1、引言
    氣動破碎機是一種用于礦山的大塊二次破碎；廣泛應用于市政建筑的開鑿基巖，拆毀鋼筋混凝土結構以及破碎凍土．整治各種混凝土結構的路基與路面，鏟鑿瀝青路面等。B67C、B87C型氣動破碎機是以壓縮空氣為動力的工具，壓縮空氣由閥輪流分配到缸體的兩端，使活塞進行往復運動通過錘體沖擊鋼釬尾部，將鋼釬鑿人混凝土層中，使其分裂成塊。
    破碎機在出廠前的運行試驗性能檢測是保證其質量的重要檢核手段，過去，國內外元氣動破碎機的檢測設備，國內主要通過現場鑿巖試驗檢核，這種方法不僅存在費工、費時、試驗條件不盡一致等缺點，更重要的是難于提供準確的檢測結果，還會造成不必要的浪費，操作工人強度大，檢測效率也很低。
    針對上述問題，為了實現室內對氣動破碎機性能參數的自動測試分析，同時又考慮到便于應用，該檢測系統采用由試驗臺、傳感器、信號調理電路、單片機、計算機和打印機組成的測試分析系統，從而實現產品出廠前的質量檢驗。檢測快捷、可靠，提高了鑿巖機的出廠檢驗水平。
2、破碎機試驗臺的結構組成
    氣動破碎機試驗臺主要由臺架、緩沖系統、速度傳感器（磁芯、線圈組成）、質量彈簧系統（釬桿、吸能塊、彈簧組成）、微機測控系統5部分組成。當氣動破碎機工作時，其活塞打擊釬桿1，釬桿1沖擊吸能塊2，整個沖擊過程使得活塞的沖擊能量傳遞給釬桿，進而傳遞給吸能塊。構件2、5組成的典型質量一彈簧系統，起緩沖作用。測試方法是通過試圖測試吸能塊2的運動速度，從而用吸能塊2的動能來評價氣動破碎機沖擊活塞施加于釬桿l的沖擊能量，為了測出吸能塊2的運動速度，在考慮傳感器安裝的方便性，可靠性以及疲勞破壞等性能的前提下，確定采用由磁芯7和線圈8組成的速度傳感器，將吸能塊受沖擊后獲得的運動速度轉換成電信號輸出。
3、測試系統方案
    氣動破碎機沖擊性能檢測系統主要由測試試驗臺、單片機、PC機和打印機構成．并由編制VC程序設計的測試系統界面開發組成的一整套測試系統。
    測試系統采用主從式結構，主機和從機通過USB接口實現通訊，從機部分是選擇C8051F320/1單片機為基礎設計的，與8051完全兼容，傳輸速度快，處理能力強，同時其本身也就具備多路A/D．構成系統的電路簡單，調試方便，電磁兼容性好。優秀的性價比和插接方便是從機的主要優點。
    從機的作用是完成對被測信號的采集和A/D轉換，并對破碎機試驗臺的執行進行控制。主機采用PC機．采用VC作為測試界面程序編制語言。主機主要完成三部分工作：對從機進行控制；將從機采集的數據進行處理和計算；向用戶提供友好美觀的測試界面。
    測試系統是一個由單片機和PC機構成的兩級測試系統。下位機（單片機系統）通過模擬量和數字量輸入通道完成氣動破碎機各性能參數的數據采集工作。上位主機系統由PC機組成。它通過USB接口接收單片機系統采集到的各種性能參數，完成具體的數據處理、存儲、顯示和測試報告打印等工作。同時，通過串行口向單片機系統傳送控制命令。
3.1從機部分設計
    從機的作用是完成對被測信號的采集和A/D轉換，并對破碎機試驗臺的執行進行控制。單片機接受主機的命令后，按主機的要求進行數據采集和A/D轉換。并存在RAM的數據緩沖區里，在主機需要時，將數據緩沖區的數據發送到主機。
3.1.1沖擊能量的測量
    沖擊能是評價沖擊式機械等工作能力的主要性能參數。沖擊過程瞬間完成，是一個相當復雜的過程。單純用理論估算設備輸出功沖擊能的方法與實際情況有較大出入。目前，國際上尚沒有一種標準的沖擊器測試方法，研究人員均是根據各自沖擊器的特點研究出不同的測試方法。其測試方法的適用性不強。常用的沖擊性能參數的測試方法主要有：應力波法、光電位移微分法、電磁感應法、末速度法（觸點法）、氣壓法、示功圖法、高速攝影法和能量法等。
    綜合以上方法的優缺點，結合該試驗臺自身的特點，采用電磁感應法，即：采用安裝于沖擊活塞上的磁棒與安裝于殼體上的螺旋線圈所組成的磁電感應傳感器系統。
    由磁芯和線圈組成的磁電感應速度傳感器系統，輸出電壓模擬信號，經放大電路放大后得到速度信號，放大倍數為1/HL,并采集該信號得到如圖4波形，在matlab環境下對其進行頻譜分析，并設計出數字濾波器濾除噪聲等干擾信號。從而得到瞬時沖擊速度值，同時也就得出沖擊能量。
3.1.2沖擊頻率的測量
    國際標準指出，沖擊頻率可以用任何能清楚地表明與工具的沖擊次數有關的信號進行測量，如作業工具的運動或應力脈沖次數。沖擊頻率的測量可以采用一種能清楚地表明與被測機器沖擊次數有關的信號進行。在測試沖擊能量的同時，傳感器的輸出信號經放大，數字濾波后輸入比較器，比較器輸出的頻率等于沖擊頻率的矩形波，經電平變換后送入單片機進行處理。
3.1.3沖擊功率的計算
    氣動破碎機的功率系指它的沖擊功率，是評價破碎機工作能力的綜合性指標，在已知沖擊能量和沖擊頻率的前提下，計算公式為：
3.2主機軟件設計
    測控系統軟件控制著整個測試流程。本系統軟件采用模塊化結構，分為上位機軟件和下位機軟件。主要包含數據錄入、數據采集、數據處理（數字濾波、線性化處理、數據標定等）、數據顯示、數據通訊、測試報告打印等程序模塊。能夠準確可靠地完成規定的任務外，還必須具有執行速度快、占用內存少、修改擴展方便等特點。
    在主菜單中，用戶可以選擇進行測試或者退出系統。選擇測試項后，要求用戶輸入有關數據（檢驗員代號、破碎機型號、機號、測試時間等），輸入完畢，用戶可以確認或重輸。確認以后進入測試菜單，實時顯示各測試數據（每隔8S數據刷新）。測試完畢，自動測試打印機工作狀態（是否聯機，是否缺紙等），若正常工作，可自動打印測試報告，然后，回到主菜單。當然，在測試過程中，用戶可以按ESC鍵放棄本次測試，使系統返回主菜單。
4、結論
    (1)氣動破碎機性能測控系統的研制，改變了傳統的鑿巖機檢測手段，提高了測試精度和試驗效率。為檢驗產品質量、鑒定分析新產品的性能等提供了科學有效的測試方法。
    (2)利用計算機系統的強大功能和突出的性能價格比，結合相應的硬件，可大大突破傳統儀器在數據處理、顯示、傳送、存儲等方面的限制。
    (3)該氣動破碎機性能檢測系統，用基于單片機和PC機對氣動破碎機沖擊過程中的釬桿速度、沖擊頻率等參數進行自動檢測，經過實踐，該檢測系統在實際生產中發揮了重大作用，可以取代以前的測試平臺。工作穩定可靠，具有良好的抗干擾能力。同時，操作工人勞動強度也得以降低，生產效率大大提高，改善了作業環境，并可迅速得到較全面的破碎機質量信息，大大提高出廠破碎機的質量水平。


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