正规厂家生产的气压杆(有等级认证的那种)并没有爆菊功能!!!正规生产的气压杆填充的是高压氮气,无氧环境,并不具备爆炸的条件。即使使用的年头长了,出的问题也只是漏气——外漏只能停留在最低处,不能调节高度;内漏气(气腔直接连通)会自己悄悄回到最高处。
气压棒,又称为气弹簧,是人体工学椅以及各类转椅的重要组成,也是很多人心里的疙瘩——毕竟气压棒爆炸甚至爆菊的新闻在几年前偶尔还是有的。再加上网上还经常有转椅爆菊的整蛊视频传播,不明真相的吃瓜群众担心自己被吃瓜,太正常不过了~今天给大家好好扒一扒气压棒(气弹簧)。
笔者理科生出身,喜欢究根问地,习惯尽量全面详尽地输出内容,行文可能会有一点点的枯燥。为了不耽误知友的阅读体验,就把核心结论摆在前面了。
结论——气压棒的生产制造工艺很成熟,只要厂家能够给出SGS、TUV等权威机构出具的EN16955等级认证报告(认证信息一般铭刻在气压棒露在外面的系的那截钢管上,实在不放心可就问厂家要报告原文),3级或4级的气压棒,都可放心使用,强度非常可靠,不用担心安全问题。
对结论存疑或者感兴趣的知友们可以耐着性子慢慢往下看,本文约8400字,28张图片,阅读时间约为40分钟,内容包括:气压棒(按照国家标准,后文统称为气弹簧)的结构与工作原理、相关的标准与认证、气弹簧爆炸相关视频分析与吐槽、气弹簧的成本以及常见的气弹簧厂家。
气弹簧的种类包括压缩气弹簧、可锁定气弹簧、座椅升降气弹簧、拉伸气弹簧四个大类,共计8个小类。人体工学椅及常见的各种转椅所用的气弹簧是弹性锁定座椅升降气弹簧(为避免啰嗦,下文直接简称为气弹簧)。
人体工学椅及常见转椅所用的气弹簧的外观与剖面图如下图所示:
气弹簧的主要部件,由外到内依次为:立筒(外壳)、外筒、缸筒(内筒)、活塞(活塞杆+活塞顶部)。立筒(外壳)是下边较粗的那截儿,其作用有三:一是将活塞杆体固定在自身底部;二是将气弹簧固定在五星脚上,并把承担的重压通过侧壁传递给五星脚;三是保持气弹簧直上直下的升降方向。
外筒是上边较细的那截儿,其作用有三:一是与椅子底盘连接并固定,承受椅子传递来的重压;二是与缸筒(内筒)、活塞头部组成密闭气腔,并贮蓄高压气体。三是铭刻品牌、型号、认证等信息。
缸筒(内筒)固定在外筒的内部(二者可视为一根两层壳的管子),其内侧与活塞头部紧密接触并可滑动,结合油封,在活塞头部的上下两侧形成不直接相通的密闭气腔。
气弹簧详细结构如下图所示:
气弹簧的核心工作原理是:利用活塞头部两侧的压力差来实现升的过程,利用外力抵消压力差来实现降的过程。
升的过程为:压下启动杆1→联动打开阀体3→使得活塞头部两侧的气腔联通,即A、B与C相通(A、B本身是一直相通的)→气腔联通后各处压强相等,但是活塞头部在气腔A侧的有效受力面积要小于气腔C侧(A侧有活塞杆体占地方了呀),然后根据压力公式F=p·s,有效受力面积更大的C侧对活塞的压力更大,即F1>F2,气弹簧由此升起。
锁定高度的原理为:正常状态下,阀体3由于受到到气腔C内高压气体的压力,是被顶起的→气腔C封闭,不与A、B联通→气腔C内的高压气体很难被外力(人的重力)压缩→气弹簧的高度锁定。
降的过程为:施加外力F3(一般就是人的重力啦),同时压下启动杆1→联动打开阀体3→使得活塞头部两侧的气腔联通→外力F3轻松抵消活塞两侧的压力差→整个外筒受到的合力向下→气弹簧由此降低。
气弹簧的标准与认证信息一般就铭刻在其外筒上(上边较细的那截儿)。铭文的具体内容一般包括:品牌信息(下图为协强22年8月生产)、注意事项(下图为禁止加热或打开)、型号(下图为XQ338)、强度等级认证信息(下图为满足EN16955标准的Class4)、其它认证信息(下图为满足美国美国办公家具标准BIFMAX5.1的要求)。
在很多商家的宣传里,以及不少百度有驾达人的文章里,往往会提及某型号的椅子通过了SGS、BIFMA、TUV的认证。这种说法将认证机构和认证标准混为一谈,非常不专业。
这里纠正一下:气弹簧上铭刻的SGS、TUV、LGA(2005年被TUV收购)字样,指的是第三方检测认证机构。而EN16955、BIFMAX5.1、EN1335才是相应的认证标准(和电子产品上的中国3C认证、欧盟CE认证差不多)。SGS、TUV作为第三方检测认证机构,会按照客户指定的认证标准进行检测,通过检测就可以出具相应的认证报告。
类似的第三方认证机构很多,比如BV、Dekra、Intertek以及国内的CQC、方圆、万泰等机构(做过ISO质量体系标准认证的知友,应该比较眼熟)。只不过,SGS和TUV业务全面、分支结构与检测实验室分布广泛,是气弹簧企业的主流选择。
气弹簧上的核心标准只有一个——EN16955(欧洲标准,现行版是2017版),该标准明确了气弹簧所用压力管的强度检测方法,定义了压力管的强度等级,同时根据使用者的体重给出了相应的气弹簧选择建议。
气弹簧的强度等级,实质上是气弹簧所用压力管(外筒)的强度等级。EN16955要求从送检的批量产品中随机抽取32个压力管进行检测,32个压力管均未发现裂纹或破裂,才视为合格。检测方法可以简单概括为:用夹具夹住压力管的两头,然后来回地往弯掰压力管~(实际上要求使用ISO1099规定的金属疲劳测试机,而且对夹具的固定位置以及施加力的大小、力臂、频率、周期都有明确规定。)
如果压力管的交变弯矩≥240牛米,那么该压力管的强度就是Class4,相应的座椅承重结构(坐垫)边缘与气弹簧中心轴线的距离上限为400mm。
压力管或者说气弹簧的强度只与其交变弯矩有关,EN16955对压力管的厚度不做要求,毕竟要实现相同的强度,使用的材料不同,相应的厚度也不一样。所以有看到煞有其事地把气弹簧强度等级和压力管壁厚划等号的文章,笑笑就是了,只要是EN16955Class3orClass4的气弹簧就行。
根据EN16955(2017版),Class4的气压棒能满足150kg的使用者24小时不间断地使用。想象一下一个300斤的彪形大汉24小时不离开转椅的画面,还觉得正经(强调“正经”)气弹簧的安全性不行吗?
Ps.2016年以前的气弹簧的强度标准是DIN4550(德国工业标准),DIN4550可以视为EN16955(欧洲标准)的前身,毕竟德国是欧洲标准化委员会的秘书国之一(总共就仨),德国相应的现行标准就是DINEN16955(德语版的EN16955)。
我国相关的气弹簧标准有:GB/T39433-2020气弹簧设计计算、GB/T33156-2016气弹簧用精密焊接钢管、GB/T29525-2013座椅升降气弹簧技术条件,但都是推荐性标准,所以并没有被铭刻在气弹簧上。
Ps.GB是强制性国标(必须执行,禁止生产不符合标准的产品)、GB/T是推荐性国标(鼓励企业自愿采用)。
气弹簧外筒上铭刻的标准,除了EN16955ClassX(2≤X≤4),往往还有BIFMAX5.1和EN1335,这两个标准实际上是办公椅的标准。BIFMAX5.1是美国办公家具标准中的办公椅标准,涉及气弹簧的项目主要包括:椅背强度测试-静载、冲击测试-动态、旋转测试-循环、座椅耐久性测试-循环四项,通过BIFMAX5.1测试的气弹簧,一般会简单宣传为:通过了12万次旋转+10万次冲击测试,即只提“旋转测试-循环”和“冲击测试-动态”两项。
EN1335是欧洲办公家具标准中的办公椅标准,涉及气弹簧的项目主要包括:坐垫与椅背的静压测试、旋转测试、坐垫与椅背的耐久测试,与BIFMA的项目类似,但是少了一个冲击测试。
我国目前在人体工学椅(办公椅)方面并没有强制性标准。笔者了解到两个比较重要的标准:一个是推荐性国标GB/T39223.3-2020,该标准主要对椅子各部位的尺寸有规范要求,对外观、接触面触感、调节性、支撑性等方面有人类工效学(人体工程学)要求,但没有安全、耐用方面的硬性数据指标要求;另一个是行业标准QB/T2280-2016,这个标准与EN1335和BIFMA类似(有各种测试的要求,比如12万转~),但只是个行业推荐性标准……
相信有知友会疑惑:为什么气弹簧上铭刻的标准都是国外的,哪怕它被安装在内销的椅子上?笔者猜测这大概率与人体工学椅乃至办公椅是舶来品有关。办公椅起步、成熟于国外,国内厂家最开始涉足这个行业时,主要做的还是外贸业务,所以相应的标准不是欧洲的就是美国的。加上咱毕竟是发展中国家,标准建设工作难免滞后一些,相关的标准都是推荐性的,索性就沿用国外的标准了。
对了,不知道有没有好奇宝宝,对办公椅(整体)的标准出现在气弹簧(个体)上这个现象感到疑惑?前脚刚说“气弹簧的核心标准只有一个——EN16955”,后脚又补“外筒上铭刻的标准……还有BIFMAX5.1和EN1335,这两个标准实际上是办公椅的标准”。个中缘由,作为从业者,笔者表示哭笑不得。
首先,前文已经提及咱国内并没有办公椅的强制性标准,所以内销的人体工学椅(整体)没有委托SGS、TUV等第三方机构去做检测认证的硬性需求,也就是说:内销的办公椅(整体)可以不做认证。反观外贸的人体工学椅,卖到美国必须得有BIFMAX5.1认证,卖到欧洲必须得有EN1335认证。(即使要求内销的人体工学椅通过BIFMAX5.1或者EN1335认证,也不难,毕竟主流的人体工学椅工厂是搞外贸起家的,就是按着国外的标准来的,只不过是椅子再多个认证成本罢了~)
其次,对于国内不少消费者来说,气弹簧≈不定时炸弹,对其安全性完全不信任。(这也是笔者写这篇文章的主要原因。)这种不信任最终传递到气弹簧生产厂商这里,为了给气弹簧多叠些安全可靠的buff,厂商们索性把和气弹簧沾一点边的办公椅认证也搞了,反正作为整体的椅子不搞,没撞车……
实际上,3级气弹簧已经非常安全了。根据前文Part2中提及的EN16955标准,Class3的气弹簧能满足120kg的使用者24小时不间断地使用,只要座椅边缘与气弹簧中轴的距离不超过37厘米即可(这个距离越大,使用者给气弹簧带来的力矩越大,相应的强度要求也越高)。换个更直观的说法:3级气弹簧能保证体重120kg的使用者在坐垫尺寸为74cm*74cm的人体工学椅上,24小时不间断地安全使用。74cm*74cm是个啥概念呢?看看主流人体工学椅的坐垫尺寸(下图是比较宽大的Evolution2坐垫,尺寸不到52cm见方),心里就有数了。
然而,国产的人体工学椅动辄4级顶配气弹簧,然后还要在气弹簧的正上方加一块厚度≥2mm的钢板(推荐性行业标准QB/T2280-2016中的要求),美其名曰——隔离防爆。得嘞,这个一视同仁的操作,约等于在安全性上,给正规气弹簧和三无产品划了等号~该说是迎合消费者呢,还是反面的市场教育呢?Ps.国外标准没有这个要求,进口的人体工学椅也都没有加装钢板。
不相信气弹簧安全性的消费者们,依据其实就两个:一是早些年偶发的气弹簧转椅爆炸伤人的新闻和转椅整蛊视频,二是某大求真电视节目的实验“爆料”。
先说爆炸新闻和整蛊视频。这种夺眼球、有噱头的内容,在互联网上的生命力是真的顽强啊,虽说翻来覆去就那么几条旧闻,而且有的年代久远画质糊得不像样,还是能刷到。加上现在的人们普遍缺乏理性思考的时间和精力,反复刷到几次,气弹簧不安全的印象就有了。
以下为去重后的真实可考的椅子爆炸新闻(不排除存在个别没有见诸报端的爆炸事件)。为啥要去重呢,自媒体时代,给老新闻换个时间换个化名就能重发了——第6条的刘女士还有三个称呼:小雪、小林、福建一女子,但都在吹头发,都有个弟弟在场……
2.2007年11月26日晚,烟台开发区68岁的吴老先生的气压升降椅发生爆炸,臀部、腿部、直肠肛管和小肠受伤严重。
3.2008年3月26日晚,江西赣州市林先生的电脑椅突然发生爆炸,林先生背上、手上等处受伤,一根大约15厘米长的小铁棍炸飞到天花板上。
4.2009年1月14日下午,山东胶州14岁少年小刚的气压椅在升降时发生爆炸,顶杆从臀部顶进小刚体内,伤及多条血管,后因失血过多,抢救无效死亡。
5.2009年12月17日,南京市华侨路一家公司内的办公椅突然爆炸,女主员工会阴部及大腿内侧多处溃破。(确定三无产品)
6.2010年5月11晚,厦门湖里区殿前街道,24岁的刘女士(也有报道化名小林、小雪,)被爆炸的升降椅击伤,直肠撕裂、阴道后壁穿孔。(确定三无产品)
7.2017年10月24日,安徽合肥的网友发帖称,同事的办公椅发生了爆炸。椅子底座与椅面已经分离,椅面没有破损,但旁边的电脑主机箱被炸毁。
椅子爆炸的新闻数量有点少?首先笔者搜罗的肯定不够全面,但是新闻的数量和椅子的爆炸照片(翻来覆去就那么几张)大致是相当的。
再安排两个整蛊视频的动图吧。
近10cm长的钢管突然“爆入”体内,大兄弟居然能自己站起来,都不见红就全身而退了~
然后是《新闻大求真》的爆料,作为一个理科出身的人(笔者本科专业应用物理),这种憨批节目真的是没眼看啊。
先挂视频链接:
容笔者开启吐槽模式。
拆气弹簧为什么要切割扶手,它们不碍事儿,它们是无辜的啊。
还不是得拧底座的螺丝么~
从高处扔沙袋模拟突然坐到椅子上的人体?谁坐个椅子的动量抵得上从二楼扔个沙袋?搞实验之前不应该参考一下行业测试是怎么做么(BIFMAX5.1的冲击测试要求详见前文2.3办公椅的标准图......)。
等等,三个不同重量的沙袋?对照试验是这么做的?老师应该有教过:除了作为自变量的因素(椅子)之外,其余因素(无关变量)都应保持一致。
说二手椅子的气弹簧有裂纹,但是没给特写,但主持人说能看见,那应该裂纹应该在外筒上,因为别的地方基本都被挡住了。
二手椅子的气弹簧看着几乎完好无损,但“被迫”发生爆炸。
如果气弹簧外筒(截图中的亮银色杆体)某处有裂纹,那么该处就是气弹簧的强度短板,一旦发生爆炸,该处就会被爆开。然而视频中的气弹簧几乎完好无损。
如果气弹簧外筒(截图中的亮银色杆体)没有裂纹,各处的强度正常,一旦发生爆炸,外筒(截图中的亮银色杆体)会被炸飞出去(这也是爆菊的原因)。然而视频中的气弹簧几乎完好无损。
Ps.本部分(Part3)结尾有对劣质气弹簧爆炸进行详细分析。
气弹簧的外筒(截图中亮银色杆体没有炸飞),但是二手椅子坐垫上被开了个大窟窿。根据窟窿的形状,笔者认为它是被钢制底盘生怼出来的。坐垫的底部材料是木片,木片的强度可比钢制的气弹簧小得多了,狭路相逢,溃败的必然是弱者啊。
力学研究员说原因一是结构或材料不过关,节目总结为零部件老化…(不这么总结,后面椅子最多用三年的结论出不来啊)
力学研究员说原因二是用空气替代氮气,节目总结为氧气替代氮气…得嘞,五分之一(空气中的氧含量约为21%)变成百分之百……
这个12万次连续冲击的标准是哪个啊?GB/T29525-2013座椅升降气弹簧技术条件里是10万次啊,而且也不是节目这种冲击法啊——标准里规定的冲击高度为5.1cm(BIFMA中相应高度为3.6cm),冲击沙袋重约为56kg(BIFMA中相应重量为57kg)。
敲击声音清脆是钢制,敲击声音发闷是电镀制造?电镀不是一种材料表面的处理工艺吗?怎么制造气弹簧啊……
如果在钢管表面电镀一层厚度为50微米的铬,敲得声音是清脆呢,还是发闷呢?
氮气能起到润滑作用?气弹簧里用的是油封,油封就是润滑油的密封件啊。
前面力学研究员已经告知过,使用氮气是冲着它的惰性品质去的啊,图的就是阻燃、防爆。氮气在气弹簧的气腔里被活塞来回挤压蹂躏,已经很艰难了,还让它去搞润滑,不带这么欺负氮气的…
想知道这个“三年”是怎么来的?国产人体工学椅一般都质保五年的……如果单买气弹簧的话,甚至能质保八年……老化可能带来隐患?是因为那把被生生砸坏气弹簧也没爆炸的二手椅子吗?
另外笔者对该视频中的第三把椅子的爆炸起火的真实性,持怀疑态度。因为火光中隐约可见气压棒结构完整,坐垫都没被炸穿。耐人寻味的的是——视频唯独没给第三把椅子的近景爆炸镜头(另外两把椅子都给了完整的近景镜头),远景镜头的分辨率和帧率都比较低,即使有啥猫腻也看不出来。当然也不排除是爆炸燃烧的油气混合物冲击坏了阀体和启动杆(塑料件),从外筒的顶端喷射而出导致起火。
就这么个拉跨的媒体节目,居然还被一些知友奉为圭臬,啧啧啧….还是那句话——现在的人们普遍缺乏理性思考的时间和精力。
另附一个B站up主“韭菜实验室”2022年做的类似的实验视频(从¥79—¥1499的五把升降椅,没有一个被砸爆炸的~):
吐槽完毕,总结一下劣质气弹簧爆炸的原因。劣质气弹簧的爆炸本质上是可燃气体急剧燃烧并释放能量,实现条件其实比较苛刻:首先得有与氧气混合到一定浓度的可燃物,然后还得有火源将之引爆。劣质气弹簧使用压缩空气的话,只满足了氧气的条件,还得劣质的润滑油挥发与压缩空气混合形成可燃油物;引爆的火源则来自——劣质气压棒活塞与缸壁猛烈摩擦产生火星(原理类似汽油发动机火花塞点火)或油气混合物的体积被大幅压缩直接压燃(原理类似柴油油发动机压缩点火)。如此这般,劣质气弹簧才能爆炸。但即使爆炸,一旦侧面或者底部开裂,那么急剧膨胀的气体将从破裂的地方释放出去,而不会将外筒弹出爆菊(这也是笔者认为二手椅子的气弹簧没有爆炸的原因:外筒压根就没有弹出,同时气弹簧的外观完好)。
所以,即使是劣质气弹簧,也很难爆炸,几年前偶发的事故也印证了这个结论——如果劣质气弹簧那么容易爆炸,怎么可能翻来覆去还是那些个旧闻。
正规生产的气弹簧使用的是氮气,根本不满足爆炸的前提条件,让它怎么爆炸啊?正规气弹簧即使超过使用寿命,部件发生磨损,高压氮气(跟爆炸气体急剧膨胀的产生的高压比,氮气的高压连“弟中弟“都算不上)一般也只会因为漏气而失去升降功能,亦即只能处于在高度最低的位置。
笔者在此郑重地给正规生产的气弹簧翻个案:气弹簧的生产制造工艺很成熟,只要厂家能够给出权威机构(SGS、TUV)出具的认证(EN16955、BIFMAX5.1、EN1335后)报告,产品就可放心使用,质量可靠,不用担心爆炸的问题,也用不着防爆钢板。
看到这里,知友们应该能够放心使用正规气弹簧了,但肯定有谨慎的知友对公共场所的升降椅难免心存恐惧,毕竟不知道用的什么气弹簧。回顾一下劣质气弹簧爆炸的条件——即使已经有了一定浓度的油气混合物,还得引燃呢。所以,使用公共场所的升降椅,只要在坐垫正上方轻轻坐下(不要歪着坐边缘,那样有力矩掰气弹簧,容易磨擦,反而危险),就能避免气弹簧内部因剧烈摩擦而产生火星+油气混合物被急剧压缩而压燃,劣质气弹簧中的油气混合物就不会被引燃爆炸。
气弹簧发展至今至少有30多年的历史,其生产制造工艺经过多年的迭代升级已经非常成熟了,国内外的生产厂家也非常多。根据笔者了解到的信息,人体工学椅气弹簧的主流供应商有:韩国三弘(SHS,在山东青岛有韩方独资工厂)、韩国凯吉斯(KGS,在山东青岛有韩方独资工厂)、安徽莱特(佛山、常州、安吉也有工厂)、广东协强、台湾MDI等。
气弹簧的成本远比知友们想象的低,毕竟制造工艺非常成熟。一根国产4级气弹簧在电商网站的售价基本在50左右,3级气弹簧在40左右。Ps.长度不同,价格自然不同,像马鞍椅用的4级气弹簧价格可能在80左右。
看到这里有知友肯定想问:气弹簧的成本不高,索性都配置4级的呗,为什么不少人体工学椅用的还是3级气弹簧呢?因为3级气弹簧已经足够安全了,4级气弹簧对大多数人来说安全性能是过剩的,最关键的是,厂家也要尽量赚钱的呀。
感觉Part4有点短啊,那再分享个分辨4级气弹簧的简单小技巧吧——4级气弹簧一般会进行氮化处理,其外筒(上边细的那段)是暗灰色的。(小技巧仅供参考,气弹簧的实际等级以EN6955的认证结果为准。)
Ps.氮化处理是指:在一定温度下、一定介质中,使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀、耐高温的特性。
最后,欢迎各位大佬交流、指正。如果能关注、喜欢、点赞、收藏的话,提前表示承蒙不弃~
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