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GB 3565《自行車安全要求》是我國自行車行業(yè)最重要的標準,也是目前唯一的自行車整車安全要求國家標準。1983年以來,我國先后發(fā)布了三個版本的GB 3565,一直與ISO 4210《自行車 兩輪自行車安全要求》保持一致。2014年ISO 4210發(fā)布了全新的修訂版,由原來1個標準修訂成9個,相應(yīng)地,GB 3565-2022(下文簡稱“新國標”)也以此做了修訂,標準水平與國際同步。
值得注意的是,新國標將于今年10月1日實施,之后,市場上不允許再生產(chǎn)和銷售不符合新標準的產(chǎn)品,各生產(chǎn)和銷售企業(yè)應(yīng)高度重視,提前應(yīng)對。
標準的主要特點
突破傳統(tǒng)理論
2004年,歐盟出臺了自行車EN系列標準,提出疲勞是損壞零件的主要原因這一理論,即認為零件在使用過程中,騎行者踩踏和操控反復(fù)加載負荷,這種疲勞動作造成了零件的損壞和失效。于是對車把、車架、前叉、鞍座、鞍管、鏈輪曲柄組件等進行模擬受力,用反復(fù)加載的方法,來驗證其強度和壽命(如圖1)。新國標全面采用了該理論成果。
圖1 新國標零件疲勞試驗示例
創(chuàng)新試驗方法
2000年,德國在DIN 79100標準中率先采用機器法測試自行車的制動性能,即對閘把施加規(guī)定的握閘力,通過系統(tǒng)傳遞,最后測量輪胎和試驗機滾筒間的剎車阻力(如圖2)。這種方法控制精度高,離散性、重復(fù)性都明顯好于道路法,新國標引入了該方法。
圖2 制動性能試驗新方法-機器法
檢驗方法科學(xué)規(guī)范
針對傳統(tǒng)的檢測項目,為保證各單位檢測結(jié)果的一致性,新國標在檢測方法上做了很多規(guī)范。如前叉靜彎曲、車輪組合件靜負荷等靜強度項目。新國標要求在試驗前,首先加預(yù)載荷,以消除零件安裝間隙,然后實施加載操作。新國標對某些零件,像前叉、鞍管做完疲勞后接著做沖擊或靜強度,以更凸顯疲勞后的缺陷。
緊跟新產(chǎn)品開發(fā)步伐
近年來,自行車行業(yè)出現(xiàn)了大量新產(chǎn)品,型號規(guī)格也日益豐富。如材料方面,車架材料已不局限于碳素鋼,鉻鉬鋼、不銹鋼、鋁合金、鎂合金、鈧合金、鈦合金和碳素纖維等各種材料都有應(yīng)用。新功能零件也是層出不窮,如碟剎、減震前叉、減震鞍管、升降鞍管、復(fù)合材料車輪、管狀輪胎等。對這些新零件,新國標結(jié)合其自身使用特點,制定了較為完善的技術(shù)要求和試驗方法,充分體現(xiàn)了標準的先進性。
標準主要內(nèi)容解讀
GB 3565-2022由1項基礎(chǔ)標準——術(shù)語和定義,1項強制性國標——安全要求,7項試驗方法標準——一般試驗方法、車閘試驗方法、車把試驗方法、車架與前叉試驗方法、車輪與輪輞試驗方法、腳蹬與驅(qū)動系統(tǒng)試驗方法和鞍座與鞍管試驗方法組成。現(xiàn)就其主要內(nèi)容進行解讀,希望讀者予以重視。
1 主要結(jié)構(gòu)性要求和試驗方法
新GB 3565設(shè)置了有害物質(zhì)(可遷移元素、增塑劑)的限量要求。
用戶使用時,為防止車子有銳邊導(dǎo)致用戶受傷,新國標設(shè)置了銳邊的要求。
自行車用緊固件,有部分與安全相關(guān)的,其使用過程中的松動可能會造成安全事故,故對這些螺栓有防松的要求。對輪轂閘和盤閘,鑒于其制動散熱差,所以緊固件還應(yīng)耐熱防松。
自行車中有些部件在使用過程中需要依騎行者身材做適當調(diào)整,調(diào)整后應(yīng)再鎖緊緊固件,如把立管鎖把橫管螺栓、把立管鎖前叉的螺栓、把端把鎖緊螺栓、鞍座和鞍管連接螺栓等,為防止這類緊固件調(diào)整后鎖緊過載損壞,新國標規(guī)定其最小斷裂力矩應(yīng)比推薦鎖緊力矩有一定程度的富余。
折疊機構(gòu)作為自行車常用裝置,新國標對其能否可靠使用做了規(guī)定。
為了辨別試驗產(chǎn)生的可見裂紋,新國標引進染色滲透方法,利用滲透劑在裂紋等小縫隙不易被清洗掉的特性,將試驗后的微裂紋凸顯出來。
自行車作為騎乘工具,騎行時摔倒是平常事件,但是當騎行者摔倒碰觸到某些自行車部件上,會造成內(nèi)傷或皮膚刺傷,這種情況必須避免。自行車行業(yè)稱這類物體為外露突出物。新國標對這類突出物限制使用。
2 通用要求和試驗方法
新國標涉及大量強度試驗項目,完整測試需要較多樣品,為了滿足在有限樣品上測試的需求,GB 3565.3明確了試驗順序的原則,并明確樣品應(yīng)為成品狀態(tài)。另外,GB 3565.3規(guī)定了力和力矩、尺寸等7種量綱的精度公差,以兼顧試驗的可靠性和經(jīng)濟性。
出于試驗條件規(guī)范需要,GB 3565.3對疲勞試驗時頻率、力的波形、樣品處置方式進行了規(guī)定;對垂直沖擊試驗時的效率(避免重錘高處落下時,其導(dǎo)向機構(gòu)的摩擦影響試驗結(jié)果)進行了規(guī)定;對特殊材質(zhì)如塑料、復(fù)合材料的試驗條件進行了規(guī)定。
前泥板有妨礙車輪旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向的隱患,新國標增設(shè)了切向障礙和徑向力進行強度考核。
作為動力傳遞的工具,新國標對鏈條和驅(qū)動皮帶規(guī)定應(yīng)有較高拉伸強度;變速鏈條受側(cè)向力作用,所以還規(guī)定了銷軸頂出力的要求。
為了防止鏈條鏈輪嚙合夾褲腳,普通用戶騎行中裝備鏈罩防護是必要的,但考慮到山地車、競賽車用戶具有一定專業(yè)技能,新國標只要求城市和旅行用車、青少年車強制安裝符合標準的鏈罩,山地車和賽車不強制。同理,新國標不再強制變速山地車和賽車上安裝輻條擋盤。
對自行車用聲光警告裝置(如車燈和反射器、鳴號裝置),新國標沒有強制安裝車燈,但對反射器的回復(fù)反射性能,已提高到國際同步的水平。對城市和旅行用車、青少年車,由于多在公路上騎行,故強制安裝應(yīng)符合ISO 14878《自行車-鳴號裝置-技術(shù)規(guī)范和試驗方法》要求的鳴號裝置。
自行車附件,如行李架(包括置物籃),如果安裝了,就應(yīng)符合GB/T 22790《自行車 兩輪自行車行李架 要求和試驗方法》。
自行車整車裝配完成后,為了驗證裝配質(zhì)量和制動、轉(zhuǎn)向、行駛時,是否具有平穩(wěn)的操控特性,新國標規(guī)定應(yīng)按照GB/T 3565.3的試驗方法,在實際路面騎行1km或在試驗機上做結(jié)構(gòu)完整性試驗。
3 車閘要求和試驗方法
同以前版本一樣,新國標要求自行車閘把安裝位置要符合使用國家的習(xí)慣。
新國標強調(diào)制動系統(tǒng)應(yīng)為兩個獨立操控機構(gòu),以前那種一個閘把能同時剎前后車閘的結(jié)構(gòu),就不能使用了。
在車閘強度和可靠性方面,新國標對車閘部件和鋼繩要求:(1)車閘緊繩螺釘鎖緊不割傷鋼繩絲股,以防止鋼繩強度降低;(2)即使鋼繩斷了,不得阻礙車輪轉(zhuǎn)動,尤其選用懸臂閘,要在設(shè)計上以避之;(3)鋼繩尾套拉脫力20N或鋼繩尾端采用防松散手段,以防戳傷用戶。對閘皮和閘盒組合件做強度試驗,以驗證閘皮是否易從閘盒上脫落造成失效。對手閘或腳閘系統(tǒng)做強度試驗,驗證其在承受極限操控力時是否會發(fā)生損壞,腳閘還另外做制動轉(zhuǎn)角測試,驗證其剎車可靠性。
對剎車性能,新國標對閘把尺寸、車閘的調(diào)整、制動性能、制動平穩(wěn)安全的停車特性、濕態(tài)和干態(tài)制動性能比率都做了相應(yīng)的要求。
出于模擬長下坡持續(xù)剎車對輪轂閘、盤閘這類散熱不好的車閘造成的影響需要,新國標增加了耐熱性的要求。
4 車把要求和試驗方法
一般情況下,尺寸不涉及安全。但有些尺寸制定的目的,是出于法規(guī)和安全性的要求。車把鞍座高度差,新國標要求在極限調(diào)整下,車把鞍座高度差小于400mm,這樣,可保證車子騎行意外急停或撞擊時,騎行者撞到車把的只會是胸而非柔弱的頸部。
兩輪自行車是依靠兩個車輪平衡行駛的工具,新國標要求前輪負荷比至少為25%,以防止騎行重心過于靠后影響平衡。至于車把轉(zhuǎn)向角度,關(guān)系到急轉(zhuǎn)彎時車把轉(zhuǎn)向是否會受到阻礙,鑒于山地車和賽車,急轉(zhuǎn)的幅度不可能像城市和旅行用車、青少年車那樣大,故新國標將其由60°調(diào)整到30°。
新國標要求車把部件做4個鎖緊可靠性試驗:把橫管和把立管;把立管對前叉;把端把對把橫管;延伸把對把橫管。
為了模擬車把實際使用工況,新國標通過對車把進行異相和同相疲勞的方法進行。
5 車架和前叉要求和試驗方法
為了全面模擬車架騎行過程中受力狀況,新國標設(shè)置了車架腳蹬力疲勞試驗,以模擬騎行者全力踩踏的工況;車架水平力疲勞試驗,模擬車架反復(fù)剎車和跳躍時水平方向受力的工況;車架垂直力疲勞試驗,模擬騎行者坐在鞍座上,在垂直方向?qū)嚰艿姆磸?fù)加壓的工況。
車架與前叉組合件振動試驗是自行車傳統(tǒng)的試驗項目,ISO 4210未設(shè)置該項目,但新國標制定小組的研究證明,振動試驗對折疊車架有非常好的驗證效果,因此予以保留。
對減震前叉,在極限壓縮情況下,如果輪胎碰觸到叉肩可造成突然停車,騎行者有摔出去的危險。為此,新國標通過輪胎間隙試驗以防止該事件發(fā)生。另外,減震前叉的上下管腿是通過拉桿螺栓連接,新國標采用拉力試驗驗證連接強度。為了考量剛性非焊接前叉結(jié)構(gòu)可靠性,新國標規(guī)定了類似減震前叉的拉力試驗,只不過要求的拉力值更大些。
同時,新國標設(shè)置了靜彎曲試驗,以驗證即使受到極限過載下的前叉剛性;為保證前叉受撞擊時的安全,新國標分別設(shè)置了三個試驗方法進行驗證;為模擬前叉在常規(guī)能量多次載荷下的疲勞力學(xué)性能,新國標設(shè)置前叉彎曲疲勞試驗,并于疲勞后增加沖擊試驗,以凸顯疲勞缺陷;新國標設(shè)置了極限加載工況下的靜態(tài)制動力矩、以及模擬反復(fù)剎車的疲勞試驗,以驗證前叉受到的影響。
6 其他要求
車輪旋轉(zhuǎn)精度,除影響騎行的舒適性外,還可能造成車輪和其他固定部件的碰擦,故新國標大幅度提高了車輪的軸向和徑向圓跳動量的要求。
共享自行車常用實心輪胎,新國標設(shè)置脫圈試驗以驗證實心胎和車輪配合效果,設(shè)置模擬道路行駛的走行耐久試驗來驗證其壽命。
對于腳蹬和驅(qū)動系統(tǒng),為考核極限使用情況時,腳蹬本體是否會失效,新國標按照使用最苛刻條件進行試驗。對驅(qū)動系統(tǒng)其他部件,新國標通過驅(qū)動系統(tǒng)靜強度試驗進行驗證。
新國標通過腳蹬動態(tài)耐久試驗,以模擬工況來驗證腳蹬實際騎行的壽命;通過曲柄組件疲勞試驗,模擬騎行者對腳蹬反復(fù)踩踏施力,驗證曲柄組合件的疲勞強度,對山地車,新國標設(shè)置了30°疲勞試驗,模擬騎行者站在腳蹬上沖下山時的工況。
最后,筆者還想強調(diào)兩點。一是使用說明書作為制造商對用戶指導(dǎo)的工具,新國標要求說明書中應(yīng)明確自行車設(shè)計的類型,使用前準備和檢查、維護保養(yǎng)建議以及警示等方面的內(nèi)容。二是車種圖標。在舊版標準中,只要求車架上標注制造商或銷售商的名稱或簡稱,以及車架號碼,以方便產(chǎn)品追溯。新國標增加了自行車類型圖標的要求(如圖3),要求清楚告訴消費者自行車的類型。
圖3 車種圖標
(作者單位:昆山海關(guān)綜合技術(shù)服務(wù)中心)
來源:《產(chǎn)品安全與召回》雜志2023年第4期,轉(zhuǎn)載請標明來源。