柜架类家具稳定性影响因子及其检验检测方法的研究.pdf

捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级交流与探讨104轻工标准与质量2023 年第 4 期柜架类家具稳定性影响因子及其检验检测方法的研究罗菊芬（上海市质量监督检验技术研究院，上海 201114）摘要：柜架类家具倾翻事故，引起人们对柜架类家具结构设计重心和使用安全的考量，现通过研究影响柜架类家具倾翻的因子，结合国内外相关标准化指标、检验方法的研究，阐述了柜架类家具稳定性必要验证的安全影响因子及其检验方法的设置。关键词：柜架类家具；稳定性；影响因子；检验方法中图分类号：TS67 文献标志码：A DOI：10.19541/ki.issn 1004-4108.2023.04.027主要用于收纳、贮存或陈放各类物品的封闭或半封闭型的家具为柜架类家具1。柜架类家具广泛应用于人们生活、工作中有收纳需求的方方面面，根据使用功能不同，分为衣柜、文件柜、浴室柜、酒柜、电视柜、鞋柜、厨柜、餐边柜等；根据设计结构不同，分为高柜、矮柜、抽屉柜、单开门柜、双开门柜、四开门柜、五开门柜、移门柜、卷门柜等；按安装方式不同，分为固定柜（吊柜、挂柜）、独立柜（含有脚轮的移动柜和没有脚轮的柜）、组合柜；按生产模式不同，有规模量化生产和个性化定制生产等。由于家具用五金的高端化、智能化发展，柜架类活动部件（门、抽屉、折板等）开启方式有向里按压式、向外抽拉式等。柜架类家具在搬运和使用等过程中发生扎伤、碰伤、压伤压死等安全事故、财产损失时有发生，影响柜架类家具稳定性因子是家具企业在设计、生产加工、搬运、贮藏、安装和消费者使用等环节必须考虑的安全问题。科学合理地模拟影响柜架类稳定性的安全因子在柜架类产品上的作用,是确定柜架类家具稳定性检验检测方法的技术支撑。1 影响柜架类家具稳定性因子柜架类家具倾翻导致的安全事故，主要是柜架类家具在搬运、贮藏和使用过程中其重心的改变导致的。导致重心改变的因素主要有以下几个方面。1.1 结构设计设计柜架类家具结构时，设计人员没有考虑不同用材的密度，不同储物空间可能储藏的物品类别和存储量，以及产品宽度、高度、深度的几何中心，使柜架类家具在制成或使用时，其重心高于产品的几何中心。1.2 改变活动部件的位置在空载柜架类的活动部件打开和承载柜架类家具的活动部件（如抽屉、拉篮）等打开时，柜架类家具的重心向前发生改变。1.3 正常使用和可预见的误使用在打开活动部件（如门头、门把手、抽屉把手）上吊挂物件、小孩沿打开的抽屉攀爬、半打开状态下对锁定的活动部件施加打开的力、支撑等，柜架类家具受到向前的转矩，容易引起倾翻。1.4 储藏物质位置的变化储藏物质位置发生变化，也是柜架类家具重心改变导致倾翻的重要因素之一，如脚轮柜在一定速度移动时遇阻，其储藏物质倒向一边；电视机或其他重物放置在电视机柜边沿、人站或坐在柜架家具承载面的边沿；或者储物方式突然使柜架家具变得头重脚轻等。1.5 固定连接件断裂柜架类家具摆放方式有自由站立式，还有吊挂式等。吊挂式柜架类家具通过连接件与墙体或类似固定物体连接，当在柜架中存放过重的物质或者用力推拉时，导致连接件断裂，使柜架类家具脱落。捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级交流与探讨105轻工标准与质量2023 年第 4 期2 柜架类家具稳定性检验检测方法的确定具有科学性、可操作性的柜架类家具稳定性检验检测方法，是确保柜架类家具安全的重要管控途径。充分考虑并模拟影响因子，是实现柜架类家具稳定性检验检测方法科学性的保障。分析柜架类家具引起倾翻的因子，去除柜架类家具中不必要检验的产品，如总高度不大于 600 mm 的、上表面不放置电视机或类似如电视机物体的柜架类家具（如床头柜），即使倾翻，对使用者不会造成较大的伤害。豁免该类产品稳定性的检验检测，可降低企业、市场等监控成本。2.1 结构重心和改变活动部件位置，柜架类稳定性检验方法第一步，柜架类家具所有储存空间不加载，关闭柜架类家具所有活动部件时，观察其站立是否倾翻。第二步，柜架类家具所有储存空间不加载，开启(开启力见图 1 中的 a）柜架类家具活动部件到最易引起柜架类产品倾翻的位置，如开门开至 90，推拉构件如抽屉打开至最大开启状态（对于没有防脱落装置的抽屉，为防止其滑落，仅开启抽屉导轨长度的三分之二），折板/翻门打开，如开门内还有推拉构件和翻门，则在打开该门到最大程度但不超过 90的同时打开其内所有的推拉构件和翻门。观察其在开启过程中（如图1 所示）和全部开启活动部件后（如图 2 所示）是否倾翻2。2.2 正常使用和可预见的误使用，柜架类家具稳定性检验方法2.2.1 模拟正常收纳使用模拟柜架类家具正常试用下储存空间承载，按照国际标准ISO 7170:2021 Furniture Storage units Test methods for the determination of strength,durability and stability（家具 储藏柜类 强度、耐久性和稳定性测试方法）规定（如表 1 所示）3加载柜架类家具储存空间，再按 2.1 中的 2 个步骤关闭和开启活动部件，观察柜架类家具是否倾翻。2.2.2 模拟电视柜使用电视柜倾翻已引发多起安全事故，有时是电视机柜与电视机一起倾翻，压伤小孩、小动物等，如宜家马尔姆系列抽屉电视柜4，有时是电视机倾翻掉落，砸伤使用者。目前使用的电视机绝大多数为智能液晶轻薄型，显示面尺寸有大有小，放置与柜架类上使用的电视机绝大多数在 21 英寸至 65 英寸之间，质量在 10 kg 40 kg 之间，电视柜的储藏空间可设计为抽屉、托盘推拉式、开门或折板/翻门启闭式，电视机柜一般较矮，小孩子容易沿着打开的抽屉、门或折板攀爬。表 1 ISO 7170:2021 稳定性试验载荷部件载荷所有水平储存部件，包括搁板、底板、顶板和翻门0.325 kg/dm2净高 H 100 mm 的推拉构件（除吊挂文件袋以外）0.2 kg/dm3100 mm 净高 H 250 mm 的推拉构件（除吊挂文件袋以外）（0.2667-0.0667H）kg/dm3净高 H 250 mm 的推拉构件（除吊挂文件袋以外）0.1 kg/dm3吊挂文件袋1.25 kg/dm a挂衣棍2 kg/dm重型设备（如冰箱、洗衣机）的储存部件/体积0.5 kg/dm3 b注：a.垂直于文件袋平面测量；b.最大负荷 200 kg/件柜。图 2 完全打开所有活动部件的空载柜架类家具稳定性a.开启力a）从关闭的门向外的水平力 b）从顶部的抽屉向外的水平力图 1 开启活动部件过程中柜架类家具空载稳定性首先，电视机柜的所有储存空间不加载，关闭所有门、推拉构件等活动部件，将模拟电视机的模板放在电视机柜面距离电视机柜前边缘 150 mm 的直线中心处（如图 3 所示），电视机模板的选择可根据 ISO 7170:2021 标准的规定（如表 2 和表捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级交流与探讨106轻工标准与质量2023 年第 4 期3 所示）3，如未知该电视机柜放置的电视机质量，可在电视机模板上挂重块至模板总质量为 40 kg3。在最可能导致电视机柜倾翻的位置上，施加水平向外的倾翻力矩 60 Nm（模拟使用者尝试打开一个锁定的门或者抽屉），观察电视机柜或者电视机是否倾翻。表 2 电视机模板的确定电视机尺寸（mm）电视机支撑面长度（mm）电视机模板 812.8（32 英寸）710模板 1 812.8（32 英寸）710模板 2表 3 电视机模板尺寸参数电视机模板 1（mm）电视机模板 2（mm）长度71021 1102高度40026202深度65106510接着，将电视机柜承载空间按照表 1 的规定加载，将空载的电视机模板放置在距离电视机柜前边缘 150 mm 的直线中心处（如图 3 所示），如未知该电视机柜放置的电视机质量，可在电视机模板3上挂重块至模板总质量为 40 kg。将电视机门打开至最大但不超过 90，推拉构件应完全打开（没有防脱装置的，将其打开至内长的三分之二），向打开的推拉构件前面板或距离打开的开门或翻门外边缘 50 mm 的中心线位置施加150 N（如电视机柜高大于 600 mm，则施加 250 N）垂直向下的力（模拟小孩在打开活动部件上攀爬），观察电视机柜或者电视机是否倾翻。单位为毫米1.电视机柜（顶部部件设计用于摆放电视机）；2.电视机模板；3.电视机柜前缘图 3 电视机模板放置俯视图2.2.3 模拟柜架类家具表面支撑高度为或可调节为不大于 1 000 mm 的柜架类家具，其表面容易被使用者视为或站或坐或堆放物品或摆放电视机的支撑面、厨房柜操作台面等使用。模拟这些使用状态是检验方法：首先在产品表面距离其外边缘 50 mm 的任何可能导致产品倾翻的位置（如图 4 所示），施加垂直向下 750 N 的力（模拟 75 kg 的人站在柜架家具边沿）。欧盟家具标准 EN 14749、EN 16122 和国际家具标准 ISO 7171:2019，以及我国家具国家标准 GB/T 10357.4，对于厨房家具表面具有操作台的落地式厨柜，模拟相关食品准备操作，增加在产品顶面施加200 Nm的转矩2检验，如离地高为800 mm的厨房落地柜，应承受 250 N 的水平拉力。单位为毫米a.加载力a）产品表面前边沿模拟加载示意图 b）产品表面后边沿模拟加载示意图图 4 高度为或可调节为 1 000 mm 的柜架类家具稳定性2.2.4 模拟柜架类家具被倚靠此 类 柜 产 品 高 度 较 高，通 常 高 度 为 或 可 调 节 为 大于 1 000 mm，通常被人们倚靠。模拟这类使用状态的检验方法设计为：在产品顶部距离其外边缘 50 mm 的任何可能导致试件倾翻的点上，施加一个 350 N 的垂直力和 50 N 的水平向外力5（如图 5 所示），观察产品是否倾翻。2.2.5 模拟在柜架类活动部件上吊挂重物第一步，验证柜架类家具的储存空间不加载，在打开的活动部件上加载情况。将产品中开门打开到最大但不超过 90，翻门完全打开，推拉构件完全打开（没有防脱落的推拉构件将其打开至内长的三分之二），对于有多行或/和多列推拉构件、翻门/翻板的柜类产品，打开产品整个宽度方向上的所有推拉构件和翻门/翻板。每列垂直的推拉构件，只用打开一个最可能导致倾翻的即可。在打开的推拉构件前面板的中心线上或距离开门或翻门外缘 50 mm 处施加 100 N（加载位置高度小于1 000 mm 或大于等于 1 600 mm）或 150 N（加载位置高度大于等于1 000 mm，但小于1 600 mm）的垂直力，如为衣柜，有可能在打开的活动部件上挂衣物，则应在相应的加载高度上捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级交流与探讨107轻工标准与质量2023 年第 4 期再增加 100 N（如图 6 所示）2。第二步，模拟柜架类家具储存空间加载后，在打开的活动部件上再加载的情况。将产品所有储存空间按表 1 的规定加载（如制造商明示了最大载荷，则按制造商的明示规定）。在第一步规定的位置，按 2 倍的力值加载。如为非家用频繁使用的贮放文件或类似物品的柜类，则在相应的加载高度位置再增加100 N（如图 7 所示）2。2.2.6 锁闭状态下的误操作连锁抽屉文件柜，用于频繁贮放文件或类似物品，当其最大容量的推拉构件打开时，最上面的推拉构件在锁定状态下，受到水平外力则柜子容易倾翻。检验方法设计为：按表 1的规定，向容量最大和第二大的推拉构件加载（如图 8 所示），完全打开容量最大的推拉构件，在最上面的推拉构件的扶手或把手或旋钮等零件的中心施加 44 N 的力2，观察连锁柜是否倾翻。日常生活中，我们经常将柜架类家具置于半打开状态，如开门中一扇打开了，另一扇还锁着。使用时，存在一些误使用开启力使产品倾翻的现象。检验方法的设计：将对开门中一扇门打开至最大但不超过 90，锁定一扇，并在其把手上（没有明显的把手或把手长度覆盖门的整个宽度或高度，则在试件最外侧或最上方但距地面不得超过 1 300 mm 处位置施加力）施加 100 N 水平向外的力（如图 9 所示），如柜子内部有锁定的推拉构件或翻/折板，则分别施加 100 N 水平向外的力2时，其外面的门或翻/折板应打开。每个能锁定的活动部件依次锁定试验。a.加载力a）产品顶部前面模拟加载示意图 b）产品顶部后面模拟加载示意图 图 5 高度为或可调节为 1 000 mm 的柜类产品单位为毫米a.加载力a）距打开的开门外缘 50 mm 的垂直力 b）在推拉构件前部中心线 上的垂直力图 6 在空载柜子开启的活动部件上模拟加载稳定性单位为毫米a.加载力a）距打开的开门外缘 50 mm 的垂直力 b）在推拉构件前部中心线 上的垂直力图 7 加载稳定性，所有储存部件加载试验1.载荷；a.加载力图 8 试件储存部件部分加载试验捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级交流与探讨108轻工标准与质量2023 年第 4 期2.3 储物件瞬时移动，柜架类家具稳定性检验方法带脚轮加载柜在一定速度移动下，撞击障碍物时（如脚轮橱柜撞到门槛）。检验方法的设计：按表 1 的规定对柜子所有储存部件加载（加载物在柜子受到碰撞时可以滚动），关闭所有的开门、推拉构件和翻门，解锁所有的脚轮。使柜子以（0.50.1）m/s 的速度（v）按图示方向（如图 10 所示）2向设置的障碍物（挡块）移动，在距挡块前（505）mm 时解除受力，使其按惯性前行撞上障碍物，看柜子是否倾翻。柜架类家具日常使用中，当突然移除其下部储存空间的物体，有可能导致重心上移导致其倾翻。检验方法的设计：按表1 的规定对柜子所有储存部件加载，移除最下面储存空间的加载块，观察其是否倾翻。单位为毫米v.速度图 10 带脚轮的试件动态稳定性试验2.4 吊挂柜架类家具稳定性检验方法将柜架类家具和配套提供的连接件按使用说明与墙体或其他固体连接，在其最可能引起倾翻的方向上施加 300 N（如果柜架类家具安装既着地又与墙体连接，施力改为 400 N）3水平向外力（如图 11 所示）并保持 10 s 15 s，观察其是否倾翻脱落。悬空吊挂的柜，在空载状态下，施加垂直向上的推力100 N，观察其是否脱落。a.加载力图 11 防倾翻装置的强度试验3 结束语柜架类家具广泛用于文件、书籍以及生活物资的收纳、摆放，因设计的结构不合理，或者储存物品重心位置不当，或者误用于支撑、倚靠、吊挂等，均可能使其倾翻引起伤害事故。根据安全影响因子，设计科学合理的检验方法并实现标准化，是保障消费者生命财产安全和家具企业合规生产的重要措施之一。参考文献1 GB/T 28202-2020 家具工业术语 S.2 ISO 7171:2019FurnitureStorage unitsTest methods for the determination of stabilityS.3 ISO 7170:2021FurnitureStorage unitsTest methods for the determination of strength,durability and stabilityS.4 关于“风口浪尖”的马尔姆柜，我们也应该冷静地听听宜家怎么说 EB/OL.https:/ GB/T 10357.4-2013 家具力学性能试验 第 4 部分：柜类稳定性 S.国家市场监督管理总局项目柜架类家具力学性能检验方法的研究及应用（项目编号：2021MK034）。a.加载力a）从锁闭门把手向外的水平力 b）从锁闭门把手向外且距地面 1 300 mm 的水平力图 9 半关闭状态下，对锁定的活动部件加载时柜子稳定性