汽车安全带粉尘试验智能试验台的分析与研制

孔德嘉，贾京生，王哲

(中汽认证中心，北京 102609)

汽车安全带粉尘试验智能试验台的分析与研制

孔德嘉，贾京生，王哲

(中汽认证中心，北京 102609)

根据GB 14166-2013《机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和ISOFIX儿童约束系统》标准中粉尘试验的要求，研发一种可满足不同安装角度的卷收器安装的智能试验台。

汽车安全带；粉尘试验台；安装角度

0 引言

安全带作为目前国家机动车辆产品强制性检验产品，其卷收器的粉尘试验是一项重要的性能测试环节，试验模拟检测实车内灰尘长期对安全带的影响。依据中华人民共和国国家标准GB 14166-2013中5.6.3“粉尘试验”的要求规定：卷收器应安装在粉尘试验箱内，其安装方式类似于在车辆上的安装状态;试验箱装有规定的粉尘，在每次搅拌粉尘后1～2 min内进行10次安全带拉出回卷试验，保持织带处于从卷收器中拉出500 mm长度状态;在5 h内，每隔20 min，以表压为(5.5±0.5)×105Pa且不含油的干燥压缩空气，由一直径为(1.5±0.1) mm的小孔吹搅粉尘5 s。

一般常见的安全带粉尘试验设备一般包括安全带固定机构、导向机构、动力机构和控制系统等。安全带固定机构一般是由螺栓或焊接直接固定到基准台面上，安装安全带时需将手臂伸入狭小的空间内进行装夹，操作极其不便。固定机构材料利用铸铁加工件固定，只能对垂直拉出的安全带进行装夹，对水平拉出或者带倾斜角度的卷收器则无法装夹，导致试验无法进行；导向机构利用机械硬性连接，对安全带试验样品的织带部件容易造成影响试验结果的不确定性损伤；动力机构采用普通气缸，长期粉尘作业使用会导致气缸使用寿命严重下降；控制系统通常使用按钮和指示灯，显示内容通常仅有试验时间，无任何试验数据显示；程序部分则大部分使用单片机编程，程序内容单一固定，试验人员无法更改设定，不能满足厂家研发需求。

作者研发的安全带粉尘试验多角度智能试验台改变了现有检测设备操作复杂、功能单一的缺陷，通过PLC控制器可以同时实现3条安全带的粉尘试验检测并能够对试验过程进行实时监控调节；安全带角度前后/左右光轴的应用也方便安全带各种角度的安装；其防尘框架以及喷粉回收机构的设计极大地减少了粉尘的溢出，也大大延缓了设备的使用寿命，能够满足高效、环保、智能化的试验检测要求。

1 智能试验台的构造

安全带粉尘试验智能试验台是通过以下技术方案来实现的：安全带粉尘试验智能试验台由箱体机构、防尘框架机构、喷粉机构、安全带固定机构、导向机构、动力机构和控制系统构成。

(1)箱体分为上箱体和下箱体两部分，材料为不锈钢。连接方式为螺栓固定连接。其中上箱体部分装有箱门，下箱体部分焊有工作基准平台。

(3)安全带固定机构底座上安装有导向轴支座、底盘固定快夹、织带角度调整光轴。导向轴支座上装有安全带角度调整光轴、安全带固定板。

(4)导向机构包括三角支架、织带固定快夹。

(5)动力机构包括强力刮尘圈气缸、磁性接近开关。

(6)喷粉机构包括粉尘回收器、粉尘回收气管、喷粉孔、喷粉进气管。

(7)控制系统包括PLC可编程控制器、触摸屏、钥匙开关、急停按钮、蜂鸣器。

2 智能试验台的功能优化

(1)箱体结构平稳简约，美观大方

设备箱体机构(见图1)采用不锈钢装配组成，防腐蚀、免喷涂，箱体内外壁均使用氩弧焊封面，可以产生足够的密封性来保证整台设备在试验过程中的稳定性。外部防尘支架采用优质的工业铝型材和PC板搭建构成，有效阻止了外部灰尘进入箱体导致影响试验结果的不确定性。整体外观简约轻巧、美观大方。

第二，缺乏经营品牌。常言道，酒香不怕巷子深。品牌是企业的活招牌，更是其屹立于市场的“杀手锏”和其自身软实力的象征。但南通鹏越纺织有限公司虽然在理念上追求品牌建设，但实践滞后，无法真正使得品牌成为其隐形财富。

图1 试验台设计图

(2)万能夹具适应各种安全带安装角度

可拆装的万能夹具(见图2)上可装有3条安全带总成同时进行粉尘试验。安全带固定机构包括圆盘形底座，底座外侧按120°角度等分为三部分，每部分均固定有导向轴支座，导向轴支座两侧对称设有织带角度调整光轴；安全带固定板与安全带角度前后调整光轴构成L形；安全带角度前后调整光轴可在竖面180°范围内旋转，安全带角度左右调整光轴可在竖面180°范围内左右旋转。导向机构包括三角支架和织带固定快夹；三角支架包括按120°角度等分的3个杆臂，杆臂内侧沿长度方向开有导槽；织带固定快夹固定于导槽内并可滑动调整；安全带安装角度可按照实车安装角度调整，并伴有相应织带导向装置进行辅助，防止安装不同角度的卷收器发生织带磨损、打褶现象。

图2 万能夹具设计图

(3)安装操作更加方便快捷

安全带固定时可将工作平台拿出箱体，根本解决了安装安全带时需将手臂伸入狭小的空间内进行装夹操作不便的问题，极大地提高了安装的方便性。在安装底座、旋转光轴、织带夹具上均使用快夹，人手即可以带紧，无须使用工具，极大地提升了安装速度。

(4)动力机构操控严谨、高效

设备主要驱动装置为杆不回转带强力刮尘圈的气缸，有效行程600 mm。织带拉出/收回方向的角度任意可调，整个试验的速度、频率和周期数均可调节。配合高速响应的磁性接近开关，为试验的稳定进行提供保障。

(5)试验过程可控化可视化

使用PLC可编程控制器，它具有强大的运算能力和可编程功能，上位机搭载可视化触摸屏幕，使人机对话界面简洁、直观。试验前可设置的关键试验信息有试验总时间、吹粉时间间隔、吹粉持续时间、保护时间、拉出回卷次数等参数。运行中可监控试验总时间、距下次吹粉时间、总拉出回卷次数。检验员可根据自己要求自由设定，满足厂家的研发功能。

(6)加入有效的安全措施

PLC可编程控制器中加入防止安全带误锁指令，设置位置开关量，安全带一旦发生锁止，则气缸回到下止点，保护安全带和气缸，同时蜂鸣器发出报警提示检验员。检验员可第一时间发现故障问题，减少故障停机时间。

(7)气缸中止点工作位

控制器上还设置有气缸中止点工作位：在试验之前，气缸走一个循环后通过接近开关自动回到中止点工作位，每次运动循环都由中止点起步。这样不但可以清楚观测到气缸的位置，可以直观地判断安全带是否锁止，且便于安全带织带的安装。

3 控制系统设计

控制系统利用触摸屏，通过跟PLC通信进行试验动作控制。在操作中可以根据产品类型试验要求自行设定试验参数；界面分为参数设置界面和运行监控界面。界面友好，便于操作。

3.1 参数设置界面

参数设置界面(见图3)可以设置实际试验所需要的数据信息，填写好的数据可以保存，方便检验员在下次进行相同试验时可以直接调取参数设置信息。参数设置内容有试验总时间、吹粉时间间隔、吹粉持续时间、保护时间、拉出回卷次数等，检验员可根据试验要求自由设置。其中设置保护时间的构想是为了防止在试验过程中安全带由于特殊情况被锁死对气缸造成损害。设置保护时间后，若气缸在保护时间内不能到达上方电磁开关，则PLC认定为安全带锁死，气缸回到下方保护气缸，设备停机并发出警报。

图3 参数设置界面

3.2 运行监控界面

运行监控界面(见图4)可以对试验运行的全过程进行实时监控。运行监控画面包括初始化调整及运行数据监控两个部分。初始化调整内容包括：手动/自动转换按钮、气缸上升按钮、气缸下降按钮、试运行按钮、开始/暂停按钮、急停按钮、报警灯。运行数据监控内容包括：试运行时间监控、距下次吹粉时间监控、总拉出回卷次数监控，可以为检验员提供试验过程实时监控。

图4 运行监控界面

4 结束语

根据GB 14166-2013《机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和ISOFIX儿童约束系统》标准中粉尘试验的要求，作者研发了一种可满足不同安装角度的卷收器安装的智能试验台(实物见图5)，不仅外观简洁防尘，还能满足不同安装角度卷收器安装的要求。

图5 汽车安全带粉尘试验智能试验台

【1】GB 14166-2013机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和ISOFIX儿童约束系统[S].

Analysis and Development of Intelligent Test Device for Dust Test of Automobile Seat Belt

KONG Dejia,JIA Jingsheng,WANG Zhe

(China Certification Center for Automotive Products,Beijing 102609,China)

According to dust test requirements in GB 14166-2013Safety-belts,RestraintSystems,ChildRestraintSystemsandISOFIXChildRestraintSystemsforOccupantsofPower-drivenVehiclesstandard, an intelligent test device which could meet different installation angle retractor installation was developed.

Automobile seat belt;Test device for dust test; Installation angle

2016-10-14

孔德嘉(1987—)，男，大学本科，工程师，从事汽车安全产品检测研发工作。E-mail：kaluov@sina.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.02.008

U463.87+7

B

1674-1986(2017)02-032-03