保護足趾安全些與防刺穿是實行生產許可證管理的特種勞動防護用品，為了確保其安全性能指標的可靠，我們按照原勞動部下達的科研任務，成功研制了XY-20型安全鞋耐壓縮、耐刺穿性能檢驗裝置。

    1 主要研究內容

    安全鞋耐壓縮、耐刺穿性能檢驗裝置的主要研究內容是選擇力的傳動方式，設計符合鞋形特點的結構，研制滿足標準要求的測檢裝置。具體為以下3個方面：

    1.1 設計依據

    設計依據是原勞動部行業標準LD50-94《保護足趾安全鞋》，國際GB12017-89《防刺穿鞋抗刺穿技術條件及試驗方法》，國際標準ISO/DIS8782-1994《勞動保護用品安全防護工作鞋的技術要求與試驗方法》。根據我國標準法總則第4條和國務院頒布標準實施條例第4條要求，對國際標準、衛生標準、環境標準和貿易需要的標準應當優先等效、等同采用，本課題遵循這一原則，以ISO/DIS8782-1994中的規定為依據，其具體指標為耐壓縮檢測儀器的檢測范圍≥20KN，測量誤差不大于±1%，儀器施壓速度為（5±2）mm/min;耐刺穿檢驗儀器的檢測范圍≥2KN，施壓速度為（10±3）mm/min。

    1. 2工作原理

    2. XY-20型壓力試驗機采用液壓傳動原理，為臺式結構，其工作原理框如圖1所示。

    以安全鞋耐壓縮試驗為例：首先按LD50-94紅5.8.3款要求放入試驗機工作平臺的中心部，根據LD50-94中表1要求按安全鞋類別預置壓力檢測的KN數，如Aη2型為10KN然后起動電動油泵，工作平臺上升，觀察壓力顯示情況，根據壓力上升情況對壓力上升速度進行微調，當壓力達到額定值時，油泵停止升壓，并自動起動記時器，時間到打開放油閥，工作平臺回歸原位，取出試樣中的橡皮泥，按標準表1中的要求進行測量，試驗過程完畢，

    2.3 主要技術環節

    1.3.1 液壓傳動系統與工作平臺

    經調查比較，得知液壓傳動相對于機械傳動與電氣傳動具有輸出功率大，設備運行平穩，體積小，重量輕，反應快，易于實現無級變速、自動控制與過載保護等優點。同時液壓元件已實現標準化，便于液壓系統的實際、制造與維護，結合安全鞋耐壓縮、耐刺穿試驗試樣小，受力大的特點，為了確保實驗過程總的安全、平穩操作，因此確定本課題耐壓縮試驗樣機采用液壓傳動系統，其動作程序如圖2

    根據安全鞋標準的要求，按照液壓系統的設計方法，液壓系統的負載分析如下：設液壓系統的運動部件總重量G=20000N， 運動部件的靜摩擦系數fs=0.1;動摩擦系數fd=0.05,則系統阻力負載為：

     Ff(靜摩擦阻力)

     =0.1*2000N=2000N

     Ff（動摩擦阻力）

     =0.05*2000N=1000N

    已知耐壓試驗的最大工作負載Ft為20KN，設系統機械效率ηm為0.9，則可得：

     液壓系統啟動負載

     F=Ffs/ηm≈222N

     液壓系統快進負載

     F=Ffd/ηm≈111N

     液壓系統最大工作負載

     F=(Ft+Ffd)/ ηm

     =(20000+100)/0.9

     =22333N

    據此可得液壓系統負載如圖3所示

    由安全鞋標準要求可知液壓系統的運動速度如圖4

    根據負載可查表選取執行元件的工作壓力，并由負載大小，工作壓力及運動速度，參照《液壓工程手冊》中的推薦數值選出液壓系統的主要元件參數，經綜合整理確定試驗機液壓傳動系統。

    根據安全鞋的試樣特點，液壓機的行程定為40mm，上下塊距離120mm,支柱距離140mm.

    1.3.2 測量方法與自動控制

    本試驗機的測量方法沒有用簡單的壓力表示方式，因為液壓系統長用的”Mpa”表不能直觀地指示安全鞋標準所規定的壓力數值，因此，本試驗機采用電子測量與控制電路，其核心部件就是BHT-4型電阻應變式測力傳感器，其外型為圓柱體，具有較高的結構強度，抗振和抗沖擊穩定性，安裝于液壓機工作平臺的上塊內。傳感器信號經放大器處理后，通過A/D轉換直接從LED顯示器上讀出，同時將處理后的標準信號送電壓比較電路，與每次試驗設定的標準壓力值相比較，如果測量信號與設定信號相等，則比較器輸出驅動信號并通過驅動繼電氣控制 液壓系統的工作狀態，壓力測量與比較電路的原理框圖見圖5

    防刺穿鞋的刺穿報警電路見土6。圖6中a框內為標準規定的試樣夾持器，其結構見圖7。

    當刺釘穿透試樣，上電極接觸到下電極，則電路接通，發出警報。如果在規定壓力下，未能穿透則不報警。

    壓力試驗機的電氣控制如圖8。

    圖8中為防止誤動作造成液壓系統故障或事故，采用了自動開關與手動開關串聯聯鎖控制的方法。只有在安裝試樣，檢查好接線與閥門狀態，按下允許加壓的通電按扭后，方能啟動加壓試驗。從而使系統的安全可靠性大為提高。因為在由獨立分支組成的“與”操作系統中，系統誤動作發生的概率是各分支誤動作發生概率的乘積。假如上述串聯聯鎖的兩部分發生誤動作的概率各為0.01，則整個控制系統發生誤動作僅為0.01*0.01，即由100次出現一次誤動作提高到1萬次才會出現一次。從安全工效學的角度來說，這是非常必要的。

    2 結論

    安全些耐壓縮，耐刺穿性能檢驗裝置依據LD50-94和GB12017-98兩項標準對安全鞋耐壓縮與抗刺穿的規定，按ISO/DIS8782-1994對兩項指標測試設備的要求，采用液壓傳動與數顯測控制裝置相結合的技術途徑，實現壓力檢測，有效控制與刺穿報警功能。經計量檢驗符合標準規定要求，并通過了國家經貿委安全生產局組織的專家鑒定。