气动
破碎机是一种用于矿山大块岩石二次破碎的凿岩机械，它还广泛应用于市政建筑的开凿基岩、拆毁钢筋混凝土结构、破碎冻土以及整治各种混凝土结构的路基与路面等。气动破碎机是以压缩空气为动力的工具，压缩空气由气压阀控制交替接通到缸体的两端，使活塞进行往复运动冲击钎杆尾部，将钎杆凿入混凝土层中，使其分裂开。为取得较高的破碎效率，钎杆必须与混凝土层有良好的接触，因此钎杆在破碎土层的同时，存在一定的回转运动，其转动速度对破碎效率有一定的影响。
气动破碎机在出厂前的运行试验性能检测是保证其质量的重要检核手段。过去，国内主要通过现场凿岩试验检测，这种方法不仅存在费工、费时、试验条件不尽一致等缺点，更重要的是难于提供准确的检测结果，还会造成不必要的浪费，操作工人劳动强度大，生产效率也很低。
针对上述问题，为了实现对气动破碎机性能参数的室内测试分析，同时又考虑到便于应用，研制了气动破碎机性能检测系统，实现产品出厂前的质量检验。该检测系统由试验台、传感器、信号调理电路、单片机、计算机和打印机等组成。检测快捷、可靠，提高了破碎机的出厂检验水平。
l、气动破碎机试验台的结构组成
气动破碎机试验台主要由台架、缓冲系统、速度传感器（磁芯、线圈组成）、质量一弹簧一阻尼系统（吸能块、阻尼垫、弹簧组件）等构成，如图1所示。
吸能块的主要目的为代替岩石以承受破碎机工作时的冲击力，吸收其冲击能量。当破碎机工作时，破碎机冲击活塞打击钎杆1，钎杆1冲击吸能块3。吸能块把冲击力传递给弹簧，整个冲击过程使得活塞的冲击能量传递给钎杆，进而传递给吸能块实现缓冲。构件2、3、6组成的典型质量一弹簧一阻尼系统，起能量吸收作用。
测试方法是通过测试吸能块3的运动速度，从而用其动能来评价气动破碎机冲击活塞施加于钎杆1的冲击能量，为了测出吸能块3的运动速度，在考虑传感器安装的方便性、可靠性以及抗疲劳破坏等性能的前提下，采用由磁芯4和线圈5组成的速度传感器，将吸能块受冲击后获得的运动速度转换成电信号输出。
2、测试系统方案
气动破碎机冲击性能检测系统主要由测试试验台、单片机、PC机、打印机和由VC软件设计的测试程序组成。
测试系统采用主从式结构，主从机通过USB接口实现通讯。主机采用PC机，主要完成对从机采集的数据进行处理和计算，并向用户提供测试界面。从机部分采用C805IF320/1单片机，与8051单片机完全兼容，传输速度较快，处理能力较强，同时其本身也具备多路A/D转换，构成系统的电路简单，调试方便，电磁兼容性好，性价比高，应用方便。
测试系统是一个由单片机和PC机构成的两级测试系统。下位机（单片机系统）通过模拟量和数字量输入通道完成气动破碎机各性能参数的数据采集工作。上位机（PC机系统）通过USB接口接收单片机采集到的各种性能参数，完成具体的数据处理、存储、显示和测试报告打印等工作。同时，通过串行口向单片机系统传送控制命令。
气动破碎机活塞冲击钎杆的速度信号通过电磁感应速度传感器获得，经信号调理（放大、滤波）处理后，送入带有A/D转换的单片机进行数据采样，然后由单片机直接将采样结果传给计算机，计算机能够对气动破碎机在运行试验台上的运行参数，如冲击频率、冲击能量、冲击功率、耗气量和气压等信号进行自动采集、计算、处理和判别，待到设定的运行时间后，自动切断气源，气动破碎机停止运行，并打印出全部测结果。
2.1从机部分设计
从机（单片机）的作用是完成对被测信号的采集和A/D转换。单片机接受主机的命令后，按主机的要求进行数据采集和A/D转换，并将转换后的数据存储在RAM的数据缓冲区里；在主机需要时，将数据缓冲区的数据发送到主机。
2.2冲击性能参数的测量
2.2.1冲击能量的测量
冲击能量是评价冲击式机械工作能力的主要性能参数。冲击过程瞬间完成，是一个相当复杂的过程。单纯用理论估算设备冲击能的方法与实际情况有较大出入。目前，国际上尚没有标准的冲击器测试方法。常用的冲击性能参数的测试方法主要有：应力波法、光电位移微分法、电磁感应法、末速度法（触点法）、气压法、示功图法、高速摄影法和能量法等。
综合以上方法的优缺点，结合该试验台自身的特点，采用电磁感应法，即采用安装于吸能块上的磁芯与线圈备架上绕制的线圈所组成的电磁感应速度传感器系统。
速度信号测量过程如图3所示。速度传感器输出模拟信号，经信号放大、滤波、A/D高速转换后得到数字信号，存储在单片机内，进而由USB接口传送到PC机。
频谱分析后，可设计出数字滤波器以滤除噪声等干扰信号，从而得到瞬时冲击速度值，进而求得冲击能量。其信号调理电路如图5所示。该信号调理
2.2.2冲击频率的测量
国际标准规定，冲击频率可以用任何能清楚地表明与工具的冲击次数有关的信号进行测量，如作业工具的运动或应力脉冲次数。在测试冲击能量的
当前，MATLAB已发展成为由基本语言、工作环境、图形处理系统、数学函数库以及应用程序等组成的强大应用型软件，特别适应于解决工程问题。其数据采集工具箱提供了与数据采集系统软硬件交互的简便方法，该检测系统采用了MATLAB的数据采集工具箱实现对速度信号的数据采集，波形图如图4所示。电路图包括信号放大和滤波电路，并结合实际情况，可应用于3种不同冲击性能的破碎机产品的检测。同时，通过记录单位时间内冲击速度超过一定阈值的最大值变化次数，直接计算出实际冲击频率。
2.2.3冲击功率的计算
气动破碎机的功率系指它的冲击功率，是评价
2.2.4气压的测量方法
压缩气体的压力P是气动破碎机工作的一项重要指标。在IS03857和IS02787等标准中规定优先采用压力表测试，小型气动破碎机的压力通常为0.63 MPa。测量时选用压力表，应能清楚地读出满量程时的0.5%的压力值，所测压力值应在压力表最大读数的1/4至3/4之间。
2.2.5耗气量的测量
在规定条件下，气动破碎机设备在单位时间内消耗的、在标准状态下的自由空气的体积量即为耗气量。自由空气指的是现场大气条件下的空气。
该试验台采用空气耗用量表测量其耗气量。单位一般用Us的自由空气表示，测量方法是把测得的机器进气口的流量，转换成基准大气的自由空气进行计算，基准大气的条件为压力100 kPa，温度20℃，湿度65%。
23主机软件设计
测控系统软件控制着整个测试流程。本系统软件采用�？榛峁梗饕萋既�、采集、处理、显示、通讯及测试报告打印等程序�？椤２唤瞿茏既房煽康赝瓿晒娑ǖ娜挝�，还具有执行速度快、占用内存少、修改扩展方便等特点。
图6为测控软件的总体结构框图。在主菜单中，用户可以选择进行测试或者退出系统。选择测试项后，要求用户输入有关数据（检验员代号、破碎机型号、机号与测试时间等），输入完毕，用户可以确认或重输。确认以后进入测试菜单，实时显示各测试数据（每隔8s数据刷新）。测试完毕，自动测试打印机工作状态（是否联机，是否缺纸等），若正常工作，可自动打印测试报告，然后回到主菜单。在测试过程中，用户可以按ESC键放弃本次测试，使系统返回主测试界面。
3、试验结果
通过对100台某型气动破碎机进行试验台和现场破碎检核对比试验。试验条件力求两者接近，工作气压为0.63 MPa，其检测指标如下：
1)冲击频率，≥34 Hz，此指标为气动破碎机冲击活塞是否正常工作的判定条件；
2)冲击功率P≥900 W，此指标反映出单位时间内冲击活塞做功的快慢，是评价气动破碎机工作能力的综合性能指标；
3)钎杆转速V≥35 r/min，此指标反映出钎杆的工作运行情况以及破碎效率。
产品检测部分结果如表l所示。
利用上述指标综合对破碎机产品进行质量判定，其中任一项达不到要求即为不合格产品。该运行试验台和现场破碎试验的对比结果如表2所示。
运行试验台对气动破碎机的运行检核有着良好的鉴别能力。对比试验结果表明：试验治判定为不合格的产品在现场破碎检核中也不合格，但试验台还检测出了现场破碎检核中没有检查出来的不合格产品，从而降低了检测误差率，而以前这种产品作为合格品出了厂，既影响了厂家的商誉，又给用户造成经济损失。运行试验台有效地提高了气动破碎机的出厂质量检验，避免了不合格产品出厂后返修的现象发生。
4、结论
气动破碎机性能测控系统的研究，改变了传统的破碎机检测手段，提高了测试精度和试验效率。为检验产品质量、鉴定分析新产品的性能等提供了科学有效的测试方法。
利用计算机系统的强大功能和突出的性能价格比，结合相应的硬件，可大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的限制。
用基于单片机和PC机的性能检测系统对冲击过程中的钎杆速度、冲击频率等参数进行自动检测，经过实践表明，该检测系统在实际生产中发挥了重要作用：工作稳定可靠，具有良好的抗干扰能力，同时，操作工人劳动强度也得以降低，生产效率大大提高，改善了作业环境，并可迅速得到较全面的破碎机质量信息，利于提高破碎机的质量水平。
相关矿山机械设备：
1、
圆锥破碎机
2、
雷蒙磨粉机
3、
颚式破碎机
