安全玻璃霰彈袋沖擊性能全自動試驗裝置的研究

沈宇 張治權 翁文祥 程力 郭春裕 陳佳

摘 要：霰彈袋沖擊性能是安全玻璃必須達到的國家強制性標準之安全性能要求。安全玻璃霰彈袋沖擊性能全自動試驗裝置旨在提高該性能檢測的效率、提升檢測的精確度；裝置使用機械化、自動化的方法，精確化了國家標準的檢測過程。文章對安全玻璃霰彈袋沖擊性能全自動試驗裝置進行了詳細的分析和探討。

關鍵詞：安全玻璃；霰彈袋沖擊性能；檢測

中圖分類號：TQ171 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）31-0039-02

Abstract： The impact property of shotgun bag is the safety performance requirement of safety glass which must meet the national compulsory standard. The automatic testing device for impact performance of safety glass shotgun bag is designed to improve the efficiency and accuracy of the performance testing. The device uses mechanized and automated method to accurately test the national standard process. This paper makes a detailed analysis and discussion on the automatic testing device for the impact performance of safety glass shotgun bags.

Keywords： safety glass； impact property of shotgun bag； testing

1 概述

霰彈袋沖擊性能是建筑安全玻璃的安全性能要求，在GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃 第2部分：鋼化玻璃》、GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》中，包含霰彈袋沖擊性能在內的安全性能要求都被列為強制性要求。在實際的檢測中，玻璃試樣的上片和下片是和試驗裝置配套由人工完成。在批量的檢測活動中，人工上下片存在著速度慢、效率低的問題；裝置中霰彈袋（沖擊體）對上下片也存在近距離的影響，使上下片過程存在隱蔽的不安全因素。在最后的碎片判定中，人工選取最大10塊碎片的質量，個人經驗、觀測能力對最后的稱重都存在影響，同時每組試樣的清理工作，也延長了檢測時間，檢測效率有待提升。本項目旨在從改變試樣的上下片模式入手，由機械臂觸發沖擊體下落開始，形成沖擊體下落、成像抓攝、數字化自動判定的全自動檢測過程，改變目前全人工操作的模式，研制出一套機械定位、電子觸發、數字成像、自動判定的全自動霰彈袋沖擊試驗裝置。

中國、歐盟在安全玻璃性能檢測方法及結果判定上的標準差異見表1。相關標準均未對上片方式做出規定，實際操作中，均采用人工上片的方式完成試驗。在批量進行的試驗活動中，人工上片存在勞動強度大、速度效率慢、安全因素未全排除等問題。

2 安全玻璃霰彈袋沖擊性能的標準要求

在GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃 第2部分：鋼化玻璃》和GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》中，霰彈袋沖擊性能是被列為強制性要求的安全性能要求。

在已有的安全性能檢測方法中，對霰彈袋沖擊性能的測試，對試驗裝置的描述包括：“試驗框架主體部分采用高度大于100mm的槽鋼，用螺栓等牢固固定在地面上，并在背面加支撐裝置，以防止沖擊時框架明顯變形、位移或傾斜。加緊框用于固定試樣，其內部尺寸比試樣尺寸小19mm左右，與試樣四周接觸部位使用符合GB/T531規定的硬度為紹爾A50的橡膠墊襯。”其裝置示意圖如圖1（見GB157

63.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》附錄C-霰彈袋沖擊性能試驗裝置）：

霰彈袋沖擊性能試樣的尺寸為1930mmx864mm、沖擊體的質量為45kg±0.1kg（見GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃 第2部分：鋼化玻璃》6.7.1、GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》7.12.1＼附錄C）。

判定標準描述為“玻璃破碎時，每塊試樣的最大10塊碎片質量的總和不得超過相當于試樣65cm2面積的質量”（GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃 第2部分：鋼化玻璃》）、“沖擊后試樣出現碎片剝離時，稱量沖擊后3min內從試樣上剝離下的碎片。碎片總質量不得超過相當于100cm2試樣的質量，最大剝離碎片質量應小于44cm2面積試樣的質量。”（GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》）。標準規定，完整的樣品測試量是：鋼化玻璃4片/批、夾層玻璃12片/批。完成整個試驗，需要耗費大量的人工。在試驗過程中，需做好充分的安全防護。

3 系統設計原理及工作過程

系統的設計原理和設計思路在于，標準GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》“附錄C-霰彈袋沖擊性能試驗裝置”中，僅對實驗裝置做出了結構性的描述、給出了結構包含的物理特征值，實驗前的操作由各實驗室自行達成。在常規的試驗裝置中，設備是做固化處理的，即樣品移動、框架（包括霰彈袋）固定，樣品移動到位后，開始試驗。固定式試驗框架使得位于樣品正前方物理中心位置的45kg的沖擊體（霰彈袋），直接影響了樣品的安裝。無論如何防止，都不能完全避免沖擊體（霰彈袋）對樣品裝置過程的干擾。

為解決實驗前裝置過程的低效和不安全，項目組設計了機械位移的方式，消除潛在的不安全因素和提升裝置效率，具體思路為：（1）可移動式霰彈袋。在標準試驗裝置圖中，樣品裝置操作完成后，霰彈袋位于樣品正前方物理中心位置，項目組設計成：可移動式霰彈袋，在樣品裝置過程中，霰彈袋線性位移至樣品框架外側；樣品裝置完成后，霰彈袋線性位移至樣品正前方物理中心位置，至此與標準試驗裝置圖中完全吻合。這個位移的設計特點在于，它吻合了最終的試驗位置，但在中途加入了一個位移，這個位移的加入，使操作中途讓出了試驗框架前的整片操作區域，為樣品的裝置創造出了一個完整的操作區間，在這個操作區間上，樣品裝置將不受任何外界物品的影響，從根本上消除了裝置過程中的不安全因素。位移的距離為樣品框架的半程寬度加上霰彈袋的半程直徑，加上位移余量，設計距離為600mm左右。

（2）樣品與安裝框（加緊框）預先貼合。在傳統的設計上，主體框、樣品、安裝框（加緊框）三者是分離的。人工在最后環節把三者在垂直方向上加緊。這個過程消耗大量人工，效率低下。為提高效率、提升機械性能，項目組設計成：a.樣品在水平方向即與安裝框（加緊框）貼合，方法是安裝框（加緊框）與樣品之間使用氣動夾緊器。b.安裝框（加緊框）與主體框使用齒輪鏈接，用液壓站完成轉動并最終垂直貼合。這個設計的特點在于，人工的操作減少至在水平方向上樣品放置及氣動夾緊器操作，之后將由全部的機械代替人工。整個過程將提升效率三分之二以上。在設計過程中，液壓站和油缸的選擇是關鍵，要能涵蓋住樣品以及安裝框（加緊框）的轉動重量。為提升試驗精確確度，項目組還設計了第三個功能。

（3）用電子傳感器定位沖擊體（霰彈袋）沖擊高度。霰彈袋的沖擊高度是固定的，分別為300mm＼750mm＼1200mm（GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》），項目組設計了：a.用電子傳感器定位沖擊高度；b.用數字化平臺一鍵式調控沖擊高度。用電子傳感器定位沖擊高度是十分精準的，極大地減少試驗中的人為誤差，提高了試驗過程的穩定性，并提升了效率。

4 結束語

安全玻璃霰彈袋沖擊性能全自動試驗裝置的研制項目組使用了過程位移的方式，解決了消除裝置過程中的不安全因素，并用機械式合片操作以及電子傳感器控制定位，提升了試驗效率。在所有復核的技術參數上，與國標要求完全吻合。

這是一個變革了機械過程的創新，它對實驗室批量試驗時的準確度和效率都有明顯的提升。

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