自行車電動(dòng)自行車車輪/ 輪胎組合件靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī) 的研發(fā)及應(yīng)用

韋靜 鄭鈞

摘要： 車輪/輪胎組合件在自行車電動(dòng)自行車產(chǎn)品中處于重要地位。鑒于當(dāng)前共享單車和共享電動(dòng)自行車的出現(xiàn)，使得車輪/輪胎組合件的安全問題更為突出，研究開發(fā)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的車輪/輪胎組合件靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)具有重要意義和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：自行車;電動(dòng)自行車;車輪/輪胎組合件;靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī);研發(fā);應(yīng)用

1? ? 研究背景和必要性

1.1? ? 研究背景

我國(guó)是自行車全球最大的生產(chǎn)基地和出口基地，但僅僅是中低檔產(chǎn)品的制造基地。我國(guó)自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在著較大的弊端：中小民營(yíng)企業(yè)居多，資本技術(shù)實(shí)力差，一些企業(yè)開發(fā)意識(shí)淡薄，產(chǎn)品檔次低遭遇技術(shù)壁壘，被發(fā)達(dá)國(guó)家拒之門外，或因質(zhì)量問題在國(guó)際市場(chǎng)上面臨索賠等。為保持我國(guó)自行車產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)盛不衰，推動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，我們必須要引導(dǎo)企業(yè)加大力度開發(fā)新產(chǎn)品，采用新技術(shù)，采用國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)提升產(chǎn)品檔次、產(chǎn)品質(zhì)量，這些都離不開檢測(cè)技術(shù)的服務(wù)。跟隨和滿足國(guó)際社會(huì)最新標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備的不斷開發(fā)，是促進(jìn)我國(guó)自行車產(chǎn)業(yè)由世界大國(guó)向世界強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的重要環(huán)節(jié)。

1.2? ? 研發(fā)必要性

在自行車安全方面，發(fā)達(dá)國(guó)家在原ISO4210：1996的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂，現(xiàn)執(zhí)行ISO4210：2014國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)新版，與我國(guó)現(xiàn)行采用的ISO4210：1996國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)從技術(shù)要求和試驗(yàn)方法上有較大不同。[1]原有的試驗(yàn)方法和手段不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且自行車電動(dòng)自行車車輪/輪胎組合件在自行車電動(dòng)自行車產(chǎn)品中處于非常重要的地位，其性能優(yōu)劣直接影響到出行安全與否，因此廣大騎行者對(duì)它的關(guān)注度非常高。尤其是共享單車和共享電動(dòng)自行車的出現(xiàn)，使得車輪/輪胎組合件的安全問題更為突出，所以車輪/輪胎組合件靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)是非常有必要的。

2? ? 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

2.1? ? 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

目前國(guó)內(nèi)的設(shè)備在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)采用人工操作，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力而且檢驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。原有的試驗(yàn)方法和手段不能滿足新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4210：2014的要求，所以目前國(guó)內(nèi)幾乎沒有滿足新標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)設(shè)備。[2]

2.2? ? 國(guó)外現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

目前只有少數(shù)國(guó)家有相類似設(shè)備但價(jià)格昂貴，無法滿足各種標(biāo)準(zhǔn)和車型要求且售后服務(wù)無法保障。符合新標(biāo)準(zhǔn)的車輪/輪胎組合件靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外引起了相當(dāng)大的重視。從技術(shù)的角度看，其采用壓力傳感器和位移傳感器作為數(shù)據(jù)采集部件，電推桿作為執(zhí)行部件，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，滿足各種車型、多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用[3]，同時(shí)也普及了先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試手段，滿足國(guó)內(nèi)眾多廠家的需求。

3? ? 研究目標(biāo)及主要技術(shù)分析

3.1? ? 總體目標(biāo)

產(chǎn)品以裝夾方便靈活的設(shè)計(jì)思路，優(yōu)化被測(cè)試件在試驗(yàn)機(jī)上的安裝方式，以滿足各種車型測(cè)試，減少單一項(xiàng)目測(cè)試的工序，并保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。設(shè)備使用高強(qiáng)度鋁合金型材組合結(jié)構(gòu)，針對(duì)車輪/輪胎組合件的不同結(jié)構(gòu)，方便組合進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)備的研制將較大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信。

3.2? ? 重點(diǎn)研發(fā)內(nèi)容

3.2.1? ?研制車輪/輪胎組合件靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)，需要按照新標(biāo)準(zhǔn)的要求提升指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，采用新的材料，應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。此外，要針對(duì)自行車電動(dòng)自行車車輪/輪胎組合件強(qiáng)度和質(zhì)量特點(diǎn)，以新的設(shè)計(jì)方案和理念提高被測(cè)試產(chǎn)品的自動(dòng)化測(cè)量水平。

3.2.2? ?研制的設(shè)備使用高強(qiáng)度鋁型材材料為基本構(gòu)架，工裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，整機(jī)占地面積較小，適應(yīng)各類檢測(cè)機(jī)構(gòu)和企業(yè)場(chǎng)地需要。采用壓力傳感器和位移傳感器作為數(shù)據(jù)采集部件，電推桿作為執(zhí)行部件，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，滿足各種車型、多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。[3]

3.3? ? 創(chuàng)新點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

3.3.1? ?創(chuàng)新點(diǎn)：采用工控機(jī)作為數(shù)據(jù)處理核心，直流電推桿作為施力部件，壓力和位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，集數(shù)據(jù)采集、控制、測(cè)量、打印于一體，自動(dòng)化程度大幅提高;處理整個(gè)系統(tǒng)中力、位移、時(shí)間等多參數(shù)控制算法的研究;整體框架使用鋁合金型材，質(zhì)量輕便，裝夾部件使用快拆結(jié)構(gòu)，方便耐用，滿足各種車型檢測(cè)的需要。

3.3.2? ?關(guān)鍵技術(shù)問題：直流電推桿的可控式操作，使加載過程逐步施力，確保測(cè)量精度;解決計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)快速采集分析，進(jìn)行試驗(yàn)加載力的控制，將運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)控制過程中的動(dòng)態(tài)力、位移信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)精度[3];解決計(jì)算機(jī)軟件面向?qū)ο蟮目煽啃?、穩(wěn)定性編程問題，以及系統(tǒng)軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試問題。

4? ? 產(chǎn)品應(yīng)用前景

4.1 可帶動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)技術(shù)及手段的提升，規(guī)范行業(yè)的檢測(cè)方法和檢測(cè)技術(shù)，提升行業(yè)制造水平，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品升級(jí)換代，提高企業(yè)的安全意識(shí)，推動(dòng)行業(yè)整體的科技進(jìn)步。

4.2 可以幫助企業(yè)改進(jìn)和完善產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到出口目的國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。幫助企業(yè)節(jié)省了送往國(guó)外檢測(cè)的高額費(fèi)用，為我國(guó)產(chǎn)品出口到發(fā)達(dá)國(guó)家開辟經(jīng)濟(jì)便捷的綠色通道，提升我國(guó)參與國(guó)際技術(shù)及商貿(mào)活動(dòng)的話語(yǔ)權(quán)。為我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)趕超先進(jìn)，走向世界搭建了橋梁。建設(shè)支撐產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的技術(shù)和質(zhì)量保障平臺(tái)。

4.3 可應(yīng)用在質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)部門、進(jìn)出口商檢部門、外資檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、各整車制造廠、零部件制造廠的質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品研發(fā)和新材料的研究等方面。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.自行車安全要求：GB 3565—2005/ISO4210：1996[S].北京：中國(guó)國(guó)家

標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2005：5.

[2]李樹華，張旭，戴維盛，等.解讀ISO4210國(guó)際新版自行車標(biāo)準(zhǔn)[J].中國(guó)自行車，2014（9）：78-81.

[3]鄭鈞.車輪/輪胎組合件靜負(fù)荷強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的研制技術(shù)總結(jié)報(bào)告[R].天津市一輕科技信息研究所，2019：9-12.