氣動打火機(jī)夾持與點(diǎn)火裝置設(shè)計

仇高賀，劉丹，武傳宇

（1.浙江理工大學(xué) 機(jī)械與自動控制學(xué)院，杭州 310018；2.溫州出入境檢驗(yàn)檢疫局，浙江 溫州 325000）

0 引言

打火機(jī)是日常消費(fèi)品，使用面廣、消耗量大。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上每年的打火機(jī)需求量為150 億只，其中國內(nèi)需求量為50 億只，其他國家100 億只左右。打火機(jī)也是一種危險品，每年都要因打火機(jī)質(zhì)量問題造成安全事故報道，尤其是打火機(jī)在燃燒過程中造成人員燒傷更加普遍，因此世界各國先后出臺多項(xiàng)打火機(jī)持續(xù)和循環(huán)燃燒相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括ISO9994：2006+A1:2008、SN/T0761.1-2011、

SN/T0761.2 -2011、ASTM F400：2010、ISO22702：2003 +A1：2008、加拿大打火機(jī)規(guī)則和中國打火機(jī)安全標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，都要求每批型式試驗(yàn)每個打火機(jī)都必須要完成持續(xù)燃燒和循環(huán)燃燒試驗(yàn)，持續(xù)燃燒試驗(yàn)的要求打火機(jī)具有承受2 min 連續(xù)燃燒的能力，同時保證試驗(yàn)過程中不應(yīng)有燃燒危險情形的發(fā)生。循環(huán)燃燒試驗(yàn)試驗(yàn)要求打火機(jī)具有承受連續(xù)10 次。每次20 s。間隔為5 min 的循環(huán)燃燒的能力，并要求試驗(yàn)過程中不會發(fā)生打火機(jī)燃燒危害使用者情況發(fā)生［1-3］。

1 試驗(yàn)測試對夾具要求

圖1 打火機(jī)氣門不同開啟角度點(diǎn)火示意圖

目前打火機(jī)種類日益繁多，打火機(jī)大小、形狀各異，開啟方式和角度差別很大，不同打火機(jī)開啟角度點(diǎn)火燃燒如圖1 所示。目前國內(nèi)打火機(jī)持續(xù)和循環(huán)燃燒試驗(yàn)只能靠檢測人員人工點(diǎn)火完成，人工設(shè)置時間，并且要一個一個打火機(jī)完成，工作效率低，另外由于打火機(jī)持續(xù)燃燒試驗(yàn)需要人工長時間握持燃燒高溫打火機(jī)，高溫打火機(jī)經(jīng)常將測試人員手指燙傷，尤其測試一次性塑料打火機(jī)，對測試人員存在很大的安全隱患，同時也存在人工計時、計數(shù)不準(zhǔn)確、容易疲勞疏忽的問題，檢測過程的分析也存在不科學(xué)、不精確。目前國內(nèi)現(xiàn)有的持續(xù)、循環(huán)燃燒測試裝置測試產(chǎn)品范圍小，只適合一次性垂直氣門下壓式點(diǎn)火打火機(jī)，設(shè)備利用率不高，這就迫切需要研制一種能適應(yīng)不同開啟方向打火機(jī)持續(xù)、循環(huán)燃燒打火機(jī)夾持和點(diǎn)火裝置。

2 打火機(jī)自動裝夾和點(diǎn)火裝置總體設(shè)計

打火機(jī)夾緊與點(diǎn)火裝置總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。首先將4 個打火機(jī)放入測試槽中，啟動加緊按鈕，夾緊推進(jìn)氣缸1 動作將夾緊靠墊3 沿著滑動導(dǎo)軌2 向里推進(jìn)使打火機(jī)牢固夾緊。調(diào)節(jié)角度旋轉(zhuǎn)盤5 到合適位置，帶有弧形槽的角度旋轉(zhuǎn)盤可以前后旋轉(zhuǎn)±60°，從而能滿足多數(shù)打火機(jī)氣門不同開啟角度點(diǎn)火需要，調(diào)節(jié)好后用螺栓將角度旋轉(zhuǎn)盤固定在固定基座4 上。啟動測試按鈕，氣門下壓氣缸6 推動氣門壓桿7 向下運(yùn)動，下壓打火機(jī)氣門使得打火機(jī)內(nèi)氣體溢出，點(diǎn)火裝置脈沖放電打火，同時觸發(fā)時間繼電器來確定打火機(jī)持續(xù)燃燒的時間，達(dá)到持續(xù)燃燒時間后，氣門下壓氣缸反向運(yùn)動，抬起打火機(jī)氣門停止一次持續(xù)燃燒測試，氣缸運(yùn)動回程觸發(fā)行程開關(guān)從而觸發(fā)計數(shù)器來控制循環(huán)測試次數(shù)，使得該試驗(yàn)裝置能自動計算打火機(jī)持續(xù)燃燒時間，自動計算循環(huán)次數(shù)。

圖2 打火機(jī)夾緊與點(diǎn)火裝置總體結(jié)構(gòu)圖

3 氣動系統(tǒng)設(shè)計

實(shí)驗(yàn)裝置氣動工作原理如圖3 所示。啟動打火機(jī)加緊啟動按鈕4，左右兩氣缸1 進(jìn)氣推動夾具推桿在導(dǎo)軌上向里運(yùn)動使得打火機(jī)樣品充分加緊。啟動打火機(jī)自動點(diǎn)火持續(xù)、循環(huán)燃燒測試啟動按鈕8，打火機(jī)氣門下壓推桿氣缸5 向下運(yùn)動推動打火機(jī)氣門，計時器設(shè)定打火機(jī)持續(xù)燃燒的時間，達(dá)到打火機(jī)持續(xù)燃燒時間后觸發(fā)換向電磁閥動作，氣體流動方向發(fā)生變換，打火機(jī)氣門推桿抬起，回程行程開關(guān)動作觸發(fā)計數(shù)器計算循環(huán)次數(shù)，如果次數(shù)已經(jīng)滿足循環(huán)燃燒試驗(yàn)最高次數(shù)，計數(shù)器不再進(jìn)行計數(shù)，試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束，觸發(fā)夾緊打火機(jī)換向電磁閥使得夾具松開打火機(jī)完成測試。

4 電路系統(tǒng)設(shè)計

圖3 打火機(jī)夾緊與點(diǎn)火裝置氣動原理圖

電路系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)打火機(jī)裝置自動點(diǎn)火，點(diǎn)火裝置放電時觸發(fā)計時器進(jìn)行計時，打火機(jī)氣門推桿抬起向上運(yùn)動到達(dá)原點(diǎn)位置，觸發(fā)計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)循環(huán)次數(shù)到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定次數(shù)后自動停止測試，其電氣原理圖如圖4 所示。

圖4 打火機(jī)夾緊與點(diǎn)火裝置電氣原理圖

5 結(jié)論

基于氣壓傳動的打火機(jī)持續(xù)、循環(huán)燃燒試驗(yàn)裝置已在溫州檢驗(yàn)檢疫局打火機(jī)實(shí)驗(yàn)室投入使用，與人工點(diǎn)火計時對比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）避免長時間人工手持高溫打火機(jī)，防止測試人員燙傷，提高了試驗(yàn)的安全性，確保試驗(yàn)人員的人身安全。（2）自動進(jìn)行打火機(jī)夾持和自動點(diǎn)火計時，自動進(jìn)行循環(huán)燃燒次數(shù)計算，提高試驗(yàn)精度，避免人工計時計數(shù)造成誤差。（3）同時可以進(jìn)行四個打火機(jī)試驗(yàn)樣品測試，提高測試效率。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 25722-2010 打火機(jī) 安全與質(zhì)量［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.SN/T 0761.1-2011 進(jìn)出口危險品打火機(jī)檢驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［3］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.SN/T 0761.2-2011 進(jìn)出口危險品打火機(jī)兒童安全性試驗(yàn)方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［4］吳振順.氣壓傳動與控制［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995.

［5］陳秋一.精密氣動壓緊塊自動裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)計［J］.液壓與氣動，2010（12）：21-22.

［6］鄭洪生.氣壓傳動與控制［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.