隨著中國(guó)建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，合頁(yè)（鉸鏈）產(chǎn)品種類(lèi)日新月異，高精度、高效率、高牢固度、多功能產(chǎn)品成為消費(fèi)者的追求。合頁(yè)（鉸鏈）是關(guān)鍵的承重部件，其使用安全性不容忽視，與廣大消費(fèi)者的人身安全息息相關(guān)。合頁(yè)（鉸鏈）的壽命是使用安全性的重要檢測(cè)內(nèi)容之一。

歐美相關(guān)國(guó)家目前已具備了合頁(yè)壽命性能的檢測(cè)能力。國(guó)內(nèi)同類(lèi)設(shè)備產(chǎn)品中，目前尚無(wú)能滿足新標(biāo)準(zhǔn)QB/T4595.1-2013要求的檢測(cè)設(shè)備?，F(xiàn)有設(shè)備由于老化嚴(yán)重，智能化程度低，目前正常的檢測(cè)壽命為4萬(wàn)次左右，下沉量無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)開(kāi)啟角度無(wú)法精確控制。隨著合頁(yè)種類(lèi)的繁衍，新型三維可調(diào)型合頁(yè)和玻璃鉸鏈應(yīng)運(yùn)而生，但國(guó)內(nèi)暫無(wú)相應(yīng)檢測(cè)設(shè)備。為了解決以上問(wèn)題，研制與開(kāi)發(fā)了一套合頁(yè)（鉸鏈）智能化檢測(cè)裝置。

1　合頁(yè)（鉸鏈）智能化檢測(cè)裝置檢測(cè)依據(jù)

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/BHMAA56.1-2006《合頁(yè)和鉸鏈》中對(duì)合頁(yè)的壽命分為250、150、35萬(wàn)次三個(gè)等級(jí)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1935：2002《建筑五金件單軸鉸鏈》中對(duì)合頁(yè)的壽命規(guī)定最高達(dá)到20萬(wàn)次。美國(guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)差距懸殊。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法有本質(zhì)區(qū)別，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是用三個(gè)鉸鏈按使用狀態(tài)安裝在樣門(mén)上，而歐洲標(biāo)準(zhǔn)用兩個(gè)鉸鏈，一個(gè)承重，另一個(gè)不承重。

在我國(guó)，關(guān)于合頁(yè)的輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T4595.1-2013規(guī)定：產(chǎn)品按三個(gè)等級(jí)規(guī)定使用壽命，分別為一級(jí)合頁(yè)30萬(wàn)次、二級(jí)合頁(yè)15萬(wàn)次和三級(jí)合頁(yè)5萬(wàn)次。產(chǎn)品經(jīng)壽命試驗(yàn)后，其軸向磨損最大不得超過(guò)1.57mm，門(mén)扇下沉不得超過(guò)5mm。針對(duì)不同類(lèi)型的合頁(yè)，國(guó)內(nèi)外已有的壽命檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了具體的檢測(cè)方法和要求。表1給出了QB/T4595.1-2013對(duì)合頁(yè)（鉸鏈）的具體要求。

2　智能檢測(cè)系統(tǒng)的組成

本項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容包括：應(yīng)用于多種類(lèi)合頁(yè)的壽命智能化檢測(cè)、合頁(yè)壽命檢測(cè)中的開(kāi)啟角度控制以及測(cè)量合頁(yè)下沉量的方法優(yōu)化。本項(xiàng)目研制的合頁(yè)（鉸鏈）智能化檢測(cè)裝置具備開(kāi)啟角度可調(diào)、下沉量測(cè)量以及測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)顯示等功能，在提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的前提下，實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)合頁(yè)在同一臺(tái)設(shè)備上完成檢測(cè)，從而優(yōu)化檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)過(guò)程。智能化檢測(cè)裝置主要由機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。

2.1　機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)械系統(tǒng)包括：機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)門(mén)配置、裝夾機(jī)構(gòu)和設(shè)備框架底座等，如圖1所示。

機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由步進(jìn)電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、擺架及其連接件組成，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)同步，且選用相應(yīng)減速器實(shí)現(xiàn)減速增扭，更為有利于完成對(duì)合頁(yè)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的檢測(cè)。經(jīng)減速器輸出的力矩傳遞給聯(lián)軸器，通過(guò)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擺桿運(yùn)動(dòng)，為合頁(yè)壽命檢測(cè)做好準(zhǔn)備。

壽命檢測(cè)是模擬合頁(yè)工作狀態(tài)而對(duì)其進(jìn)行的試驗(yàn)，即將合頁(yè)安裝在具有一定重量的試驗(yàn)門(mén)上，進(jìn)而測(cè)試合頁(yè)不斷重復(fù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作中合頁(yè)的狀態(tài)。試驗(yàn)門(mén)配置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

裝夾機(jī)構(gòu)完成對(duì)試驗(yàn)門(mén)配置的安裝固定。試驗(yàn)門(mén)配置中，合頁(yè)的一邊被安裝在設(shè)備固定框架上，另一邊安裝在試驗(yàn)門(mén)上。為適應(yīng)不同規(guī)格型號(hào)的合頁(yè)安裝、調(diào)節(jié)與鎖緊，裝夾機(jī)構(gòu)采用了孔板及其相應(yīng)的螺釘螺母，孔板上有多個(gè)安裝孔，滿足合頁(yè)不同尺寸高度需要。

2.2　電氣控制系統(tǒng)

該智能化裝置的電氣控制從結(jié)構(gòu)上分為上層控制系統(tǒng)（又稱(chēng)上位機(jī)）及底層控制系統(tǒng)（又稱(chēng)下位機(jī)）。上層控制系統(tǒng)通過(guò)RS232串口與底層控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)交互，傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控，完成對(duì)合頁(yè)壽命的智能化檢測(cè)。本測(cè)試系統(tǒng)下層控制系統(tǒng)采用PLC編程，上層控制系統(tǒng)人機(jī)交互界面則采用觸摸屏控制軟件，如圖3所示。

控制系統(tǒng)的核心是上下位機(jī)的相輔相成，完成對(duì)合頁(yè)的檢測(cè)。觸摸屏可以實(shí)時(shí)監(jiān)控合頁(yè)壽命中合頁(yè)擺動(dòng)的速率（可換算為每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)多少次）、次數(shù)、在電機(jī)換向時(shí)停留的時(shí)間。PLC通過(guò)上位機(jī)下達(dá)的命令對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度、轉(zhuǎn)動(dòng)角度等進(jìn)行精確控制，從而滿足對(duì)合頁(yè)開(kāi)門(mén)速度和角度的要求。利用位移傳感器可以檢測(cè)并實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)門(mén)的下沉量。為了彌補(bǔ)步進(jìn)電機(jī)自身失步的不足，電機(jī)上安裝原點(diǎn)傳感器，在每個(gè)周期最初可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，減少失步的累計(jì)誤差，以減小對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和壽命測(cè)試次數(shù)的檢測(cè)誤差。每完成一次壽命試驗(yàn)，借助原點(diǎn)傳感器對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位，方便對(duì)下一產(chǎn)品進(jìn)行壽命測(cè)試。具體自動(dòng)檢測(cè)控制流程如圖4所示。

3　合頁(yè)（鉸鏈）壽命試驗(yàn)

為了驗(yàn)證本項(xiàng)目所研制智能化檢測(cè)裝置的可靠性，選取三種不同型號(hào)的合頁(yè)進(jìn)行試驗(yàn)。本智能檢測(cè)裝置使用的驅(qū)動(dòng)器能夠產(chǎn)生一種具有正弦曲線特征的角速度，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)QB/T4595.1-2013的要求。將驅(qū)動(dòng)器連接在試驗(yàn)門(mén)上，和重心相比，遠(yuǎn)離合頁(yè)軸，位于穿過(guò)中心的水平線之上。將門(mén)關(guān)閉，然后以90°±5°角打開(kāi)，再關(guān)閉，每一次開(kāi)關(guān)的起始和結(jié)束，角度變動(dòng)小于5°。按圖2配置試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)門(mén)按表1配置。試驗(yàn)門(mén)自1°到5°開(kāi)始動(dòng)作，開(kāi)啟至90°±5°位置，在外力作用下關(guān)閉，再將門(mén)回復(fù)到初始位置，完成一個(gè)試驗(yàn)周期。達(dá)到表1中規(guī)定的壽命次數(shù)后，觀察門(mén)扇下沉量，并測(cè)量合頁(yè)的軸向和徑向磨損。

經(jīng)過(guò)對(duì)每個(gè)樣品試驗(yàn)后，設(shè)備運(yùn)行狀況良好，樣品未見(jiàn)可見(jiàn)性的變形和破損，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程高效快捷，安裝方便，調(diào)試簡(jiǎn)單，下沉量觀察便利、精準(zhǔn)。

4　結(jié)語(yǔ)

合頁(yè)（鉸鏈）智能化檢測(cè)裝置滿足了多種不同類(lèi)型合頁(yè)的檢測(cè)要求，測(cè)試范圍廣，并具有較高的智能化、安裝簡(jiǎn)單、操作方便、高準(zhǔn)確度、高效率等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了合頁(yè)檢測(cè)水平，為質(zhì)量監(jiān)督技術(shù)添磚加瓦。該檢測(cè)裝置可以應(yīng)用推廣到檢測(cè)和生產(chǎn)領(lǐng)域，將對(duì)合頁(yè)質(zhì)量監(jiān)督具有積極作用，并對(duì)保障產(chǎn)品質(zhì)量以及消費(fèi)者人身安全具有重要意義。