殷建波 彭嬪嬪 朱義 蔣旭東

摘要：消防車(chē)卷簾門(mén)是消防車(chē)的重要組成部件之一，消防車(chē)用卷簾門(mén)使用頻率高，抽拉速度、抽拉次數(shù)、受力大小、受力方向、受力點(diǎn)的不確定性、使用環(huán)境復(fù)雜，致使卷簾門(mén)主要部件損壞、斷裂、卡死是消防車(chē)服役期內(nèi)經(jīng)常發(fā)生的故障。文章根據(jù)消防車(chē)用卷簾門(mén)的實(shí)際受力狀態(tài)，研發(fā)一套消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置。

關(guān)鍵詞：消防;消防車(chē)輛;卷簾門(mén)

消防車(chē)卷簾門(mén)是消防車(chē)的重要組成部件之一，90%以上的消防車(chē)安裝卷簾門(mén)，卷簾門(mén)運(yùn)行是否平順可靠將直接影響消防器材取放效率，從而影響消防滅火救援作業(yè)，如果在消防員滅火救援時(shí)，卷簾門(mén)的關(guān)鍵部件損壞或者卡死將直接影響滅火救援順利進(jìn)行?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)尚無(wú)消防車(chē)用卷簾門(mén)全性能要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，文章研發(fā)的消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置對(duì)于消防車(chē)用卷簾門(mén)檢測(cè)極為重要，可提高消防車(chē)用卷簾門(mén)的質(zhì)量水平，為消防事業(yè)保駕護(hù)航。

一、消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置技術(shù)研究

（一）技術(shù)路線

消防車(chē)用卷簾門(mén)一般由簾門(mén)、卷軸、卷筒、扭力彈簧、導(dǎo)軌、滑塊、導(dǎo)向塊、簾片、把手和鎖等組成。文章研制一套消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置，開(kāi)發(fā)一套卷簾門(mén)測(cè)試方法。首先調(diào)研消防車(chē)用卷簾門(mén)各類(lèi)損壞原因、損壞部件、易損使用環(huán)境及使用方法，從卷簾門(mén)易壞的問(wèn)題入手，進(jìn)行卷簾門(mén)測(cè)試裝置的重點(diǎn)測(cè)試方案。然后統(tǒng)計(jì)使用消防車(chē)用卷簾門(mén)時(shí)的手臂抽拉軌跡及施力大小，計(jì)算開(kāi)啟和關(guān)閉消防車(chē)用卷簾門(mén)時(shí)的速度、施力大小。使測(cè)試裝置盡可能接近模擬現(xiàn)實(shí)使用情況。

文章模擬消防員在使用消防車(chē)用卷簾門(mén)時(shí)正常的施力狀態(tài)，測(cè)試消防員手臂抽拉卷簾門(mén)時(shí)的用力方向及大小，并進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)并計(jì)算，獲得不同位置處消防員對(duì)卷簾門(mén)的縱向和橫向力大小常規(guī)值。統(tǒng)計(jì)計(jì)算卷簾門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中的速度變化，以便更好的編程，控制卷簾門(mén)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)。通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)一套覆蓋多影響因素的消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置，還原消防員在抽拉卷簾門(mén)時(shí)對(duì)卷簾門(mén)把手的施力大小和方向以及卷簾門(mén)開(kāi)啟和閉合過(guò)程中的速度變化。整合多方面因素，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)研發(fā)一套全面的消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試方法。

（二）消防車(chē)用卷簾門(mén)易損部件及易損環(huán)境研究

按照全國(guó)地區(qū)溫度差異，將調(diào)研地區(qū)分為高寒地區(qū)、低溫地區(qū)、常溫地區(qū)和高溫地區(qū)四個(gè)不同區(qū)域。高寒地區(qū)：選擇四川西部以及青海地區(qū)的消防隊(duì)伍車(chē)輛;低溫地區(qū)：選擇東北及內(nèi)蒙古地區(qū)的消防隊(duì)伍車(chē)輛;常溫地區(qū)：選擇江浙滬的消防隊(duì)伍車(chē)輛;高溫地區(qū)：選擇廣東、海南地區(qū)的消防隊(duì)伍車(chē)輛。每個(gè)地區(qū)選擇服役期限在3～5年的消防車(chē)輛，此段時(shí)間的消防車(chē)輛剛出保質(zhì)期不久，且沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)雨折磨，對(duì)于卷簾門(mén)的使用也比較頻繁，可以代表卷簾門(mén)的正常使用情況。每個(gè)地區(qū)隨機(jī)采樣符合年限車(chē)輛10臺(tái)，對(duì)消防車(chē)輛卷簾門(mén)出現(xiàn)的主要損壞情況做如下統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

通過(guò)表1可見(jiàn)，高寒地區(qū)卷簾門(mén)損壞頻次為33次，低溫地區(qū)卷簾門(mén)損壞頻次為30次，高溫地區(qū)卷簾門(mén)損壞頻次為22次，常溫地區(qū)卷簾門(mén)損壞頻次為14次。消防車(chē)用卷簾門(mén)損壞程度高寒地區(qū)>低溫地區(qū)>高溫地區(qū)>常溫地區(qū)。高溫和低溫對(duì)消防車(chē)卷簾門(mén)的損壞程度有很大影響。特別是在低溫地區(qū)，當(dāng)溫度低于-20℃時(shí)，普通卷簾門(mén)上的塑料材質(zhì)部件脆化嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)幾年使用后，很多塑料部件出現(xiàn)裂紋，受到外力撞擊或者開(kāi)啟關(guān)閉卷簾門(mén)時(shí)用力過(guò)大，直接使其損壞。消防車(chē)用卷簾門(mén)雖然在高溫地區(qū)損壞頻率比高寒和低溫地區(qū)少，但是比常溫地區(qū)還是頻率大很多，可見(jiàn)溫度是影響卷簾門(mén)使用壽命的重要影響因素。

得出結(jié)論，消防車(chē)用卷簾門(mén)的鎖具塑料件、導(dǎo)軌滑塊、把手及彈簧件、卷筒彈簧、簾片密封等是極易損壞的部件。高溫和低溫是卷簾門(mén)損壞的殺手。由于調(diào)研中未分國(guó)產(chǎn)車(chē)與進(jìn)口車(chē)，但是在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)進(jìn)口車(chē)卷簾門(mén)明顯好于國(guó)產(chǎn)車(chē)卷簾門(mén)，耐用程度更高，損壞率更低。所以根據(jù)以上調(diào)研，研發(fā)一套卷簾門(mén)測(cè)試裝置提高國(guó)產(chǎn)消防車(chē)用卷簾門(mén)的質(zhì)量水平迫在眉睫。

二、消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置研究

（一）消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置技術(shù)方案研究

為了較好的模擬卷簾門(mén)在抽拉過(guò)程中的實(shí)際受力磨損狀態(tài)，本研究通過(guò)試驗(yàn)不同的專(zhuān)業(yè)消防員在不同高度不同力度情況下對(duì)消防車(chē)用卷簾門(mén)的施力情況，利用拉力傳感器測(cè)量抽拉卷簾門(mén)的合力大小，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)角度求算縱向分力和橫向分力。

本研究決定選取高、中、低三個(gè)位置對(duì)合力進(jìn)行采樣，然后根據(jù)受力角度計(jì)算出縱向分力和橫向分力的大小。然后讓大量人員進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，采用數(shù)值分析法取平均值，得出卷簾門(mén)受力點(diǎn)在高位、中位、低位時(shí)合理的縱向和橫向分力。首先，采集大量試驗(yàn)人員抽拉卷簾門(mén)時(shí)，在開(kāi)啟與關(guān)閉卷簾門(mén)整個(gè)過(guò)程中，分段點(diǎn)采集速度，比如高位、1/2處、低位。并對(duì)每個(gè)段點(diǎn)所有的不同試驗(yàn)人員抽拉卷簾門(mén)時(shí)的速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取平均，得出卷簾門(mén)受力點(diǎn)通過(guò)此段點(diǎn)時(shí)的試驗(yàn)速度。段點(diǎn)與段點(diǎn)之間速度采用線性差分方式進(jìn)行控制，為了增加準(zhǔn)確性，可以增加段點(diǎn)數(shù)量。卷簾門(mén)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以控制卷簾門(mén)測(cè)試裝置的電機(jī)在每個(gè)段點(diǎn)實(shí)現(xiàn)卷簾門(mén)達(dá)到試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)中卷簾門(mén)實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度。消防車(chē)用卷簾門(mén)關(guān)閉過(guò)程：卷簾門(mén)受力點(diǎn)在高位時(shí)，給予縱向力和橫向力以及初始的啟動(dòng)速度。在卷簾門(mén)處于中位時(shí)，調(diào)節(jié)電機(jī)控制卷簾門(mén)速度達(dá)到預(yù)期值，同時(shí)增大橫向力，達(dá)到橫向力試驗(yàn)預(yù)期值。卷簾門(mén)處于低位時(shí)，速度達(dá)到試驗(yàn)預(yù)設(shè)速度，同樣通過(guò)控制橫向力試驗(yàn)預(yù)期值。消防車(chē)用卷簾門(mén)開(kāi)啟過(guò)程：卷簾門(mén)受力點(diǎn)在低位時(shí)，給予縱向力和橫向力以及初始的啟動(dòng)速度。在卷簾門(mén)處于中位時(shí)，調(diào)節(jié)電機(jī)控制卷簾門(mén)速度達(dá)到預(yù)期值，同時(shí)增大橫向力，達(dá)到橫向力試驗(yàn)預(yù)期值。卷簾門(mén)處于高位時(shí)，速度達(dá)到試驗(yàn)預(yù)設(shè)速度，同樣通過(guò)控制橫向力試驗(yàn)預(yù)期值。

（二）消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置研制

通過(guò)對(duì)消防車(chē)用卷簾門(mén)易損部件分析，部件損壞為卷簾門(mén)日常應(yīng)用磨損所致，所以本研究為了模擬更加真實(shí)的卷簾門(mén)受力運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，采集了大量的試驗(yàn)人員抽拉卷簾門(mén)時(shí)，卷簾門(mén)速度和受力狀態(tài)。卷簾門(mén)拉力控制塊、導(dǎo)軌鏈條與縱向伺服電機(jī)均鑲嵌在縱向?qū)к壷?。縱向?qū)к壷ㄟ^(guò)導(dǎo)軌滑塊可以在橫向?qū)к壷蠙M向移動(dòng)。導(dǎo)軌滑塊通過(guò)橫向拉力計(jì)以及滾珠絲桿機(jī)構(gòu)與橫向伺服電機(jī)相連，橫向伺服電機(jī)在集成控制電腦的控制下旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)軌滑塊的橫向移動(dòng)控制，從而對(duì)卷簾門(mén)施加橫向作用力。

集成控制電腦通過(guò)控制縱向伺服電機(jī)和橫向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)卷簾門(mén)施力機(jī)構(gòu)對(duì)卷簾門(mén)的縱向和橫向作用力?？v向和橫向作用力可以組合成0°～180°可變方向的拉力，通過(guò)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及縱向拉力計(jì)和橫向拉力計(jì)反饋可以實(shí)現(xiàn)卷簾門(mén)上下抽拉次數(shù)（例如抽拉次數(shù)不小于10000次）、抽拉速度（例如最大抽拉速度不小于2m/s）、抽拉方向變換以及抽拉力大?。ɡ缱畲鬁y(cè)試力不小于1000N）可控，模擬消防員開(kāi)關(guān)卷簾門(mén)時(shí)的施力狀態(tài)。

三、結(jié)語(yǔ)

文章系統(tǒng)地講解了消防車(chē)用卷簾門(mén)的重要性，消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置及測(cè)試方法研究的課題完成，意義非凡。文章研制出一套消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試裝置，整合抽拉速度、測(cè)試力大小、受力方向、受力點(diǎn)位置等多方面因素，研發(fā)一套全面完整的消防車(chē)用卷簾門(mén)測(cè)試方法，為消防車(chē)用卷簾門(mén)的生產(chǎn)提供指導(dǎo)和規(guī)范。

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