第十二章 家具力学性能检验Word格式文档下载.docx
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用于检验产品在重复使用,重复加载条件下所具有的强度。
反映受载次数多少级别。
冲击试验:
用于检验产品在偶然遇到的冲击载荷条件下所具有的强度。
反映载荷高度(角度)级别。
三家具力学性能检验方法的设计原则
如前面所述,家具力学性能试验是检验家具所具有的力学性能是否能满足人们要求的手段。
然而,这里所说的对家具力学性的要求不是无限的,而是合理有条件的,它是指家具在正常使用情况下(包括那些偶尔出现的,可以允许的误用)的性能要求。
所以家具力学性能试验方法设计原则,是模拟家具在实际使用情况下检验所具有的能力,具体是:
试验方法必须是模拟家具在实际使用当中的状况。
试验时,对家具所施加的载荷可以适当超过正常使用时的量。
为了缩短周期,试验在合理的加速情况下进行。
根据这些原则,对同类的家具设计者有不同的力学性能试验项目和程序。
四家具力学性能测试种类
1家具产品的稳定性
在载荷作用下,具有的抗倾翻能力。
这是表现家具在使用中保持体位稳定的一项性能指标。
家具在使用时,可能会遇到一些属于正常范围的特异情况,例如人坐在椅子上前倾或后仰,或者蹬踩,可能会顿翻;
柜子的上层抽屉拉出后可能会使柜体前倾等。
家具在遇到这种情况下应具有保持稳定的能力。
这种性能可以通过家具稳定性试验进行测定。
测定家具稳定性项目,如:
椅类、柜类水平牵引稳定性,柜类的抽屉、拉门、搁板垂直加载稳定性试验等。
2刚度性能检验
家具在载荷作用下,抵抗变形的能力为家具的刚度。
家具在受到载荷后,往往要发生变形,家具的刚度高则出现变形小;
否则会出现较大的变形。
例如,柜类家具在受到水平推压时,其节点部位就会出现角位移,使框架错位;
床的床头板、桌面也会因为受水平的力而引起节点错位,发生变形。
实际使用时,家具应该具有抵抗这种变形的能力。
对家具来说,刚度要求不是很高的,在合理的承重下不会产生过大的变形,能够保证家具结构的稳定和牢固就可以了。
测定刚度的检验项目,如柜类侧面水平加载,桌面垂直加载,测量家具产生的最大变形量,由变形量表示家具的刚度。
3家具的强度
家具在载荷作用下,不发生不允许的破坏的能力。
这是家具一项重要的力学性能指标。
载荷是由静载荷和动载荷两种形式表示。
静载荷强度表示家具所具有的最大承载能力。
它反映家具的安全使用范围。
其中包括正常使用条件和偶然遇到的,可允许的误用情况。
例如桌面被人坐站或者堆放重物,床板被多人集中坐
在一侧等异常情况,这些都要求家具有是够的静载荷强度,能够承受超常的负载。
另外,家具在使用中以常会受到动载荷的作用,如椅面、桌面被人体猛力坐下或被重物撞击等,这都要求家具还必须具有足够有承受动载荷能力,以承受一次或重复性的动载荷。
除了对家具整体强度试验外,对家具一些部件也要求做力学强度试验如柜门、抽屉、搁板、挂衣棍等。
4家具的耐久性检验
检验家具产品在重复载荷作用下,不发生不允许的破坏和变形能力。
如椅背经常坐靠,时闻长久可能会出现松劲;
沙发因为人反复起坐,而出现凹陷;
弹簧软床垫经过人的长期躺卧,可以会产生永久性的变形等。
这些都与家具的耐久性有关。
反映家具的耐久性试验顼目很多,如椅背的耐久性、柜门的耐久性、抽屉的耐久性等。
五家具力学性能试验要求
1对试验样品的要球
家具力学试验样品必须具有一定的代表性,它应符合以下要求:
试件应为完整组装的出厂成品,并符含产品设计图纸的要求。
拆装式家具应按图纸要求完整组装,组合家具如有数种组合方式,则应按最不利于强度试验和耐久性试验的方式组装。
所所有的五金连接件在试验前应安装牢固。
采用胶接的方法制成的试件,从制成后到试验前,应至少在一般室内环境下连续存放7天。
2试验环境:
标准试验环境温度15℃~25℃,相对湿度40%~70%。
试验位置地面水平、平整,表面覆盖层积塑料或类似材料。
3试验设备及附件:
试验设备应保证完成对试件的正常施加力,须设有各种加力装置,及加载垫、加载袋、冲击块、冲击锤、绳索、滑轮、重物、止滑挡块等试验所必须的附件
4测量精度:
尺寸小于1m的精确到±
0.5mm;
大于1m的为±
1mm;
力的测量精度为±
5%。
5加载要求:
强度试验时加力速度尽量缓慢,耐久性试验时加力速度应缓慢,确保试件无动态发热;
稳定性试验加载时,不应限制试件的自由移动和倾翻。
六性能评定
评定家具力学性能的前提是确定试验水平等级。
如果是检验产品是否符合规定的性能要求,则其试验水平等级必须事先确定。
进行评定时,可将试验结果与相应的等级规定相比较即可。
如果是为了考核家具产品所具有的最高水平试验,则需要从1级开始试验并逐级通过较高等级,直到出现不允许的缺陷或规定指标为止,根据最后的等级来确定该样品所具有的最高等级。
在评定样品是否合格,有两类指标:
一是“定量指标”二是“定性指标”。
详见后面各有关章节。
第二节桌类强度和耐久性
一试验设备
试验所用的加力设备应能保证对试件正确加力。
其附件:
1加载垫具有坚硬、光滑表面和边沿倒圆的100mm×
100mm的刚性物体。
2冲击体
冲击体由圆柱体、螺旋压缩弹簧和冲击头三部分组成。
圆柱体和冲击头之间放置压缩弹簧,三者连接后,圆柱体和冲击头之间应能沿着轴线作相对运动。
圆柱体加上固定在圆柱体上的有关附件(不计弹簧)的质量为17±
0.1kg,整个冲击体的质量为25±
0.1kg。
冲击体的整体弹簧系数为6.9±
1N/mm,可以做相对运动部分的总静摩擦力为0.25N~0.45N。
全部螺旋压缩弹簧的预压缩力总和为1040±
5N,其可再压缩量应大于60mm。
冲击头直径为200mm,其加载表面扁平,外面覆以皮革材料,内装干燥细砂,外形略呈弧形(见图12-1)。
3载荷
标准砝码或经校准的金属块。
如使用内装铅丸的织物布袋,应将铅丸袋分割成小块,避免试验期间铅丸移动。
如果使用金属块,前排金属块应与试件表面前部边缘平齐。
4挡块
用来防止试件移动,但不能限制试件倾翻的装置,其高度不大于12mm。
如因试件结构特殊,允许使用较高的尺寸,但其最大高度应以刚好能防止试件移动为宜。
二.试验步骤
1强度试验
⑴垂直静载荷试验
①主桌面垂直静载荷试验
在桌面易于发生破坏的位置,按表中所规定的力,通过加载垫,垂直向下重复施加10次(见图12-2),每次加力至少应保持10s。
如果桌面有几个易于发生破坏的位置,则应在每个位置上加力10次,但最多只能选三个位置加力试验结束后,测量经加载的桌子整体结构的最大挠度值,并按相关规定评定缺陷。
图12-1冲击体
图12-2主桌面垂垂直静载荷试验图12-3副桌面垂直静载荷试验
②副桌面垂直静载荷试验。
副桌面指桌类家具上可向外伸展的延伸桌面部分。
不需要时,此部分可收折起来。
按表12-1中规定的力,通过加载垫,按①的方法试验副桌面(见图12-3)。
如果试验时桌子可能发生倾翻,则适当加载主桌面,使桌子保持平衡。
试验结束后,测量经加载的副桌面和桌子整体结构的最大挠度值,并按相关规定评定缺陷。
③桌面持续垂直静载荷试验
在试验环境内按表中规定的力在实验环境内加载7天。
在加载前和加载7天后尚未卸载荷时,测量桌面的挠度,并按二支承间跨距的百分比记录挠度值。
试验结速后,检查桌子的整体结构,并按相关规定评定缺陷。
⑵水平静载荷试验
用挡块围住腿1和腿2(见图12-4)如果桌子装有脚轮,应用挡块限制脚轮活动,把平衡载荷均布加载在桌面上,载荷质量应以刚好能防止桌子在试验时倾翻为宜。
但最重不能超过100kg,然后把表中规定的力,在桌面中心线一侧都位A,水平加力10次(见图),每次加力应至少保持10秒。
如果桌面均布载荷达100kg,试验时桌子仍会倾翻,则应把所加的力减小到刚好不致使桌子倾翻的程度,并记录实际所加的力。
在第一次和最后一次加载及卸载时分别测量加载点的位移值e(见图12-4)。
用档块围住腿2和腿3,以同法分割试验和测量加载部位C和D。
在试验前和试验后分别检查桌子的损环程度,并按相关规定评定缺陷。
图12-4水平静荷试验
⑶桌面垂直冲击试验:
按表中规定的高度即冲击器底面距被试桌面的垂直高度,使冲击器自由跌落,分别冲击支承桌面部位和桌面跨距中心部位各一次。
试验结束后,检查桌子的整体结构,并按第一节规定评定缺陷。
⑷桌腿跌落试验
在试验场地上,将方桌任意一腿端部或长方形桌子窄向的一腿端部提升到表中规定的高度,自由跌落10次(见图12-5)。
层叠式桌子仅对一腿做跌落试验,受试一腿端部与对角一腿端部的连线同地面夹角为20o。
试验结束后,检查桌子的整体结构,并按相关规定评定缺陷。
图12-5桌腿跌落试验
2耐久性试验
⑴桌面水平耐久性试验
用挡块围住所有桌腿,如果桌子装有脚轮,应用挡块限制脚轮的活动,把载荷均匀分布在桌面上(见图12-6),载荷质量应以刚好能防止桌子在试验时倾翻为宜,但最重不能超过100kg。
然后按表中规定的次数把150N力,通过加载垫,按a、b、c、d顺序,依次沿水平方向施加在桌面距一端边缘50mm部位(见图12-6)。
每次加力应在不小于1s的时间内完成从零到150N再返回到零的加力过程。
每次循环(a-b-c-d)的累计延续时间至少为2s。
为便于在加载期间测量试件结构的位移值,每个力保载的最长持续时间应为1min。
如果桌面均布载荷达1O0kg,试验时桌子仍会倾翻,则应把所加的力减少到刚好不致使桌子倾翻的程度,并记录实际所加的力。
如果主桌面一端附有一个副桌面,在主、副桌面上均布的平衡载荷总计重量不能超过100kg(见图12-7)。
在第一次循环及最后一次循环加力和卸力时,分别测量加载部位的位移值e(见图12-8)。
第一次及最后一次的循环加力和卸力的时间至少为10s。
图12-6桌面水平耐久性试验
试验结束后,检查桌子的整体结构,并按有关规定评定缺陷。
⑵独脚桌垂直耐久性试验
把载荷均布在桌面上(见图12-9),载荷质量应以刚好能防止桌子在试验时翻到为宜,但最重不能超过100kg。
然后按表中规定的次数,通过加载垫,把150N力施加在主桌面或副桌面上预计最容易变形的部位(见图12-9)。
加载垫中心位置离桌面任何一边不能小于50mm。
每次加力应在约1s内完成从零到150N再返回到零的加力过程。
如果桌面均布载荷达100kg,试验时桌子仍会倾翻,应把力减小到刚好不致使桌子翻倒的程度,然后按减小的力进行试验,并记录实际所加的力。
图12-7副桌面水平面耐久性试验
在第一次和最后一次加力时,测量桌面偏离水平线的挠度值e(见图12-9)。
第一次和最后一次加力至少保载10s。
图12-8桌面水平耐久性试验位移值测量方法图12-9独脚桌垂直耐久性试验
三试验报告
试验报告应包括下列内容:
1选用何级试验水平;
2试件试验前的有关技术数据及其缺陷;
3每项试验和全部试验结束后试件出现的缺陷;
4任何不同于本标准规定的试验细节;
5试验机构的名称和地址;
6试验日期。
表12-1桌类试验项目汇总表
实验项目
加载要求
试验水平
1.强度试验
(1)垂直静载荷试验
力N10次
500
750
1000
1250
2×
900*
②副桌面垂直静载荷试验
125
250
350
③桌面持久垂直静载荷试验
Kg/dm2
7天
1.0
1.5
2.0
2.5
(2)水平静载荷试验
175
300
450
600
900
(3)桌面垂直冲击试验
跌落高度
(mm)2次
-
80
140
180
240
(4)桌腿跌落试验
(mm)10次
100
150
200
2.耐久性试验
(1)桌面水平耐久性试验
循环次数
力150N
5000
10000
15000
30000
60000
(2)独脚桌垂直耐久性试验
2500
注:
*这两个力的加力中心应间隔500mm
第三节凳类稳定性能试验
一实验原理
本试验方法是模拟椅凳类家具在日常使用时承受载荷的条件,所具有的抗倾翻的能力。
二试验步骤
1实验法
⑴向前倾翻试验和无扶手椅倾向倾翻试验
先后把挡块靠在椅子腿的前侧和一侧二腿的外侧上(具体位置见图12-10),通过加载垫,依次在座面中心线离前沿和边沿50mm部位垂直施加6O0N力,然后把附录规定的力F,从加载垫接触座面的部位沿水平方向向外施加(见图12-10)。
记录椅子是否倾翻和实际施加的力。
试验背斜角度可调节的椅子时,应把背斜角调整到100o~110o(背斜角的椅背平面与水平面的夹角0;
试验椅背可自由转动的椅子时,水平施力方向应通过椅背回转轴线。
⑵向后倾翻试验
把挡块靠在椅子后腿的外侧上(具体位置见图12-11),通过加载垫,在座面中心线上离该线与椅背中心线相交点175mm处垂直向下施加60ON力,然后把附录规定的力F,沿水平方向向后施加在椅背中心线上离该线与座面中心相交点3O0mm处。
如果椅背高度低于300mm,则把力施加在椅背顶端边沿(见图12-11)。
试验椅背角度可调节的椅子时,应把背斜角调整到100o~11Oo,试验椅背可自由转动的椅子时,水平施力方向应通过椅背回转轴线。
⑶扶手椅侧向倾翻试验
把挡块靠在椅子一侧二腿的外侧上(具体位置见图12-12),在离座面中心线一侧100mm与离座面后沿175mm~25Omm范围内的任何相交点,垂直向下施加25ON力,再通过加载垫,在离扶手外侧边沿37.5mm扶手上最不稳定的部位垂直向下施加350N力,然后把附录规定的力F,从扶手垂直力加载部位沿水平方向向外施加(见图12-12)。
记录椅子是否倾翻及实际施加的力。
⑷凳子任意方向的倾翻试验
把挡块靠在凳子稳定性最差的一侧腿的外侧上(具体位置见图12-13),通过加载垫,在凳面中心线离边沿50mm部位垂直向下施加600N力,然后把附录规定的力F,从凳面中心部位朝止滑腿方向水平向外施加(见图12-13)。
记录凳子是否倾翻及实际施加的力。
2计算法试验
⑴概述
计算法不需使用座面加载垫对座面加载,而是根据绕受约束腿的正反方向力距相等的原理,在实测椅子空载稳定性的基础上计算出当座面加载使稳定性增加后所需施加的倾翻力。
因此,在试验时,需测量a、b和h三个距离的参数:
a—是按实验法规定的座面载荷W加载点的垂直投影线与约束腿的约束支点间的水平距离。
b—是扶手加载点与约束腿的约束支点间的水平距离。
h—是外加水平倾翻作用力与放置椅子的水平面间的垂直距离。
⑵向前倾翻试验和无扶手椅的侧向倾翻试验
先后将挡块靠在椅子前腿的前侧和一侧两腿的外侧上,然后先后沿椅座面与椅背交线的中点向前和沿椅座面与椅背面交线朝侧向受约束腿方向水平施加一个递增力F0,直至与受约束腿相反方向的椅腿刚好翘离地面为止。
记录此时的空载倾翻力F0,并测量h和a的距离。
按式
(1)计算出假定座面加载量W为600N时倾翻椅子所需的力Fc:
Fc=F0+(W·
a/h)……………………………………………………
(1)
⑶向后倾翻试验
将挡块靠在椅子后腿后侧上,然后把一个逐渐增大的力F0,以水平向后方向施加在椅背中心线上离未加载座面上方300mm处,直到椅子前腿刚好翘离地面为止。
如果椅背的高度不足3OOmm,应把力施加在椅背上沿。
以牛顿为单位记录实际所加的力F0,并测量a和h的距离。
试验椅背角度可调节的椅子时应把椅背角度调整到100o~11Oo。
试验椅背可自由转动的椅子时,应把力施加在椅背的回转轴线上。
按公式(1)计算出假定座面加载量W为600N时倾翻椅子所需的力F0。
⑷扶手椅侧向倾翻试验
将挡块靠在椅子一侧二腿的外侧,然后把一个逐渐增大的力F0沿水平方向由内向外施加在止滑一侧扶手上最易倾翻的部位。
试验时,力与倾翻轴线应垂直。
当非止滑一侧二腿刚好翘离地面时,记录实际施加的力F0,并测量a、b和h的距离。
根据式
(2)计算出假定座面加载量W为600N时倾翻椅子所需的力Fc:
Fc=F0+(250a/h±
35Ob/h)……………………………………………
(2)
当扶手加载点垂直投影在椅腿约束支点外侧时,括号内两项间取减号;
当扶手加载点在椅腿约束支点内侧时;
括号内两项间取加号。
⑸凳子任意方向的倾翻试验
除把挡块靠在凳子稳定性最差的一侧腿的外侧外,其他试验方法同
(2)条。
试验报告应至少包括下列内容:
1试件的有关技术数据;
2选用何种方法测定试件的稳定性(即用实验法还是用计算法);
3根据规定加载椅子或凳子的稳定性情况以及实际加力的数值和试件是否倾翻;
4与本标准规定的任何不同之处;
图12-10向前倾翻试验和无扶手椅侧向倾翻试验
图12-11向后倾翻试验
图12-12扶手椅侧向倾翻试验
图12-13凳子任意方向的倾翻试验
图12-14加载垫
附录A
掎、凳类产品稳定性最小倾翻力图表
第四节椅凳类强度和耐久性
一原理和试验分类
1原理
家具力学性能试验,是模拟家具各部在正常使用和习惯性误用时,受到一次性或重复性载荷的条件下所具有的强度或承受能力的试验。
根据产品在预定使用条件下的正常使用频数、可能出现的误用程度,按加载大小与加载次数多少,把强度和耐久性试验分为五级试验水平。
2试验分类
(1)静载荷试验——用于检验产品在可能遇到的重载荷条件下所具有的强度。
(2)耐久性试验——用于检验产品在重复使用、重复加载条件下所具有的强度。
(3)冲击试验——用于检验产品在偶然遇到的冲击载荷条件下所具有的强度。
二试验设备和附件
1试验设备和附件
⑴试验设备
试验所用的加力设备应能俣证下确加力。
座面用的加力设备在活行时,不应限制试件的白由倾覆,也不应阻碍椅子在进行椅背试验时的水平移动。
⑵试验附件
①座面加载垫
外形为自然凹凸形状的刚性物体,其表面坚硬、光滑(参见图12-26)。
②小型座面加载垫
直径为200mm的刚性圆形物体,其加载表面为球面,球面的曲率半径为300mm,其周边倒圆半径为12mm(参见图12-16)。
③椅背加载垫
椅背加载垫为长250mm、宽200mm的刚性矩形物体,其加载表面为圆柱面,圆柱面的曲率半径为450mm,其四周边沿倒圆半径为12mm(参见图12-27)。
④局部加载垫(用于扶手和椅腿的加载试验)
直径为100mm的刚性扁平圆形物体,其加载面周边倒圆半径为12mm。
⑤座面冲击器
座面冲击器由圆柱体,螺旋压缩弹簧组件和冲击头三部分组成。
圆柱体的直径为200mm,它通过螺旋压缩弹簧组件与冲击头相连接,并能沿着冲击头(中心区域)轴线作相对运动。
圆柱体加上有关附件(不计弹簧)的质量为17±
0.1kg,整个座面冲击器的质量(包括螺旋压缩弹簧组件和冲击头)为25±
螺旋压缩弹簧组件的额定弹性系数应为6.9±
1N/mm,可相对运动部分总的摩擦力应为0.25N~0.45N。
螺旋压缩弹簧组件的预压缩力为1040±
5N,其可再压缩量不应小于60mm。
冲击头加载表面覆以皮革材料,内装干燥细砂,外形扁平(参见图12-28)。
⑥冲击摆锤
一个质量为6.5kg的圆柱刚性锤头,用外径为38mm,壁厚为1.6mm的钢管作为摆杆连接在回转轴上,回转轴应装轴承。
摆锤回转中心至锤头重心的距离1m(参见图12-29)。
⑦座面和椅背加载定位模板
用于确定座面和椅背加载点的模板结构及要求见附录B(补充件)。
⑧泡沫塑料衬垫
试验时放在加载垫与试件表面之间的衬垫泡沫塑料,厚度为25mm,密度为27kg/3~30kg/3。
⑨试验位置地面要求
试验位置地面应水平、平整,表面复以层积塑料板或类似材料,做跌落试验时,应铺以2mm厚的工业橡胶。
⑩挡块
四试件
试件应为完整组装的出厂成品,并符合产品设计图纸的要求。
拆装式家具应按图纸要求完整组装;
组合家具如果有数种组合方式,则应按最不利于强度试验和耐久性试验的方式组装。
所有五金连接件在试验前应安装牢固。
采用交接方法制成的试件,从制成后到试验前,至少应在一般室内环境下连续存放七天。
五试验步骤
1座面静载荷试验
⑴把表中规定的力,通过座面加载垫,先后在下列两个部位垂直向下旋加各10次:
①由加载模板确定的座面加载点(见图12-30);
②椅面中心线上离椅面前沿100mm处的一点(见图12-15a)。
每次加力至少应在加载部位上保持10s。
试验结束后,检查椅子的整体结构,并按相关规定评定缺陷。
⑵试验凳子时,可通过小型座面加载垫,把力施加在凳面前后中心线由模板确定的加载点上(见图12-15b)。
试验结束后,检查凳子的整体结构,并按相关规定评定缺陷。
图12-15座面静载荷试验
2椅背静载荷试验
⑴把挡块靠在椅或凳脚上(具体位置见图12-16),然后把表中规定的平衡载荷施加在由模板确定的座面加载点上(见图12~19),再把表中规定的力沿着与椅背呈垂直的方向,通过椅背加载垫,在下列两个位置中的一个较低的位置上
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