一种农用车安全带锁止性能测试机的工作原理及设计*

疏 剑 ， 张磊磊 ， 刘海鹏 ， 张元华 ， 刘 青 ， 朱婷婷

（滁州职业技术学院，安徽 滁州 239000）

0 前言

近年来，农用车的安全性能越来越受到重视，安全带是乘员保护系统中最直接也是最主要的保护部件，它在各类车型上得到了广泛使用。我国对安全带实施《机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和ISOFIX儿童约束系统》（GB 14166—2013）强制性标准[1]。安全带的紧急锁止性能是该标准中最重要的农用车安全带必须具备的关键性能之一[2]，如何进行安全带锁止性能的测试是安全带生产厂商必须要解决的问题。本文介绍的一种安全带带感与角度锁止性能试验机能够满足安全带的带感锁止测试、角度倾斜锁止测试，其结构简单、功能完备，能够满足安全带锁止性能的实验室测试与装配生产线的锁止测试要求。

1 现状分析

目前，市面上常见的农用车安全带锁止测试装置只能测试带感锁止或者角度倾斜锁止，其功能相对单调；或者其测试结构复杂，安装调试不方便、制造成本高，存在动不平衡、寿命短等缺点。为解决这一问题，项目团队从安全带锁止功能测试的研究角度出发，设计出了一台能够进行安全带带感锁止、角度倾斜锁止测试的试验机，该设备能够按照国家规定的标准进行安全带的紧急锁止性能检测，其机械结构简洁、功能强大，能够设置测试的倾斜锁止角度范围及加速锁止测试用的加速度值[3-5]。

2 农用车安全带带感与角度锁止性能测试机的结构及工作原理

农用车安全带带感与角度锁止性能测试机工作结构图如图1所示，其工作流程如下：将15固定在14上，为了便于装卸15，14采用了一个固定弹簧拉伸结构。锁止测试工作时，把22抽出绕过21拉到14与13之间，按下测试启动按钮（脚踏开关），这时11气缸伸出使得12和13夹住抽出的安全带织带，接下来可以根据触摸屏选择的测试项目进行加速锁止测试、角度倾斜测试。

图1 农用车安全带带感与角度锁止性能测试机工作结构图

1）加速锁止测试：由8驱动9带动10，10带动13，在匀速抽出22时15并不会锁止，而如果是利用0.8 G的加速度进行测试，其加速2 s织带抽出的长度在50 mm～100 mm内就应该被锁止，此时杠杆19开始工作，锁止信号气缸18发出信号传递给控制终端，根据其在规定的条件下18是否有信号来判断安全带的加速锁止功能是否有效。

2）倾斜测试：在加速锁止测试的基础上加上角度驱动，但此时设置的测试加速度通常为零，也就是匀速抽拉织带。左右方向由6驱动并通过5来增大扭矩以实现左右转动。6的转动角度为0°～12°时，15不会锁止；当6的转动角度为12°～27°时，15会立即锁止，此时21将会被22带下，18会瞬间把15自动锁止的信号传递给控制终端，从而判断在规定的倾斜角度范围内安全带是否能锁止。

如果安全带在上面两个测试过程中都能够符合企业要求的锁止标准，则可以认定该安全带是合格品，否则是不合格品。

3 农用车安全带带感与角度锁止性能测试机设计的主要技术

3.1 UG软件建模、MATLAB计算仿真技术

利用UG软件建立农用车安全带锁止性能综合三维软件模型，进行动画相关仿真，既能够保证测试系统的机械结构设计可靠，又能够保证制造样机时各零部件加工便捷。本设计中6和7电机的选型利用MATLAB软件进行仿真，绘制了两驱动电机在联动工作时的扭矩阈值，从而得到选用电机的驱动扭矩[6-9]。

3.2 可编程逻辑控制器技术、伺服控制技术

可编程逻辑控制器（PLC）具有结构简单、可靠性好、容易扩展、编程方便等优势，选用目前主流的可编程逻辑控制器（PLC），作为本测试系统控制器。伺服控制技术具有响应快、精度高、可靠性好等特点，选用目前主流的伺服电机、伺服控制器，作为本测试系统的XY轴、抽带电机的驱动装置。

3.3 气动传动技术、传感器检测技术、触摸屏技术

气动传动技术具有动作响应快、可靠性好、有缓冲性、行程可控、安装便捷等特点，选用不同行程的气缸，分别作为夹持安全带组件的夹持气缸、缓冲停止测试的缓冲气缸。传感器具有种类多、可选择性好、使用寿命长等特点，选用不同类型的传感器，作为各类信号采集处理元件。触摸屏具有可视化、可编程、人机交互方便等特点，故选用触摸屏，作为测试系统的人机交互界面[10-11]。该设备样机如图2所示，它能够进行安全带带感锁止测试，可根据企业需求设置0.8 G～2.0 G加速范围；也可以进行角度锁止测试，能够设置测试的倾斜角范围为0°～75°。

图2 农用车安全带带感应-角度测试机样机

4 结语

农用车安全带带感与角度锁止性能测试机是一台结构设计合理、自动化程度高的试验设备，其结构简单，可满足当前国内各种安全带标准与安全带紧急锁止性能的检测要求，是安全带研究、生产和使用较为理想的装置。该测试装置的性能稳定可靠，界面美观；成本低廉，检测效率高，稳定性好；其结构简单明了，利于工人操作，有较大的推广价值，目前已到达工业级的使用要求。