1、引言
    氣動破碎機(jī)是一種用于礦山的大塊二次破碎；廣泛應(yīng)用于市政建筑的開鑿基巖，拆毀鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及破碎凍土．整治各種混凝土結(jié)構(gòu)的路基與路面，鏟鑿瀝青路面等。B67C、B87C型氣動破碎機(jī)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(jìn)行往復(fù)運(yùn)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(jī)在出廠前的運(yùn)行試驗(yàn)性能檢測是保證其質(zhì)量的重要檢核手段，過去，國內(nèi)外元?dú)鈩悠扑闄C(jī)的檢測設(shè)備，國內(nèi)主要通過現(xiàn)場鑿巖試驗(yàn)檢核，這種方法不僅存在費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、試驗(yàn)條件不盡一致等缺點(diǎn)，更重要的是難于提供準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，還會造成不必要的浪費(fèi)，操作工人強(qiáng)度大，檢測效率也很低。
    針對上述問題，為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)對氣動破碎機(jī)性能參數(shù)的自動測試分析，同時(shí)又考慮到便于應(yīng)用，該檢測系統(tǒng)采用由試驗(yàn)臺、傳感器、信號調(diào)理電路、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成的測試分析系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出廠前的質(zhì)量檢驗(yàn)。檢測快捷、可靠，提高了鑿巖機(jī)的出廠檢驗(yàn)水平。
2、破碎機(jī)試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)組成
    氣動破碎機(jī)試驗(yàn)臺主要由臺架、緩沖系統(tǒng)、速度傳感器（磁芯、線圈組成）、質(zhì)量彈簧系統(tǒng)（釬桿、吸能塊、彈簧組成）、微機(jī)測控系統(tǒng)5部分組成。當(dāng)氣動破碎機(jī)工作時(shí)，其活塞打擊釬桿1，釬桿1沖擊吸能塊2，整個(gè)沖擊過程使得活塞的沖擊能量傳遞給釬桿，進(jìn)而傳遞給吸能塊。構(gòu)件2、5組成的典型質(zhì)量一彈簧系統(tǒng)，起緩沖作用。測試方法是通過試圖測試吸能塊2的運(yùn)動速度，從而用吸能塊2的動能來評價(jià)氣動破碎機(jī)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(yùn)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(yùn)動速度轉(zhuǎn)換成電信號輸出。
3、測試系統(tǒng)方案
    氣動破碎機(jī)沖擊性能檢測系統(tǒng)主要由測試試驗(yàn)臺、單片機(jī)、PC機(jī)和打印機(jī)構(gòu)成．并由編制VC程序設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)界面開發(fā)組成的一整套測試系統(tǒng)。
    測試系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，主機(jī)和從機(jī)通過USB接口實(shí)現(xiàn)通訊，從機(jī)部分是選擇C8051F320/1單片機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，與8051完全兼容，傳輸速度快，處理能力強(qiáng)，同時(shí)其本身也就具備多路A/D．構(gòu)成系統(tǒng)的電路簡單，調(diào)試方便，電磁兼容性好。優(yōu)秀的性價(jià)比和插接方便是從機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)。
    從機(jī)的作用是完成對被測信號的采集和A/D轉(zhuǎn)換，并對破碎機(jī)試驗(yàn)臺的執(zhí)行進(jìn)行控制。主機(jī)采用PC機(jī)．采用VC作為測試界面程序編制語言。主機(jī)主要完成三部分工作：對從機(jī)進(jìn)行控制；將從機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算；向用戶提供友好美觀的測試界面。
    測試系統(tǒng)是一個(gè)由單片機(jī)和PC機(jī)構(gòu)成的兩級測試系統(tǒng)。下位機(jī)（單片機(jī)系統(tǒng)）通過模擬量和數(shù)字量輸入通道完成氣動破碎機(jī)各性能參數(shù)的數(shù)據(jù)采集工作。上位主機(jī)系統(tǒng)由PC機(jī)組成。它通過USB接口接收單片機(jī)系統(tǒng)采集到的各種性能參數(shù)，完成具體的數(shù)據(jù)處理、存儲、顯示和測試報(bào)告打印等工作。同時(shí)，通過串行口向單片機(jī)系統(tǒng)傳送控制命令。
3.1從機(jī)部分設(shè)計(jì)
    從機(jī)的作用是完成對被測信號的采集和A/D轉(zhuǎn)換，并對破碎機(jī)試驗(yàn)臺的執(zhí)行進(jìn)行控制。單片機(jī)接受主機(jī)的命令后，按主機(jī)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換。并存在RAM的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里，在主機(jī)需要時(shí)，將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)。
3.1.1沖擊能量的測量
    沖擊能是評價(jià)沖擊式機(jī)械等工作能力的主要性能參數(shù)。沖擊過程瞬間完成，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程。單純用理論估算設(shè)備輸出功沖擊能的方法與實(shí)際情況有較大出入。目前，國際上尚沒有一種標(biāo)準(zhǔn)的沖擊器測試方法，研究人員均是根據(jù)各自沖擊器的特點(diǎn)研究出不同的測試方法。其測試方法的適用性不強(qiáng)。常用的沖擊性能參數(shù)的測試方法主要有：應(yīng)力波法、光電位移微分法、電磁感應(yīng)法、末速度法（觸點(diǎn)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(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合該試驗(yàn)臺自身的特點(diǎn)，采用電磁感應(yīng)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(yīng)傳感器系統(tǒng)。
    由磁芯和線圈組成的磁電感應(yīng)速度傳感器系統(tǒng)，輸出電壓模擬信號，經(jīng)放大電路放大后得到速度信號，放大倍數(shù)為1/HL,并采集該信號得到如圖4波形，在matlab環(huán)境下對其進(jìn)行頻譜分析，并設(shè)計(jì)出數(shù)字濾波器濾除噪聲等干擾信號。從而得到瞬時(shí)沖擊速度值，同時(shí)也就得出沖擊能量。
3.1.2沖擊頻率的測量
    國際標(biāo)準(zhǔn)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(shù)有關(guān)的信號進(jìn)行測量，如作業(yè)工具的運(yùn)動或應(yīng)力脈沖次數(shù)。沖擊頻率的測量可以采用一種能清楚地表明與被測機(jī)器沖擊次數(shù)有關(guān)的信號進(jìn)行。在測試沖擊能量的同時(shí)，傳感器的輸出信號經(jīng)放大，數(shù)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(jīng)電平變換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理。
3.1.3沖擊功率的計(jì)算
    氣動破碎機(jī)的功率系指它的沖擊功率，是評價(jià)破碎機(jī)工作能力的綜合性指標(biāo)，在已知沖擊能量和沖擊頻率的前提下，計(jì)算公式為：
3.2主機(jī)軟件設(shè)計(jì)
    測控系統(tǒng)軟件控制著整個(gè)測試流程。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，分為上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件。主要包含數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理（數(shù)字濾波、線性化處理、數(shù)據(jù)標(biāo)定等）、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通訊、測試報(bào)告打印等程序模塊。能夠準(zhǔn)確可靠地完成規(guī)定的任務(wù)外，還必須具有執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少、修改擴(kuò)展方便等特點(diǎn)。
    在主菜單中，用戶可以選擇進(jìn)行測試或者退出系統(tǒng)。選擇測試項(xiàng)后，要求用戶輸入有關(guān)數(shù)據(jù)（檢驗(yàn)員代號、破碎機(jī)型號、機(jī)號、測試時(shí)間等），輸入完畢，用戶可以確認(rèn)或重輸。確認(rèn)以后進(jìn)入測試菜單，實(shí)時(shí)顯示各測試數(shù)據(jù)（每隔8S數(shù)據(jù)刷新）。測試完畢，自動測試打印機(jī)工作狀態(tài)（是否聯(lián)機(jī)，是否缺紙等），若正常工作，可自動打印測試報(bào)告，然后，回到主菜單。當(dāng)然，在測試過程中，用戶可以按ESC鍵放棄本次測試，使系統(tǒng)返回主菜單。
4、結(jié)論
    (1)氣動破碎機(jī)性能測控系統(tǒng)的研制，改變了傳統(tǒng)的鑿巖機(jī)檢測手段，提高了測試精度和試驗(yàn)效率。為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量、鑒定分析新產(chǎn)品的性能等提供了科學(xué)有效的測試方法。
    (2)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能和突出的性能價(jià)格比，結(jié)合相應(yīng)的硬件，可大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送、存儲等方面的限制。
    (3)該氣動破碎機(jī)性能檢測系統(tǒng)，用基于單片機(jī)和PC機(jī)對氣動破碎機(jī)沖擊過程中的釬桿速度、沖擊頻率等參數(shù)進(jìn)行自動檢測，經(jīng)過實(shí)踐，該檢測系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了重大作用，可以取代以前的測試平臺。工作穩(wěn)定可靠，具有良好的抗干擾能力。同時(shí)，操作工人勞動強(qiáng)度也得以降低，生產(chǎn)效率大大提高，改善了作業(yè)環(huán)境，并可迅速得到較全面的破碎機(jī)質(zhì)量信息，大大提高出廠破碎機(jī)的質(zhì)量水平。


相關(guān)礦山機(jī)械設(shè)備：
1、圓錐破碎機(jī)
2、雷蒙磨粉機(jī)
3、顎式破碎機(jī)