◇常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 靳敏 秦政 楊振業(yè)

本研究的目的是設(shè)計(jì)開發(fā)用于高鐵座椅切割強(qiáng)度的試驗(yàn)儀，驗(yàn)證在規(guī)定條件下，高鐵座椅是否符合要求。檢測(cè)過(guò)程中的切削速度、切削力及切削深度精確可控，保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。經(jīng)過(guò)調(diào)研及檢索發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)并無(wú)同類型的設(shè)備，因此具有良好的市場(chǎng)前景。

1 引言

動(dòng)車組客室座椅是與乘客接觸最多的關(guān)鍵設(shè)備，它除了起到支撐乘客的作用外，還緩和軌道與機(jī)車之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳給人體的沖擊和減小由此產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)于乘客乘坐的舒適體驗(yàn)和安全保障有很大的影響。更重要的是，在面臨突發(fā)狀況的情況下，如何利用座椅為乘客提供一個(gè)安全的港灣，如何避免乘客的二次碰撞損傷，如何提高座椅的安全性，并結(jié)合人機(jī)工程學(xué)、生理學(xué)，根據(jù)乘客要求的機(jī)車座椅，是當(dāng)今機(jī)車制造業(yè)中面臨的一個(gè)重要的問(wèn)題。

為保證乘客的安全和舒適，根據(jù)鐵路總公司要求，座椅按照人機(jī)工程學(xué)的原理設(shè)計(jì)，整體可旋轉(zhuǎn)180°，使乘客始終朝向列車前進(jìn)方向。座椅強(qiáng)度及耐久性需滿足標(biāo)準(zhǔn)（TB/T 3263－2011《動(dòng)車組乘客座椅》）的要求，按照標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)強(qiáng)度的要求，座椅的各個(gè)部位在規(guī)定的載荷條件下，不應(yīng)出現(xiàn)裂痕及永久變形等缺陷，并保持一定的剛度，但是對(duì)于具體的測(cè)試方式并沒(méi)有具體規(guī)定。

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前的切割強(qiáng)度測(cè)試并沒(méi)有具體的操作標(biāo)準(zhǔn)，是采用人工手握刀具切割座椅的方式驗(yàn)證。人工操作會(huì)造成切割力、切割速度、切割深度的不可控，提供的數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。因此，現(xiàn)行的切割強(qiáng)度的測(cè)試并不嚴(yán)謹(jǐn)。本論文的設(shè)計(jì)是為了解決以上問(wèn)題而提出。

2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前國(guó)標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有切割強(qiáng)度相應(yīng)的具體要求，本測(cè)試儀基于2018年英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）制定的用于評(píng)估軌道車輛座椅抵抗用刀片破壞的能力指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)及測(cè)試，與國(guó)際接軌。

測(cè)試儀的整體結(jié)構(gòu)及組成如圖1所示。底座、龍門架組件與橫向?qū)к壗M成了整體的框架式結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)不同厚度的測(cè)試坐墊，轉(zhuǎn)動(dòng)升降機(jī)上的手輪帶動(dòng)連接在升降支架上的坐墊定位組件沿著垂直導(dǎo)軌上下滑移。切割時(shí)，切割頭組件在切割氣缸的推動(dòng)下沿著橫向?qū)к墮M向滑移，帶動(dòng)刀片從左到右切割測(cè)試坐墊。

圖1 測(cè)試儀整體結(jié)構(gòu)組成

由于工作臺(tái)的高度可調(diào)，可測(cè)試不同厚度的座椅；工作臺(tái)寬度可調(diào)節(jié)可使試驗(yàn)臺(tái)用于不同寬度的座椅的測(cè)試。因此，本試驗(yàn)儀可以拓展應(yīng)用于其他交通工具的座椅測(cè)試。

切割頭組件是此測(cè)試儀中非常重要的一個(gè)部件，如圖2所示。圖1中切割頭組件處于停車狀態(tài)即起始位置，此時(shí)切割頭組件在切割路線之外。小氣缸壓縮，經(jīng)擺動(dòng)板轉(zhuǎn)動(dòng)接頭帶動(dòng)擺動(dòng)板繞擺動(dòng)支點(diǎn)順時(shí)針擺動(dòng)。此時(shí)，刀尖高于測(cè)試坐墊的上表面。

圖2 切割中的切割頭組件

圖2中切割頭處于切割狀態(tài)。當(dāng)開始試驗(yàn)時(shí)，切割氣缸推入，推動(dòng)移動(dòng)主板離開停車位，沿橫向?qū)к壱?0mm/s的額定速度移動(dòng)到切割位停止。此時(shí)小氣缸通氣、伸出，通過(guò)使擺動(dòng)板繞擺動(dòng)支點(diǎn)擺動(dòng)，使刀片伸出切入坐墊。同時(shí)，切入力傳遞到傳感器，由傳感器實(shí)時(shí)顯示切入力，切割力的大小由另一個(gè)傳感器實(shí)時(shí)顯示。然后，切割頭組件再次向右開始切割，切割深度最大為20mm，并到預(yù)設(shè)的行程后停止。同時(shí)，小氣缸回縮使刀片抬刀至原位，以保證安全與保護(hù)刀頭。

需要注意的是，為保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，對(duì)于每個(gè)要測(cè)試的座椅，應(yīng)進(jìn)行兩次破壞性的強(qiáng)度測(cè)試。且當(dāng)有兩個(gè)不同的織物方向時(shí)，測(cè)試應(yīng)在兩個(gè)方向上進(jìn)行。另外，每次測(cè)試都應(yīng)使用新刀刃。切削速度及切削力可通過(guò)兩個(gè)傳感器實(shí)時(shí)觀察、調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)镀腥霚y(cè)試坐墊的切割深度不足20mm或者切割不動(dòng)時(shí)，說(shuō)明此坐墊的切割強(qiáng)度符合要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目是開發(fā)設(shè)計(jì)高鐵座椅切割強(qiáng)度試驗(yàn)儀，可以實(shí)現(xiàn)高鐵座椅切割強(qiáng)度的精確測(cè)定，對(duì)于座椅安全性的保證非常重要。這個(gè)試驗(yàn)儀可以廣泛應(yīng)用于交通工具的座椅切割強(qiáng)度測(cè)試，既解決了目前測(cè)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題，也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白。