劉慧 袁興啟 許斌 宋芳

（昆山海關(guān)，江蘇昆山 215300）

兒童是國家的未來，兒童的健康安全直接關(guān)系到家庭的幸福和社會的穩(wěn)定。隨著人民生活水平的提高，童車的應用越來越廣泛，兒童三輪車和兒童自行車作為兩種常見的童車產(chǎn)品，深受孩子們喜愛。兒童三輪車的適用年齡一般從1.5 歲開始，兒童自行車的適用年齡一般從3 歲～4 歲開始，這個年齡段的兒童自我保護意識和能力非常弱，童車產(chǎn)品的任何質(zhì)量問題都可能造成嚴重后果。因此，童車的質(zhì)量安全也深受消費者和相關(guān)部門重視[1-3]。為了提升童車產(chǎn)品質(zhì)量，確保使用兒童的健康安全，各國家和地區(qū)都制定了相關(guān)產(chǎn)品安全標準，我國還將童車納入強制性產(chǎn)品認證（CCC）管理，確保進口及國內(nèi)生產(chǎn)童車的質(zhì)量安全。在童車產(chǎn)品標準中，跌落試驗是一項重要的技術(shù)要求，直接關(guān)乎騎行兒童的安全，一直被業(yè)界重視。如國標GB 14747-2006《兒童三輪車安全要求》[4]、美標ANSI Z315.1-2012《三輪車 安全性要求》[5]中規(guī)定了兒童三輪車的跌落試驗要求，美國聯(lián)邦法規(guī)16 CFR 1512/CPSC 1512[6]中規(guī)定了兒童自行車的跌落試驗要求等。

我國是人口大國，童車的使用量很大，產(chǎn)品的安全尤為重要，直接關(guān)系到騎行兒童的健康安全。而滿足安全標準是合格產(chǎn)品的首要要求，也是減少企業(yè)質(zhì)量風險的有效手段。因此，進口企業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)應該對產(chǎn)品進行正確檢測，以滿足相關(guān)的法律法規(guī)。另外，我國童車檢測機構(gòu)眾多，每年相關(guān)部門對童車產(chǎn)品的國抽、省抽、地抽等抽樣檢測量也很大。確保檢測的準確性，是各機構(gòu)應該首先考慮的問題，準確檢測首要的前提就是檢測設(shè)備是否先進和可靠。

1 童車跌落測試現(xiàn)狀

目前我國機構(gòu)和企業(yè)實驗室在進行童車跌落試驗時，多采用手動測試或采用翻板式、懸掛式兩種結(jié)構(gòu)試驗機。手動測試需要兩名檢測人員將樣品抬升至規(guī)定高度，同時松手釋放使其下落，該方法測試精度不高，且難以確保兩名檢測人員操作同步，經(jīng)常發(fā)生釋放不同步導致車子前后輪落地偏差，而導致試驗失敗。翻板式試驗機采用兩塊平板分別放置車體前輪和后輪，從而托住試驗樣品，通過上下移動平板調(diào)節(jié)車體高度，旋轉(zhuǎn)平板釋放車體使其下落。然而，實際測試中該試驗機在釋放車體時，車體不能自由無障礙落下，車把兩端在固定上標準負荷后不能保持平衡而轉(zhuǎn)向某一邊，車身在負荷作用下向某一邊傾斜，頻繁出現(xiàn)車體傾斜懸掛現(xiàn)象，嚴重影響測試結(jié)果。懸掛式試驗機通過鋼繩拉住車體使其懸掛于空中，釋放鋼繩使車體下落，該結(jié)構(gòu)試驗機在測試過程中對抬升至空中的樣品定位困難，調(diào)節(jié)麻煩，難以準確將樣品穩(wěn)定于規(guī)定高度。

本文從我國童車跌落測試現(xiàn)狀出發(fā)，克服以往產(chǎn)品的不足，研制出一臺調(diào)節(jié)方便、定位準確、釋放過程無障礙、經(jīng)濟實用的童車跌落試驗機，既可用于兒童三輪車跌落試驗，又可用于兒童自行車跌落試驗。所得研究成果將促進我國童車檢測技術(shù)水平的提升，并帶來一定的經(jīng)濟和社會效益。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

童車跌落試驗機主要由以下幾個部分組成：整機框架、車把頂夾裝置、后輪軸頂夾裝置、提升裝置、釋放系統(tǒng)、荷重安裝裝置和混凝土地面，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 童車跌落試驗機結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 整機框架

整機框架包括四根導柱，導柱安裝框架?？蚣懿捎娩X合金型材，組裝簡單方便且成本較低。將四根導柱牢固固定在框架上，夾持試件的框架沿著導柱上升或下降，實現(xiàn)試件平穩(wěn)抬升?？蚣艹叽邕m應目前市場上所有常見尺寸的兒童三輪車和兒童自行車的測試。

2.2 車把頂夾裝置

本試驗機可同時適用于兒童三輪車和兒童自行車的跌落試驗，車把和后輪是兩類童車共同擁有的前后兩大部件，綜合考慮方便頂夾和試樣穩(wěn)定性等因素，本文選擇這兩大部件作為試樣頂夾位置。

車把頂夾裝置包括兩個頂夾氣缸，以及氣缸安置滑塊、調(diào)節(jié)滑塊之間距離的螺桿。將橫梁安置在線性滑套上（導向套），橫梁可沿導柱上下滑動。將線性滑軌和兩個滑塊安置到橫梁上，在兩個滑塊上分別安裝兩個氣缸，滑塊用正反牙的螺桿驅(qū)動，使兩個氣缸同時向中間靠攏或向兩邊分離，以適應不同長度的把橫管頂夾。

2.3 后輪軸頂夾裝置

后輪軸頂夾裝置包括兩個氣缸，以及氣缸安置滑塊、調(diào)節(jié)滑塊前進或后退的螺桿。在U 型框架移動該裝置，并上下滑動U 型框架，使后輪軸頂夾氣缸對準試件后輪軸，頂夾裝置上設(shè)置線性滑軌和滑塊，滑塊上安裝頂夾氣缸，用螺桿驅(qū)動滑塊前進或后退，以適應不同寬度的輪軸。

2.4 提升裝置

提升裝置包括提升電動葫蘆，可滑動U 型框架（安置后輪軸頂夾裝置用）、可滑動橫梁（安置車把頂夾裝置用），以及U 型框架和橫梁連接固定板。本試驗機頂夾位置定在車把和后輪軸兩個位置，若兩個頂夾部位分別提升，難以保持試樣的水平狀態(tài)。因此，本試驗機將U 型框架和橫梁用連接板固緊，成為一體，確保兩個頂夾部位同時上升下降。整體框架頂上懸掛電動葫蘆，可將試件頂夾框架沿四根導柱水平抬升。

2.5 釋放系統(tǒng)

本試驗機利用氣缸頂夾車把和后輪軸兩個部位，因此釋放系統(tǒng)的主要組成部分也是氣缸。氣缸裝有電磁換向閥，對四個氣缸電磁換向閥同時給出信號，讓氣缸軸同時快速回收，實現(xiàn)試件童車水平狀態(tài)下的自由跌落。

2.6 荷重安裝裝置

根據(jù)標準要求，鞍座、每個把套、后踏板（如有）需要安裝荷重，其中把套既是安裝荷重位置，也是頂夾位置。在車把兩端安裝尾套，套入砝碼套管，套管下面鎖入規(guī)定砝碼即可實現(xiàn)荷重安裝。不同的車把兩端指向的方向會不同，本文把車把尾套一端設(shè)計為球面，使之更好地適應不同角度車把的頂夾。把套荷重安裝裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 把套荷重安裝裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.7 混凝土地面

標準要求將試件跌落至水泥地面，為了讓試驗機適用于各種地面的測試環(huán)境，試驗機下面單獨設(shè)置一個混凝土地面，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示?；炷恋孛嬗傻装搴退嗯_組成，根據(jù)試件落地接觸面的特征設(shè)計為T 型，相比較整面的長方形臺面，T 型臺面使得整機更加輕便?；炷恋孛嬖O(shè)計為可移動部件，通過一端安裝腳輪組，另一端設(shè)置把手方便移動。

圖3 混凝土地面結(jié)構(gòu)示意圖

3 主要技術(shù)原理

3.1 高度清零

將試件放置在混凝土地面上，根據(jù)試件大小，調(diào)節(jié)夾緊氣缸的位置，實現(xiàn)試件的固定，此時試件的高度視為零點，在觸摸屏界面點擊“高度清零”，然后再進行試件提升。

3.2 參數(shù)控制

童車跌落試驗機的跌落高度和釋放時間等參數(shù)可在觸摸屏界面“參數(shù)設(shè)定”欄目中設(shè)置，如圖4 所示；同時，也可以實時讀取運動過程中試件的高度。高度使用編碼器控制，系統(tǒng)到達設(shè)定高度時報警，此時可以執(zhí)行跌落測試。

圖4 觸摸屏界面

3.3 試件的自動釋放

試件提升至設(shè)定高度后，點擊觸摸屏主界面上“釋放”，進行跌落試驗。系統(tǒng)采用氣缸夾緊試件，左右氣缸兩兩一組，可同時使用，也可分開使用，4 個氣缸共用電磁換向閥，保證其同時動作，實現(xiàn)試件自由跌落。

4 結(jié)論

本試驗機研制成功后，可應用于國標GB 14747-2006、美標ANSI Z315.1-2012 中兒童三輪車的跌落試驗，以及美標16 CFR 1512/CPSC 1512 中兒童自行車的跌落試驗。應用結(jié)果表明，本試驗機調(diào)節(jié)方便、定位準確、釋放過程無障礙，是童車跌落試驗的首選設(shè)備，可廣泛應用于童車生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)檢測機構(gòu)的型式試驗。同時，還可以根據(jù)相關(guān)標準要求進一步拓展改裝，應用于其他產(chǎn)品的類似跌落試驗中。