轻薄型回收金属破碎试验机的设计研究

　　目前国内外市场上种类繁多的冲击试验机， 按照其冲击模式可分为自由落体式、落锤(落球)式、水平冲击式、转筒落下式、倾斜冲击式、摆锤式、振动式、脉冲式、弹射式等，其中摆锤式冲击试验机通常用于工程塑料、玻璃钢、陶瓷、铸石、塑料电器、增强尼龙、电绝缘材料等非金属材料的抗冲击性能测试[1]。常见的摆锤式冲击试验机的冲击能量有1、2、4、5、7.5、15、25、50、150、250、300、500(J) 等， 冲击速度有2.9、3.5、3.8、5.4 (m/s)等，由于受冲击能量和冲击速度的限制，不适用于轻薄型回收金属破碎的试验研究， 因此有必要研发专门用于轻薄型回收金属破碎试验的试验机。

　　1 轻薄型回收金属破碎试验机设计

　　轻薄型回收金属破碎试验机应满足的主要功能有：①可用于不同材质的轻薄型回收金属破碎试验;②可实现不同破碎速度、不同冲击力、不同冲击能量的轻薄型回收金属破碎试验;③可进行不同锤击位置，不同形状、质量锤头的轻薄型回收金属破碎试验;④可准确测量、记录、分析、显示和打印轻薄型回收金属破碎过程中的有用信息。

　　研发的轻薄型回收金属破碎试验机主要由破碎试验机机体和测试系统组成。

　　1.1 轻薄型回收金属破碎试验机机体结构

　　作为破碎试验机的主体部分， 破碎试验机机体结构如图1 所示。该破碎试验机机体包括底座装置、主轴装置、摆锤装置、离合装置、电机-减速器装置和试件夹持装置[2-3]。

　　底座装置由底座、两片机架和支撑架组成，底座的毛坯件由铸造而成， 设计时充分考虑了铸件结构设计的工艺性，如合理的铸件壁厚;设计加强筋以避免截面过厚并节省用料; 铸件壁的转向及壁间连接处设计结构圆角等。机架是整个试验机最重要的结构部件，在承载主轴装置、摆锤装置重量的同时还须承受试验过程中巨大的冲击反作用力， 因此机架须有较好的刚度与强度，以保证试验机安全运行。机架设计中很重要的一点是机架轴孔中心位置的确定， 为保证冲击时破碎锤的破碎速度方向是水平的，即此时摆杆处于铅垂位置，机架勾头部分要伸出一定的尺寸，如图2 所示。支撑架由角钢焊接而成，用于支撑电机-减速器装置。

　　主轴装置由主轴及安装在主轴上的电磁制动器及分度控制装置等构成， 主轴通过一对轴承安装在两片机架上部勾头的孔中。为解决摆锤、摆杆及分度盘在主轴上周向固定的问题，将主轴设计成矩形花键轴，如图3 所示。主轴在回收金属破碎试验过程中承受较大的冲击载荷，因此对其结构的可靠性提出较高要求，在设计过程中须对其强度和刚度进行严格校核。电磁制动器通过电磁制动力矩使冲击试件后的摆锤快速停摆，从而提高试验效率。