大型危险货物运输包装跌落试验机的研制.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER大型危险货物运输包装跌落试验机的研制宓家桐(天津陆海石油设备系统工程有限责任公司，天津300192)摘要：跌落试验机是一种验证产品耐受冲击跌落性能的设备。在介绍跌落试验机类型的基础上，发现目前市面上缺少大型危险货物运输包装专用跌落试验机，同时缺少试件高度的自动测量。该课题引入了可编程序控制器(PLC)、工业级触摸式平板电脑、力传感器和位移传感器测量技术，通过试样重量在提升(下降)与砧面分离(接触)过程中重量和位移的实时变化测试数据，经软件分析系统智能判断跌落高度的起始点

2、，精确实现试件跌落高度的识别、定位。关键词：大型危险货物运输包装；跌落试验机；PLC；触摸屏中图分类号：TB48文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)10-0153一030引言商品在流通过程中，从生产厂到最终用户要经过储存、运输和销售一系列环节，在这个流通过程中，商品要经受搬运过程的抛、扔、从操作者手中的滑落及在运输过程中商品之间的撞击等，这些因素是造成商品破损的重要因素。为了减少损失，商品包装科研工作者在改进包装结构的基础上，采用垂直跌落的方法，模拟包装件在运输、装卸过程中受跌落冲击的影响程度，鉴

3、定包装件的耐冲击强度及包装设计的合理性，从而改进、完善包装设计。无论跌落实验机的结构形式如何，其基本原理是将试件提升至预定高度，然后使其按预定状态自由落下，与冲击台面相撞后，检查物体冲击砧面造成的损伤现象。1目前较为普遍使用的跌落机类型1)托架式(如图1所示)。此种类型的跌落试验机，包装件由臂结构托举，主要用于600kg以内的包装件做面、角、棱自由跌落试验，跌落高度可由测量托架的高度直接测得，易于高度显示及高度的自动定位，从而能精确地给出产品跌落高度，与预设跌落高度，误差不超过2％或10mm。图1(a)所示的产品为

4、摆臂式跌落试验机，载荷一般在100kg以内；图l(b)所示产品为托架撤离式跌落试验机，跌落时托架迅速撤离并嵌入砧面，载荷一般在600kg以内。2)悬吊式(如图2所示)。此种类型的跌落试验机，通过挂具把试样悬挂在释放装置上，负荷只与释放装置有关，一般较重试验样品的跌落试验都使用悬吊式跌落试验机。跌落高度定义为砧面与试件悬吊状态下底部的最近直线距离，由于试样的形状、大小和悬吊时的状态各异，跌落高度不便测量，还可能存在安全隐患。此种跌落试验机需要另外配置提升装置才可使用。2系统构成综述两种类型跌落试验机的优点，在悬挂释放

5、机构的基础上配置垂直升降提升装置，实现跌落试验机自动测量高度和自动高度定位的功能。设计指标：I)最大负荷为2．5t；2)最大包装件重量为2t；3)跌落高度为0～2m；4)试验方式：面、棱、角全方位跌落；5)高度、重量测量精度为±1％。大型危险货物运输包装跌落试验机，从系统功能方面，主要由升降部分、释放部分、测控部分组成，如图3所示：1)升降部分主要由主体框架，提升机，定向导轨等部分组成，主要完成试件的提升功能。2)释放部分主要由吊钩、锁定装置、位置传感器、控制装置等组成，主要完成将试件吊起，以及到达试验高度后将试件

6、释放等功能。3)测控部分主要由传感器、可编程序控制器(PLC)、工业级触摸式平板电脑三部分组成，主要完成测量、控制、操作等功能。其中传感器包括：力传感器、位移传感器、高度限位传感器、释放装置锁定及释放位置传感器等。提升部分采用伺服电机控制。传感器、PLC、伺服电动机等均采用进网址：WWW．jxgcs．corn电邮：hrbengineer@163．corn2016年第10期i153机械工程师MECHANICALENGINEEREl产品，以确保系统测量精度和控制精度。从结构上，由主体部分和控制台两部分组成，如图4所示。

7、3主要技术原理3．J零点的自动判定以往的跌落试验机试验高度一般在试验前由人工测量摆放好，尤其是对角跌落试验和焊缝跌落试验时，需事先测好高度并摆好角度，这在大包装试验时很不方便。大型危险货物运输包装跌落试验机可实现试验高度的自动测定，根据设备运行方式，可分为两种工作方式：1)如图5所示，采用1．开始下降2．零点判断3．升至实验高度由地面直接提升的方法，一次性完成试件从开始提升，到零位判断，再到提升至指定试验高度三个过程，然后进行跌落试验；2)如图6所示，现将试件提离地面，调整好试验角度。然后，试件下降进行零位判断，后

8、提升至指定试验高度，然后进行跌落试验。3．2参数控制大型危险货物运输包装跌落试验机可以在触摸式平板电脑上进行试验高度、提升速度、参数的预置等，如图7所示；也可以实时读取横梁在运动过程中的各个参数，包括上升高度、重量和速度等；同时，横梁在上升、下降过程中运动速度是可以修改的。3．3试件的自动释放以往的跌落试验装置主要是采用托板或吊杆固定试件，根据试验的要求采用