(zhì)監(jiān)所、云南質(zhì)檢院、東陶（中國(guó)）有限公司等質(zhì)檢機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)企業(yè)得以應(yīng)用，因檢測(cè)精度高，產(chǎn)品適用范圍廣，穩(wěn)定性好，智能化程度高，操作便利等優(yōu)點(diǎn)得到一致好評(píng)。

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