杨茂强

摘 要：本文阐述了一种新型吸尘器性能测试地毯张紧力控制装置的研制过程。通过该装置的研制，改进了采用砝码吊挂方式传递张紧力带来的张紧力损失，以及没有最终传递在地毯上张紧力的准确数据和实时显示与记录的缺点。地毯张紧力控制系统的改善，可以避免重复性测试，提高吸尘器性能测试数据的准确性和可信度。

关键词：吸尘器；性能测试；控制装置

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

1 前言

能源的高效利用已经引起世界范围内的关注，欧盟市场对家用真空吸尘器的性能实施了强制管控。 根据欧盟能效框架指令2009/125/EC，不符合生态设计要求的真空吸尘器将不允许在欧盟市场投放。

全球一半以上的家用吸尘器是在中国内地生产，80%以上的国内生产厂家聚集在江苏省苏州市。为提供此项测试服务，需按IEC/EN60312-1标准要求筹建吸尘器性能测试实验室，定制除尘性能测试设备，在该设备中如何确保对地毯的拉紧力，课题组特此对其实施和控制装置进行研制。

2 研制内容及要求

EU 666/2013生态设计实施条例是ErP指令（2009/125/EC）下的针对真空吸尘器的实施措施，规定了家用和商用真空吸尘器的能源性能，清洁性能（地毯和硬地板）、灰尘再释放、噪音、软管和电机耐久性以及信息要求，其中能源和清洁性能都需要在特定的测试工作台上进行测试与评估，地毯拉紧力的设定和监控是保证测试准确性的基本前提。

本裝置的研制目的在于克服现有砝码控制张紧力的缺陷，提供一种便于操作和准确度更高的地毯张紧力测试装置。主要技术要求如下：

（1）兼容标准与法规： 真空吸尘器性能测试方法IEC/EN60312-1，欧盟真空吸尘器生态设计指令（EU） No 666/2013，欧盟真空吸尘器能效标签指令（EU） No 665/2013；

（2）需确保施加在地毯上的张紧力在60-70N；

（3）系统能实时显示该张紧力，并能在电脑中持续记录；

（4）计量拆装方便，使用可靠性高；

（5）便于地毯的安装与拆卸，不影响测试效率。

3 设计方案与细则

根据以上标准和技术要求，地毯张紧力控制装置采用气缸压力提供拉紧动力，用气压阀调节气缸压力的大小，测试平台安装地毯的左右两侧加装地毯张紧力控制装置，里面包含压力传感器，将实时压力反馈给工作监控的软件，做扫描与记录。

地毯张紧力控制装置安装在吸尘器性能测试设备后，包括型材架、台面、地毯张紧固定挂件和地毯张紧调控组件，地毯张紧调控组件包括固定部分和运动部分，台面和地毯张紧调控组件的固定部分分别固定于型材架不同的维度上，调控组件的运动部分与地毯张紧固定挂件连接并引导地毯张紧固定挂件的移动。

台面设于地毯张紧调控组件的下方，地毯张紧调控组件的运动部分可以在台面上方移动。地毯张紧固定挂件为两个圆柱形杆，使用时将地毯上的两个圆孔套于两个圆柱形杆上，然后平铺在台面上。

地毯张紧调控组件，其固定部分包括横向固定板和纵向固定板，横向固定板设于型材架上，纵向固定板设于横向固定板上；地毯张紧调控组件其运动部分包括自由臂、旋转轴承、力传感器、连接件和笔形气缸，自由臂的两端分别与地毯张紧固定挂件连接，自由臂、旋转轴承、力传感器、连接件和笔形气缸依次连接，笔形气缸设于纵向固定板上。

在吸尘器性能正式测试前，将地毯平铺在木板台面，其圆孔套在地毯张紧杆上，笔形气缸向前推，自由臂向前移动，从而拉紧地毯的两端直到达到预先设定的张紧力，通过力传感器，直接在显示器读取该张紧力的瞬时值，并保存到电脑里。整机吸尘器测试时，在拉紧的地毯上预先按标准要求布置了相应量的测试灰，在测试吸尘器通电预热一小时后，将吸尘器放置在测试台的移动样品台上，夹紧软管的把手，按照吸尘器地刷头的宽度自动调节两根测试导轨的宽度，将地刷头沿着测试导轨放置在地毯上，吸尘器设定在最高功率的档位开始工作，样品台沿着地毯拉升的方向带动地刷头往复移动，将地毯上的测试灰吸入吸尘器尘袋或者尘杯中，通过测试前后尘袋或者尘杯的重量变化，评估此吸尘器在地毯上除尘能力的高低。

4 装置验收及比对

在完成了设计方案之后，按照设计要求及图纸进行加工与组装，更新电脑软件的程序嵌入，对加装在吸尘器性能测试台的地毯张紧力控制装置进行了安装调试，计量确认和测试比对这三方面的验收工作。

4.1 安装调试

依据安装图纸及相关安装操作规范指导文件，安装设备的质量检测报告及安装过程检验记录，对设备衔接处、安装定位、各基准线的误差度进行检测，并对设备运转过程中各部位的状态进行检查，通过运行检测来检查设备安装可能存在的问题，发现运行不良或其他安全运作隐患时及时采取修复措施。

4.2 计量确认

在通过了安装调试以后，说明该张紧力控制装置可以与整台吸尘器性能测试台兼容，但其采用的电子元器件，机械配合的公差等技术环节是否符合设计要求，需要通过设备计量来确认。产品的性能测试是以测试数据作为唯一评判性能高低的检测业务，如果测试设备没有精确的计量和可靠的计量检测方法，就难以保证产品性能测试的精确度和可靠性，只有各项验收指标都符合设计的要求才能允许投入到测试作业中使用。对地毯张紧力控制装置，需要计量的关键部件有：气压调节阀，压力传感器，自由臂与旋转轴承的配合公差等。

4.3 测试比对

产品性能测试的准确性依赖于测试设备的精度，测试人员的操作，测试环境和实验耗材的管控等多方面因素。 验证测试准确性可以通过实验室内在比对测试和实验室间的比对验证两方面综合进行。实验室间能力比对验证是利用实验室间比对来确认实验室能力的活动，实际上它也是为确保实验室维持较高的校准和检测水平而对其能力进行考核，监督和确认的一种验证活动，能评价实验室是否具有胜任其所从事的检测工作的能力，通过实验间能力比对实验和检测能力的外部支持，可以补充加强实验室内部的质量控制程序，比对验证的结果和评价能为实验室的评审和认证提供重要依据，更重要的是可以增加客户

对实验室能力的信任，就实验室的生存与发展而言，客户对其是否能够持续出具可靠数据的信任度是非常重要的。

实验室内在比对测试的思路是：吸尘器能效测试设备分别在采用砝码做地毯张紧力和此地毯张紧力调控装置下，同样的实验室温湿度和供电电源的条件，用同一批实验室耗材（测试地毯和地毯测试用灰），在同一测试人员对相同的测试吸尘器按同一测试方法进行多次测试取得测试结果，并对测试结果进行精确度，准确度和不确定度等方面的评估和比对。

实验室间的比对验证的思路是：为了评估地毯张紧力调控装置更新后对整个设备的影响，课题组购买了性能稳定的匈牙利进口的伊莱克斯Silentcent款吸尘器，通过与德国SLG实验室对该样品进行地毯除尘能力测试，比较两个实验室的测试结果。SLG总部位于德国，是家族式的公司，共有几百名员工，他们受雇在总部和世界的其他各个地点。作为一家认证机构，因为强大的中立性和独立性服务，被大多的制造企业，工业，公共和私人客户所欣赏，尤其在气动电动工具和吸尘器能效方面的表现，在德国以及整个欧洲市场有着权威的影响力。

经过实验室内在比对测试和实验室间的比对验证，采用地毯张紧力调控装置后的吸尘器能效测试，测试准确度和精确度可以提升2-3%，按照欧盟真空吸尘器能效标签指令（EU） No 665/2013，地毯除尘能力等级按每4%区分一个等级，测试结果证明了该装置应用对测试的改善效果。因为采用了软件实时扫描记录，有效改善了测试数据的可追溯性，有利于实验室的评审与认可。同时该调控装置内嵌报警功能，在实验中产生的偏离等问题，可以第一时间进行异常报警，以便指定相应的补救措施。

5 结语

本文阐述了一种新型吸尘器性能测试地毯张紧力控制装置的研制过程。通过该装置的研制，改进了采用砝码吊挂方式传递张紧力带来的张紧力损失，以及没有最终传递在地毯上张紧力的准确数据和实时显示与记录的缺点。地毯张紧力控制系统的改善，可以避免重复性测试，提高吸尘器性能测试数据的准确性和可信度。随着欧盟对家用电器能效要求的推进，如何提高产品测试的准确度，使得采购商/生产商的产品满足市场法规的要求，帮助他们迅速抢占市场，是第三方测试机构的机遇与挑战，同时对质量的严格把关也将对“中国制造”这个大品牌有着重要的保障作用。

参考文献：

[1]機械设计手册-上册-第一分册[M].第二版（修订），化学工业出版社.

[2]机械设计手册-下册[M].第二版（修订），化学工业出版社.

[3]实用五金手册[M].上海科学技术出版社.