吸塵器性能測試地毯張緊力控制裝置的研制與應用

楊茂強

摘 要：本文闡述了一種新型吸塵器性能測試地毯張緊力控制裝置的研制過程。通過該裝置的研制，改進了采用砝碼吊掛方式傳遞張緊力帶來的張緊力損失，以及沒有最終傳遞在地毯上張緊力的準確數據和實時顯示與記錄的缺點。地毯張緊力控制系統的改善，可以避免重復性測試，提高吸塵器性能測試數據的準確性和可信度。

關鍵詞：吸塵器；性能測試；控制裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.193

1 前言

能源的高效利用已經引起世界范圍內的關注，歐盟市場對家用真空吸塵器的性能實施了強制管控。 根據歐盟能效框架指令2009/125/EC，不符合生態設計要求的真空吸塵器將不允許在歐盟市場投放。

全球一半以上的家用吸塵器是在中國內地生產，80%以上的國內生產廠家聚集在江蘇省蘇州市。為提供此項測試服務，需按IEC/EN60312-1標準要求籌建吸塵器性能測試實驗室，定制除塵性能測試設備，在該設備中如何確保對地毯的拉緊力，課題組特此對其實施和控制裝置進行研制。

2 研制內容及要求

EU 666/2013生態設計實施條例是ErP指令（2009/125/EC）下的針對真空吸塵器的實施措施，規定了家用和商用真空吸塵器的能源性能，清潔性能（地毯和硬地板）、灰塵再釋放、噪音、軟管和電機耐久性以及信息要求，其中能源和清潔性能都需要在特定的測試工作臺上進行測試與評估，地毯拉緊力的設定和監控是保證測試準確性的基本前提。

本裝置的研制目的在于克服現有砝碼控制張緊力的缺陷，提供一種便于操作和準確度更高的地毯張緊力測試裝置。主要技術要求如下：

（1）兼容標準與法規： 真空吸塵器性能測試方法IEC/EN60312-1，歐盟真空吸塵器生態設計指令（EU） No 666/2013，歐盟真空吸塵器能效標簽指令（EU） No 665/2013；

（2）需確保施加在地毯上的張緊力在60-70N；

（3）系統能實時顯示該張緊力，并能在電腦中持續記錄；

（4）計量拆裝方便，使用可靠性高；

（5）便于地毯的安裝與拆卸，不影響測試效率。

3 設計方案與細則

根據以上標準和技術要求，地毯張緊力控制裝置采用氣缸壓力提供拉緊動力，用氣壓閥調節氣缸壓力的大小，測試平臺安裝地毯的左右兩側加裝地毯張緊力控制裝置，里面包含壓力傳感器，將實時壓力反饋給工作監控的軟件，做掃描與記錄。

地毯張緊力控制裝置安裝在吸塵器性能測試設備后，包括型材架、臺面、地毯張緊固定掛件和地毯張緊調控組件，地毯張緊調控組件包括固定部分和運動部分，臺面和地毯張緊調控組件的固定部分分別固定于型材架不同的維度上，調控組件的運動部分與地毯張緊固定掛件連接并引導地毯張緊固定掛件的移動。

臺面設于地毯張緊調控組件的下方，地毯張緊調控組件的運動部分可以在臺面上方移動。地毯張緊固定掛件為兩個圓柱形桿，使用時將地毯上的兩個圓孔套于兩個圓柱形桿上，然后平鋪在臺面上。

地毯張緊調控組件，其固定部分包括橫向固定板和縱向固定板，橫向固定板設于型材架上，縱向固定板設于橫向固定板上；地毯張緊調控組件其運動部分包括自由臂、旋轉軸承、力傳感器、連接件和筆形氣缸，自由臂的兩端分別與地毯張緊固定掛件連接，自由臂、旋轉軸承、力傳感器、連接件和筆形氣缸依次連接，筆形氣缸設于縱向固定板上。

在吸塵器性能正式測試前，將地毯平鋪在木板臺面，其圓孔套在地毯張緊桿上，筆形氣缸向前推，自由臂向前移動，從而拉緊地毯的兩端直到達到預先設定的張緊力，通過力傳感器，直接在顯示器讀取該張緊力的瞬時值，并保存到電腦里。整機吸塵器測試時，在拉緊的地毯上預先按標準要求布置了相應量的測試灰，在測試吸塵器通電預熱一小時后，將吸塵器放置在測試臺的移動樣品臺上，夾緊軟管的把手，按照吸塵器地刷頭的寬度自動調節兩根測試導軌的寬度，將地刷頭沿著測試導軌放置在地毯上，吸塵器設定在最高功率的檔位開始工作，樣品臺沿著地毯拉升的方向帶動地刷頭往復移動，將地毯上的測試灰吸入吸塵器塵袋或者塵杯中，通過測試前后塵袋或者塵杯的重量變化，評估此吸塵器在地毯上除塵能力的高低。

4 裝置驗收及比對

在完成了設計方案之后，按照設計要求及圖紙進行加工與組裝，更新電腦軟件的程序嵌入，對加裝在吸塵器性能測試臺的地毯張緊力控制裝置進行了安裝調試，計量確認和測試比對這三方面的驗收工作。

4.1 安裝調試

依據安裝圖紙及相關安裝操作規范指導文件，安裝設備的質量檢測報告及安裝過程檢驗記錄，對設備銜接處、安裝定位、各基準線的誤差度進行檢測，并對設備運轉過程中各部位的狀態進行檢查，通過運行檢測來檢查設備安裝可能存在的問題，發現運行不良或其他安全運作隱患時及時采取修復措施。

4.2 計量確認

在通過了安裝調試以后，說明該張緊力控制裝置可以與整臺吸塵器性能測試臺兼容，但其采用的電子元器件，機械配合的公差等技術環節是否符合設計要求，需要通過設備計量來確認。產品的性能測試是以測試數據作為唯一評判性能高低的檢測業務，如果測試設備沒有精確的計量和可靠的計量檢測方法，就難以保證產品性能測試的精確度和可靠性，只有各項驗收指標都符合設計的要求才能允許投入到測試作業中使用。對地毯張緊力控制裝置，需要計量的關鍵部件有：氣壓調節閥，壓力傳感器，自由臂與旋轉軸承的配合公差等。

4.3 測試比對

產品性能測試的準確性依賴于測試設備的精度，測試人員的操作，測試環境和實驗耗材的管控等多方面因素。 驗證測試準確性可以通過實驗室內在比對測試和實驗室間的比對驗證兩方面綜合進行。實驗室間能力比對驗證是利用實驗室間比對來確認實驗室能力的活動，實際上它也是為確保實驗室維持較高的校準和檢測水平而對其能力進行考核，監督和確認的一種驗證活動，能評價實驗室是否具有勝任其所從事的檢測工作的能力，通過實驗間能力比對實驗和檢測能力的外部支持，可以補充加強實驗室內部的質量控制程序，比對驗證的結果和評價能為實驗室的評審和認證提供重要依據，更重要的是可以增加客戶

對實驗室能力的信任，就實驗室的生存與發展而言，客戶對其是否能夠持續出具可靠數據的信任度是非常重要的。

實驗室內在比對測試的思路是：吸塵器能效測試設備分別在采用砝碼做地毯張緊力和此地毯張緊力調控裝置下，同樣的實驗室溫濕度和供電電源的條件，用同一批實驗室耗材（測試地毯和地毯測試用灰），在同一測試人員對相同的測試吸塵器按同一測試方法進行多次測試取得測試結果，并對測試結果進行精確度，準確度和不確定度等方面的評估和比對。

實驗室間的比對驗證的思路是：為了評估地毯張緊力調控裝置更新后對整個設備的影響，課題組購買了性能穩定的匈牙利進口的伊萊克斯Silentcent款吸塵器，通過與德國SLG實驗室對該樣品進行地毯除塵能力測試，比較兩個實驗室的測試結果。SLG總部位于德國，是家族式的公司，共有幾百名員工，他們受雇在總部和世界的其他各個地點。作為一家認證機構，因為強大的中立性和獨立性服務，被大多的制造企業，工業，公共和私人客戶所欣賞，尤其在氣動電動工具和吸塵器能效方面的表現，在德國以及整個歐洲市場有著權威的影響力。

經過實驗室內在比對測試和實驗室間的比對驗證，采用地毯張緊力調控裝置后的吸塵器能效測試，測試準確度和精確度可以提升2-3%，按照歐盟真空吸塵器能效標簽指令（EU） No 665/2013，地毯除塵能力等級按每4%區分一個等級，測試結果證明了該裝置應用對測試的改善效果。因為采用了軟件實時掃描記錄，有效改善了測試數據的可追溯性，有利于實驗室的評審與認可。同時該調控裝置內嵌報警功能，在實驗中產生的偏離等問題，可以第一時間進行異常報警，以便指定相應的補救措施。

5 結語

本文闡述了一種新型吸塵器性能測試地毯張緊力控制裝置的研制過程。通過該裝置的研制，改進了采用砝碼吊掛方式傳遞張緊力帶來的張緊力損失，以及沒有最終傳遞在地毯上張緊力的準確數據和實時顯示與記錄的缺點。地毯張緊力控制系統的改善，可以避免重復性測試，提高吸塵器性能測試數據的準確性和可信度。隨著歐盟對家用電器能效要求的推進，如何提高產品測試的準確度，使得采購商/生產商的產品滿足市場法規的要求，幫助他們迅速搶占市場，是第三方測試機構的機遇與挑戰，同時對質量的嚴格把關也將對“中國制造”這個大品牌有著重要的保障作用。

參考文獻：

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[2]機械設計手冊-下冊[M].第二版（修訂），化學工業出版社.

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