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【摘要】 通过对软面板按键疲劳性能的分析,根据疲劳极限测试方法,设计了一种矿用设备按键寿命测试仪,采用电机驱动转轮,转上带有六个可调触头,转轮和可调触头之间采用螺纹连接,利用弹簧元件带动压杆复位装置来缓冲按压力,模拟人手的按压动作,并用计数器统计按压次数,有效地控制软面板的质量,提高产品的可靠性。
【关键词】 矿用设备软面板按键测试仪疲劳极限质量控制
Study On The Fatigue Property Tester Of Mining Device Softpanel
Jiang Ji, Liwei Yang, Yuekui Cao, Jun li
(Feny Co.,Ltd., Shenyang, Liaoning 110001, China)
【Abstract】 A tester is designed to detect fatigue property of mining device softpanel by analyzing the method of fatigue limit. The electric machine impetuses the cam gear to rotate. The cam gear has six adjustable contact. Threaded connection is applied to the cam gear and the adjustable contact. It imitates the press of the hand by retracting the spring element. It counts the number of times through the monolithic integrated circuit. The method controls quality of softpanel effectively, improves the reliability of product.
【Key words】 mining devicesoftpaneltesterfatigue limitquality control
随着煤炭工业的发展,矿用设备的机械化程度越来越高,与之相配套的各种设备得到广泛的应用,对矿用设备按键的性能提出了更高的要求。由于煤矿机械特殊的使用环境,矿用设备不仅要满足其使用寿命的要求,还要具有隔爆等功能,这就要求对矿用设备的按键进行一定的检测。针对矿用设备的按键性能及寿命,本文设计了一种专用的按键疲劳寿命测试仪,主要用于塑性材料的软面板按键,通过测试仪不停的按压软面板,试验其疲劳极限,确保材质的可靠性。对同一批次的产品进行抽检,实施质量控制。
按键软面板要解决按键的密封,并要实现面板按键操作时手感柔和。目前,通常采用的方法是:在软面板的按键对应处冲出一定形状的凸起,当手指按压软面板的凸起,利用材料的塑性与凸起的弹性实现按键的操作[2,3]。凸起的外形可以任意设计,一般比按键稍大,凸起高度约为(1～3)mm,凸起处中心位置在面板的按键开关中心位置处,按键频繁的按压启动、来回操作使得按键软面板的凸起承受着循环的压力,所以按键软面板材质的疲劳极限有一定的要求,以确保可靠使用,按键软面板的材料特性要求:(1)力学性能要优异,尤其是要具有优良的抗冲击强度;(2)材料的蠕变性要相当小,尺寸的稳定性要好;(3)耐候性要好,长期工作温度可达100℃以上;(4)疲劳强度较高,不易产生应力开裂,耐磨性较好;(5)透光率达89%,接近有机玻璃。
按键软面板固定在一定规格尺寸的操
转上带有六个可调触头,可调节按压深度为0～10mm,经齿轮减速后的电机转速为20r/min,在转上六个可调触头的带动下,模拟按压次数变为每分钟120次,4万次按压大约需要6个小时,可在一个工作日内完成,较为合理。
【关键词】 矿用设备软面板按键测试仪疲劳极限质量控制
Study On The Fatigue Property Tester Of Mining Device Softpanel
Jiang Ji, Liwei Yang, Yuekui Cao, Jun li
(Feny Co.,Ltd., Shenyang, Liaoning 110001, China)
【Abstract】 A tester is designed to detect fatigue property of mining device softpanel by analyzing the method of fatigue limit. The electric machine impetuses the cam gear to rotate. The cam gear has six adjustable contact. Threaded connection is applied to the cam gear and the adjustable contact. It imitates the press of the hand by retracting the spring element. It counts the number of times through the monolithic integrated circuit. The method controls quality of softpanel effectively, improves the reliability of product.
【Key words】 mining devicesoftpaneltesterfatigue limitquality control
随着煤炭工业的发展,矿用设备的机械化程度越来越高,与之相配套的各种设备得到广泛的应用,对矿用设备按键的性能提出了更高的要求。由于煤矿机械特殊的使用环境,矿用设备不仅要满足其使用寿命的要求,还要具有隔爆等功能,这就要求对矿用设备的按键进行一定的检测。针对矿用设备的按键性能及寿命,本文设计了一种专用的按键疲劳寿命测试仪,主要用于塑性材料的软面板按键,通过测试仪不停的按压软面板,试验其疲劳极限,确保材质的可靠性。对同一批次的产品进行抽检,实施质量控制。
1 软面板的材料特性和工艺特性
软面板一般采用透明的PVC、PC、PET等塑性片状材料,在产品中常常用来做装饰件、外观件,还多用在面板有按键操作的地方,这种软面板按键除了能满足外观要求,还能实现结构密封,并确保面板按键操作自如,已在电器行业大力推广。不同的工程用塑料物理力学性能区别很大,但外观上不好区分。为控制产品的质量,需要检测软面板材质的疲劳寿命。按键软面板要解决按键的密封,并要实现面板按键操作时手感柔和。目前,通常采用的方法是:在软面板的按键对应处冲出一定形状的凸起,当手指按压软面板的凸起,利用材料的塑性与凸起的弹性实现按键的操作[2,3]。凸起的外形可以任意设计,一般比按键稍大,凸起高度约为(1～3)mm,凸起处中心位置在面板的按键开关中心位置处,按键频繁的按压启动、来回操作使得按键软面板的凸起承受着循环的压力,所以按键软面板材质的疲劳极限有一定的要求,以确保可靠使用,按键软面板的材料特性要求:(1)力学性能要优异,尤其是要具有优良的抗冲击强度;(2)材料的蠕变性要相当小,尺寸的稳定性要好;(3)耐候性要好,长期工作温度可达100℃以上;(4)疲劳强度较高,不易产生应力开裂,耐磨性较好;(5)透光率达89%,接近有机玻璃。
2 测试仪的工作原理
软面板按键测试的设计材料的极限疲劳定义为:材料试样在对称弯曲作用下,经受一定的应力循环数N而仍不发生断裂时所能承受的最大应力。我们实际要保证的是在循环压力下(按压键盘)的安全使用次数。按产品可靠使用十年计算,平均每天按压10次,每年按压360天,10年操作3.6万次。检测设软面板要求满足来回按压4万次以上的疲劳寿命。设计一套能模拟按压动作并能统计按压次数的设备,实测软面板的耐压次数。按键软面板固定在一定规格尺寸的操
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作台上,启动电源开关,伺服电机开始运转,通过减速齿轮带动转轮旋转运动。转轮圆周面上固定几个可调的触头,并在转轮下方固定能自动复位的弹簧压杆,这样转轮旋转运动就带动触头不停地碰压弹簧压杆,弹簧压杆就模拟人手不停地按压软面板,并通过计数器计数[4,5]。软面板下安装光感应器,软面板破裂透光即报警,并切断电源,电机停止运转,工作原理如图1所示。3 结构设计
3.1 整机结构设计
按设计机理设计整体结构,分上、中、下三部分,下部为一定规格尺寸的平台,用来固定按键软面板,上部安装固定电机,中间部分固定来回移动的弹簧压杆复位机构,背面固定电路器件。工作平台上固定通常使用的按键,并安装光感应器件,检测时把软面板固定在平台上,软面板的凸起位置与平台上固定的按键相符。中间部分的弹簧压杆机构的按压深度可以调节,确保操作时其按压不会破坏软面板材料,弹簧压杆的伸出长度(即按压深度)取决于转轮的触头的伸出长度,可调范围为0～10mm,按需要调整。电机前后位置可以调整,使电机转轮的触头中心与弹簧压杆中心一致,电机与转轮刚性连接。图2为整机结构示意图。3.2 转设计
测试仪通过转的转动带动压杆的来回动作,利用弹簧的复位来模拟人手的按压[6]。当圆周运动带动凸轮转到碰压位置,凸轮推动压杆下移,当圆周运动带动凸轮偏离压杆,弹簧带动压杆复位,这样压杆来回运动实现按压动作。凸轮的触头用螺纹固定,伸出长度可按触压深度的需要来调节。图3为带有可调触头的转结构。转上带有六个可调触头,可调节按压深度为0～10mm,经齿轮减速后的电机转速为20r/min,在转上六个可调触头的带动下,模拟按压次数变为每分钟120次,4万次按压大约需要6个小时,可在一个工作日内完成,较为合理。