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箱包滚筒试验机测试旅行箱包冲击性能的方法

发布时间:2019-9-24 16:5:18  浏览:

近年来,旅行箱包成为人们出行不可或缺的消费品和日用品。然而,我们经常看到旅行箱包经飞机或其它交通工具运输后出现提把、锁、钩、环、装饰件、金属件、塑胶件等配件的损坏或脱落;走轮、轮轴、轮架脱落或开裂,走轮转动不灵活;拉杆卡阻,拉合不顺畅;箱体被刮花、变形或开裂,既影响了其美观,更影响了其使用。旅行箱包在运输使用过程中遇到的这些问题涉及到箱包滚动冲击性能的检测,现行的检测标准为QB/T4116-2010《箱包滚筒试验方法》。通过测试旅行箱包的滚动冲击性能后检查箱子的受损状况,检测结果既可作为企业提高旅行箱包产品质量的依据,又可作为消费者对旅行箱包产品的评价参考。但在测试过程中我们发现同一厂家同一制造工艺同一规格尺寸的箱包检测结果会出现前后不一致的现象,同时箱包损坏的部位、损坏程度以及出现损坏时的次数也无法重现,这与标准方法中没有细化护栏要求、箱包负重情况、箱包滚筒试验机中的圆锥体的随机碰撞性等有关,所以我们对影响箱包滚动冲击性能的因素进行了探讨,以期望对旅行箱包的滚动性能的测试提供有效指导。

箱包滚筒试验机

1测试原理

滚动冲击性能测试主要用于考核试样的自然翻滚与滚筒壁及障碍物相撞产生冲击和震荡对试样的破损情况。箱包滚筒试验机的内腔展开图和圆锥体的结构示意图如图1和图2所示。将试样放进箱包滚筒试验机的滚筒内腔,随着滚筒的转动,试样自然翻滚与滚筒壁及挡板、导板和圆锥体等障碍物相撞,从而对试样产生冲击和震荡。在一定的转动速率下,经过一定的转动周期后,检验旅行箱包的整体质量。

2测试影响因素

2.1箱包滚筒试验机中圆锥体的影响

当旅行箱包在测试过程中,负重的箱包从滚筒高处落到圆锥体上时,圆锥体对箱包的破坏性较大,可能直接造成箱包滚动冲击性能不合格,而且箱包滚筒试验机中的圆锥体与箱包的边、角、面的碰撞随机性较大,有时甚至不发生碰撞,针对圆锥体与箱包边、角、面碰撞的随机性,我们选取同一厂家同一制造工艺的同一规格尺寸的旅行硬箱和软箱各一个,按照样品的规格选取负重,均匀的填满箱体后测试,各转200圈,试验结果如图3和图4所示,圆锥体与硬箱不发生碰撞的概率为53%,圆锥体与硬箱的面、边、角发生碰撞的概率分别为28%、13%、6%。圆锥体与软箱不发生碰撞的概率为41%,圆锥体与软箱的面、边、角发生碰撞的概率分别为33%、16%、10%。样品与圆锥体不发生碰撞是因为样品从高处直接跌落到了第Ⅳ块挡板的空处或者跌落到了第Ⅲ块挡板上,并与第Ⅲ块挡板上的导板的摩擦力较大,以至于样品没有滑到要与圆锥体相碰撞的位置。圆锥体与样品的面、边、角碰撞的概率依次减小的原因在于样品的面、边、角的面积依次减小。而这种随机碰撞事件对箱包造成的破坏程度不一,试验的重现性较低,不能保证同一个试验人员前后试验结果的一致性,不能保证不同实验人员实验结果的一致性,不能保证不同试验室结果的一致性,给箱包滚动冲击性能的检测工作带来了很大的困扰。


2.2箱包滚筒试验机中护栏的影响

由于QB/T4116-2010标准中没有规定护栏的外形和结构,仅仅只要求试样在翻滚过程中保持在试验位置上,这导致了市场上箱包滚筒试验机的护栏样式较多,主要样式如图5所示。箱包滚筒试验机的护栏样式的不同,可能会导致箱包在滚动过程中卡在护栏上随机次数差距较大,卡住的时间不同,掉下来时的高度就不同,导致箱包掉下来时的时间和速率不同,落到滚筒上的冲击力也会随之改变。另外,卡在护栏上的试样落到导板、挡板、圆锥体等障碍物上的几率变得随机性较强,导致同一试样的破坏程度也会不一致。当箱包配件(如走轮、箱帮、箱把)被卡时间较长或者被卡的次数较多,就会造成箱包配件的损坏。这些方面也会给试验结果带来很大的影响,这说明滚筒试验机在测试过程中会产生系统误差和随机误差,同时也说明了滚筒试验机的护栏给试验带来了诸多的不确定因素,影响了试验结果的可靠性判定。

2.3箱包负重的影响

不同规格的箱包负重不同,如表1所示。在同一负重上,对应于不同规格的旅行箱包在滚动冲击过程中的受力面积不一样导致规格尺寸大的箱包受到的滚动冲击破坏较规格尺寸小的箱包受到的滚动冲击破坏小。对于不同的负重,我们选取了同一厂家同一材质同一制造工艺的18英寸、20英寸、22英寸、24英寸、26英寸、28英寸以及30英寸的旅行箱各20个,按照样品的规格选取负重,均匀地填满箱体后各转25圈,试验结果如图6所示。箱包的合格率首先随着箱包的规格增大而减小,这是因为随着箱包规格的增大,箱包的负重质量也随之增加且增加速度较快,而箱包的有效受力单位面积增加则较为缓慢,导致单位面积所受到冲击力相对增加,破坏的力度增强,所以合格率下降。在24英寸到26英寸之间,负重增加的速度等于箱包规格增大的速度,相应的单位面积所受到冲击力基本保持不变。当大于26英寸时,合格率随着箱包规格的增大而增加,这是因为此时相应的单位面积所受到冲击力相对减小,所以合格率增加。


2.4箱包负重材料的影响

众所周知,旅行箱包通常用来放置一些衣物、洗漱用品和化妆品,但有时也会放置一些硬质物品或者密度较大的物品,检测机构或公司为了模拟这些物品的滚动冲击性能情况,选用铁砂、河沙、箱包碎角料、织物、塑料粒等等作为负重材料。负重材料的不同使得试验结果差距较大,所以我们选取了几种检测机构或公司常用的箱包负重材料进行试验,选取了同一厂家同一材质同一制造工艺的20英寸旅行箱各20个,按负重质量将不同的负重材料均匀的填满箱体后各转25圈,试验结果如图7所示。从图中可以看出不同的负重材料对滚动冲击性能的试验结果影响较大,铁砂对箱包的破坏性最强,这是因为铁砂的密度最大,滚动过程中受到的冲击力大;河沙破坏性较铁砂小,这可能是因为河沙的密度比铁砂小,受到的冲击力相应的比铁砂小,但在滚动过程中,河沙由于重力作用变得更加紧实,使得河沙与滚筒碰撞瞬间冲击力加大,破坏性加大;箱包碎角料次之,这可能是因为箱包碎角料中不仅有织物,还有塑料等硬物,在滚动过程中硬物对箱体的破坏性较大;织物和塑料粒对箱包的破坏性差异性较小,而且破坏性也较小,这是因为织物填充箱体较均匀,在滚动过程中箱体中的负重物基本保持在原位置,变化不会太大,不会使箱体某处受力突然变大,而塑料粒则是在滚动过程中会自动向塑料粒少的位置滚动以此来平衡受力。


2.5箱包负重方式的影响

由于箱包负重材料的密度不同,所以同样的负重质量的负重材料体积不同,导致负重材料装填到旅行箱包时所占旅行箱包的体积不同。另外,不同厂家制造的同一规格的旅行箱包的体积也不一样,同样的负重材料装填到旅行箱包时所占旅行箱包的体积也不同。目前不同的检测机构和公司主要的负重方式有三种,第一种是选取任意的负重材料,达到负重即可,所选负重材料不必填满箱体;第二种是任选负重材料,然后用其它轻质材料将其填满,达到负重要求;第三种是根据箱体的实际体积与负重质量要求选择相应的负重材料将箱体填满。对于这三种负重方式,我们选取了同一厂家同一材质同一制造工艺的20英寸旅行箱各20个,装填负重材料后各转25圈,试验结果如图8所示。从图中可以看出第三种负重方式的破坏性最低,第一种负重方式的破坏性最大,两者的合格率相差22%,这说明不同的负重方式对试验结果的影响非常大。第一种负重方式因为箱包负重材料在箱体中的位置不固定,箱包在滚动过程中,负重物也随之做不规则运动,并在箱包与箱包滚筒试验机接触的一瞬间,负重材料以一定的速度撞击到箱体上,从而对箱体局部破坏作用力增大,造成合格率偏低。在第三种负重方式试验过程中,负重物的位置基本不变,受力较为均匀,所以合格率较高。第二种负重方式由于填充了部分轻质材料在里面,对负重物的位置移动起到一定的缓冲作用,所以合格率介于第一种与第三种负重方式之间。

2.6箱包材质的影响

目前,旅行箱包使用的主要面料材质为皮革、再生革、PVC人造革、PU合成革、织物、Curv材料、塑料(ABS、PC、ABS+PC、PVC)和镁铝合金等。皮革、再生革、PU合成革容易磨损、不耐压,抗冲击性能与其他材料相比较差。PVC人造革和织物(如尼龙、帆布和牛津布等材料)具有较好的耐磨性和弹性,抗冲击性能较好。Curv材料由于成型时高模量PP(聚丙烯)纤维被压实于热成型片材中仍保留了很高比例的初始带材的主要物理物性,所以制品具有高抗冲击性、高耐磨性、低温下的高韧性和优异的耐磨特性,抗冲击性能优于PP、ABS、铝镁合金等材质,但是价格昂贵。纯ABS材质的箱包相比较其他材料而言较轻,表面比较柔韧、刚硬,耐冲击好,但在试验过程中箱体表面容易出现划痕;纯PC材质的箱包具有较高的抗冲击强度、耐热性和耐寒性抗摔,表面光滑,但箱子自身较重、易开裂、抗疲劳强度低;ABS+PC材质一般分三种情况,一种是在ABS材料外面粘贴一层PC膜,一种是在PC材料表面粘贴一层ABS膜,另一种是ABS和PC的按照一定的比例共混。ABS和PC的共混物耐热性能好,抗冲击强度较高。PVC塑料抗摔、耐冲击、耐磨,表面光滑,比ABS材质结实,但箱包制品自重较大。镁铝合金材料由于具有较高的阻尼系数,所以铝合金材质箱包有极好的吸振性能与减振性能,对箱包提高防冲击与防凹陷损坏十分有利,其抗冲击性能是塑料的20倍,但价格十分昂贵。


3结论与建议

影响箱包滚动冲击性能的因素较多,主要表现在箱包滚筒试验机中圆锥体与箱包碰撞的随机性、不同实验室采用的箱包滚筒试验机的护栏不同、箱包的负重质量、箱包的负重材料种类、箱包的负重方式以及箱包不同材质的影响。为了防止圆锥体与箱包的边、角、面的碰撞随机性,应将滚筒试验机的圆锥体去掉或者在IV挡板上改变圆锥体的位置或者在同一平行线上增加圆锥体的数量,以使箱包与圆锥体的碰撞随机性尽可能的减小。护栏的网格要密集,要在标准中规定网格的密集程度,密集程度以不要使箱包的走轮卡在护栏上为宜,样式要通过标准统一。箱包负重应根据箱包的实际容积与所需负重重量选择合适的材料或者通过规格规定箱包的容积和相应的负重材料均匀的将箱体填满,以防止负重物对箱体产生多次震荡和冲击。软箱材料皮革、再生革和PU合成革需通过各种方式和方法来增加这些材料的耐磨性能,另外所有软箱上的包条材料需具有较好的耐磨性能和耐热性能。硬箱材料一般价格较贵,可以通过增加橡胶含量和减小橡胶粒径,以此来增加这些材料的滚动冲击性能。综上所述,建议改进箱包滚筒试验机的结构,减少箱包与试验机碰撞的随机性,统一负重材料与负重方式,减少人为因素对试验过程的影响,以期为箱包滚动冲击性能的测试达成一些共同的意见,以保证检测结果的准确性和一致性。


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