顧東蘭
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家具力學(xué)檢測中位移的精確測量
顧東蘭
(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司,上海200233)
家具是人們?nèi)粘I钪械闹匾闷?,在家具生產(chǎn)的過程中,需要利用力學(xué)手段對家具進(jìn)行檢測判斷其是否合格,尤其是在位移精確測量的項目中,更是考察家具質(zhì)量的關(guān)鍵性因素之一,以往家具力學(xué)檢測中位移的精確測量主要是利用鋼卷尺、刻度尺、千分尺等工具,整體來說測量效果不佳,測量誤差較大,因此,要結(jié)合實(shí)際的情況對家具精確測量方法進(jìn)行不斷的改進(jìn),全面提升家具力學(xué)檢測中位移的精確測量效果。
家具力學(xué)檢測位移精確測量現(xiàn)階段,家具力學(xué)檢測中位移的精確測量項目主要應(yīng)用的測量原理有光柵式位移傳感器、三角法測試技術(shù)、磁柵式位移傳感器等三種,但是,在實(shí)際的使用中,卻由于使用不當(dāng)而產(chǎn)生一定的測量誤差,因此,本文主要對這三種測量原理進(jìn)行分析,并通過兩個試驗(yàn)項目來對位移可信度低的問題進(jìn)行分析。
在進(jìn)行家具力學(xué)檢測中,主要面對的是板式家具、實(shí)木家具等木材家具,在實(shí)際的檢測中發(fā)現(xiàn)位移可信度存在過低的問題,造成這方面的原因有很多,下面主要以家具力學(xué)檢測中位移可信度低的問題進(jìn)行試驗(yàn)分析,具體如下。
1.1對抽屜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的試驗(yàn)
在木材家具中,抽屜是家具的重要結(jié)構(gòu)之一,對抽屜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的試驗(yàn),主要是按照規(guī)定的力度在推拉構(gòu)件的面板以及后板的內(nèi)側(cè)中部大約距離推拉構(gòu)建20mm高的位置,按照規(guī)范要求緩慢的增加推拉力度[1]。按照這個流程對其進(jìn)行20次試驗(yàn),在第1次和第20次加載時,要根據(jù)相應(yīng)的要求分別對面板以及后板的水平位移進(jìn)行測量。本次試驗(yàn)中主要引用的條款為:GB/T 10357.5-2011的7.5.5條款,ISO7170-2005的7.5.5條款。
對本次試驗(yàn)位移可信度低的分析,主要引用GB/T 10357.3-2013、ISO7170-2005的力值范圍:40~70N,重復(fù)次數(shù)為20次[2]。本次試驗(yàn)中家具主要應(yīng)用的材料為中纖板,常用的四種厚度中纖板如下,同時,在本次的試驗(yàn)中,如果高度上受力均勻并且忽略高度為20mm加力影響的話,那么,針對本次試驗(yàn)中使用四種厚度中纖板20次求的平均值如下(如表1所示),本次彈性模量的依據(jù)主要根據(jù)GB/ T 17657-1999中的4.9條款對其進(jìn)行測量的,并且也測得在70N下的應(yīng)變量值,根據(jù)公式推算家具檢測如表1。
如果是采用70N對其沖擊一次的話,那么位移變化量大概為0. 003mm左右,如果再對其沖擊20次的話,那么位移將會擴(kuò)大至20倍左右,當(dāng)然,如果等材料恢復(fù)性能之后實(shí)際達(dá)不到20倍,但從這個試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以清楚的看出抽屜結(jié)構(gòu)精確測量中存在著誤差。
1.2水平靜載荷對精確測量誤差的試驗(yàn)
水平靜載荷試驗(yàn)方法如下:首先,要利用擋塊將腿1和腿2進(jìn)行固定,然后再向桌面上加載相應(yīng)的平衡載荷。其次,根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定施加力,主要將其作用在桌面中心線一側(cè)的點(diǎn)位上,并對其進(jìn)行水平加力20次,而且要保證每次加力不能少于10秒[3]。在整個試驗(yàn)的過程中,要對第一次以及最后一次的加載和卸載位移值分別對其進(jìn)行測量,這是對桌面上一個點(diǎn)位的位移測量,再利用同樣的方法,分別取三個點(diǎn),并對這個三個點(diǎn)進(jìn)行同樣的位移測量方式。其中主要引用的條款為:GB/T 10357.1-2013的5.1.2條款、ISO/DIS8019-1986。
通過以上的試驗(yàn)對家具力學(xué)檢測中位移的精確測量誤差進(jìn)行分析,試驗(yàn)中主要采用的驗(yàn)證方法為:GB/T 10357.1-2013,并且力值范圍為175-900 N,重復(fù)加載20次。在整個試驗(yàn)的過程中,雖然主材為木材家具,但是,由于木材質(zhì)量以及性能上的差別,也使得在實(shí)際的測量過程中可能出現(xiàn)0-20mm的誤差。在正常的試驗(yàn)中主要采用游標(biāo)卡尺對其位移進(jìn)行測量,但是,在實(shí)際的試驗(yàn)測量中發(fā)現(xiàn),一旦撤去力之后,覆面板與連接件之間會存在慣性的作用,從而導(dǎo)致位移會隨著時間的推移變小,因此,要確保位移測量精度的準(zhǔn)確性,必須對位移進(jìn)行瞬時測量,然而,游標(biāo)卡尺在測量的過程中,是有一個較長時間的過程,從而導(dǎo)致對位移測量很難進(jìn)行重復(fù)定位,致使位移測量出現(xiàn)誤差。
表1 常用的四種厚度中纖板數(shù)據(jù)分析
表2 測量原理的適應(yīng)性
2.1利用光柵式位移傳感器實(shí)施測量
光柵式位移傳感器在家具力學(xué)檢測中的應(yīng)用,主要是通過光學(xué)原理來實(shí)現(xiàn)對位移的精確測量。在測量的過程中,首先要將信號作為一種數(shù)字脈沖的形式進(jìn)行檢測輸出,然后再根據(jù)信息反饋裝置接受數(shù)字脈沖的信號,從而對目標(biāo)進(jìn)行測量[4]。眾所周知,光的速度極快,那么光柵式位移傳感器利用光學(xué)原理也具有速度快的優(yōu)勢,另外,光柵式位移傳感器的應(yīng)用還具有精度高、檢測范圍大的特點(diǎn),是當(dāng)今家具力學(xué)檢測中位移精確測量的重要方式之一。
2.2三角法測試技術(shù)
三角法測試技術(shù)是家具力學(xué)檢測中位移測量的重要技術(shù)之一,三角法測試技術(shù)主要是運(yùn)用激光的方式來實(shí)施測量的,是激光測試技術(shù)中的一種,相對來說三角法測試技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛[5]。三角法測試技術(shù)運(yùn)用的最大優(yōu)勢就是能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸的測量,相比于傳統(tǒng)的人為精確測量方法來說,三角法測試技術(shù)的應(yīng)用精確度要高很多,而且,該種位移檢測技術(shù)也是當(dāng)今應(yīng)用極為廣泛的一種測量技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,激光測量技術(shù)的發(fā)展也極為迅速,激光器、光電掃描技術(shù)、陣列型光電探測器則是利用激光測量技術(shù)的原理而研制的高新測量技術(shù),相比于傳統(tǒng)的測量方式來說,具有測量速度快、結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、處理能力強(qiáng)、精度高等優(yōu)勢,為家具力學(xué)檢測位移中的精確測量工作創(chuàng)造更有利的測量條件。
2.3磁柵式位移傳感器的測量
磁柵式位移傳感器主要是利用錄音技術(shù)與傳感器原理的結(jié)合來完成的。磁性尺在錄磁頭上將間隔相等的磁波錄制下來,再對這個磁性尺的波長進(jìn)行分析,從而得出相應(yīng)的距離,也可以將這個過程稱之為錄磁[6]。磁柵式位移傳感器在運(yùn)用的過程中,除了原理之外其他的都與光柵式位移傳感器工作室的測量方法、特點(diǎn)以及傳感器的結(jié)構(gòu)等有很大的相似之處。
通過以上的分析,我們對三種家具力學(xué)位移測量原理有所了解,在實(shí)際的使用中,要根據(jù)實(shí)際的測量情況利用相應(yīng)的測量技術(shù),如果是按照GB/T 10357.1- GB/T 10357.7對其進(jìn)行逐條分析的話,那么得出的結(jié)果是每種測量原理都有著不同之處,而且也會根據(jù)對家具力學(xué)位移精度測量原理的不同而有著不同的適應(yīng)性(如表2所示)。
綜上所述,在對家具進(jìn)行位移精度的檢測過程中,參考的測量原理主要有光柵式位移傳感器、三角法測試技術(shù)、磁柵式位移傳感器等,當(dāng)然,每種測量原理的差異性,也導(dǎo)致在不同測量項目中有著不同的適用性。通過以上對家具力學(xué)檢測中位移的精確測量分析,作者主要利用兩項試驗(yàn)方式來對家具力學(xué)位移測量誤差進(jìn)行分析,并結(jié)合自身對家具位移的精確測量原理的了解,主要從以上三方面測量原理展開分析,希望通過本文的分析,對提高家具力學(xué)檢測中位移精確測量工作效率給予一定的幫助。
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