什么是跌落试验机

一、 概述与定义

跌落试验机是一种用于模拟产品在搬运、运输、使用过程中可能遇到的跌落情况，以评估产品在跌落后的性能变化和包装的保护能力的测试设备。

其核心目的是：

• 对于产品： 检验产品的耐冲击强度、结构脆弱点以及物理性能是否完好。

• 对于包装： 评估包装设计（如纸箱、泡沫、木箱等）对内部产品的缓冲和保护性能，从而优化包装方案，减少运输过程中的损坏。

二、 工作原理

跌落试验机的基本工作原理是利用重力，将测试样品提升到预设的高度，然后使其自由落体，撞击到一个平整、坚硬的水平平面（冲击台）上。

其工作过程遵循自由落体运动公式：
h = (1/2)gt² 和 v = gt
其中：

• h 是跌落高度。

• g 是重力加速度（约 9.8 m/s²）。

• t 是跌落时间。

• v 是撞击瞬间的瞬时速度。

通过设定不同的跌落高度，可以模拟不同强度的冲击。

三、 主要类型

根据测试样品的形态和测试要求，跌落试验机主要分为以下几类：

1. 单臂/常规跌落试验机

• 结构： 采用单柱或双柱结构，一个释放装置（如电磁吸盘或气动释放装置）将样品固定在预定高度。

• 特点： 常见的一种，主要用于测试包装件（如纸箱、木箱）的整体抗跌落性能。测试时，样品通常以一角、三棱、六面之规定状态自由跌落。

• 适用对象： 整箱产品、中小型电子设备、家电等。

2. 零跌落试验机 / 冲击试验机

• 结构： 样品放置在台面上，台面由液压或电机驱动迅速下降，在撞击瞬间快速回弹或停止，使样品以一个平面撞击底座。

• 特点： 可以精确控制跌落高度，特别是非常低的高度（如几毫米到几十厘米），重复性好。主要用于测试大型、重型产品或模拟平面冲击。

• 适用对象： 大型服务器、机床设备、汽车零部件等。

3. 旋转臂跌落试验机

• 结构： 样品安装在可旋转的臂上，通过臂的旋转使样品获得线速度，然后释放，使其以特定的面或棱撞击冲击台。

• 特点： 可以更精确地控制样品撞击时的姿态（面、棱、角），测试重复性高。

• 适用对象： 对撞击姿态有严格要求的中小型包装件。

4. 双翼/斜面跌落试验机

• 结构： 由两块成角度的平板组成，测试时，支撑板迅速收回，使样品沿着斜面滑落并撞击底部。

• 特点： 主要用于测试非常小的物品或包装袋，成本较低。

• 适用对象： 小电子产品、袋装产品等。

四、 主要结构组成

一台典型的跌落试验机通常包含以下部件：

• 机架： 提供支撑和导向，确保跌落过程的垂直度。

• 升降系统： 电机驱动，用于将释放装置或样品台提升到指定高度。

• 释放装置： 核心部件，常用电磁吸盘或气动夹爪，确保样品能瞬间、无初速度地自由释放。

• 冲击台： 坚硬、平整、厚重的钢板或混凝土基座，为测试提供标准的撞击面。

• 高度标尺/编码器： 用于精确设定和测量跌落高度。

• 控制系统： 人机界面（触摸屏或按钮），用于设置测试参数（高度、次数等）和控制整个测试流程。

• 安全装置： 如防护罩、急停按钮，保护操作人员安全。

五、 主要应用领域

跌落试验机广泛应用于所有需要运输和搬运的行业：

• 电子产品： 手机、笔记本电脑、平板电脑、相机等。

• 家用电器： 电视机、空调、洗衣机等。

• 包装行业： 纸箱、木箱、泡沫缓冲材料、托盘等包装容器的设计验证。

• 汽车零部件： 车灯、后视镜、仪表盘等。

• 航空航天： 机载设备、精密仪器。

• 科研质检机构： 作为第三方检测的依据。

六、 相关测试标准

跌落测试必须遵循相应的国际、国家或行业标准，以确保测试结果的可比性。常见标准包括：

• ISTA (国际安全运输协会)： 一系列模拟运输环境的测试标准，跌落是其中核心项目。

• ASTM (美国材料与试验协会)： 如 ASTM D5276, ASTM D4169 等。

• GB/T (中国国家标准)： 如 GB/T 4857.5（包装运输包装件跌落试验方法）。

• JIS (日本工业标准)： 如 JIS Z0202。

七、 基本操作流程

1. 准备： 将测试样品置于正常运输状态（如带包装），并按要求进行温湿度预处理（若标准有要求）。

2. 设置： 根据测试标准设定跌落高度、跌落次数和跌落姿态（角、棱、面）。

3. 安装： 将样品放置在释放装置上，并调整至预定高度和姿态。

4. 测试： 启动释放按钮，使样品自由跌落。

5. 检查： 跌落完成后，取出样品，检查产品外观、结构及功能是否损坏，并记录结果。

6. 分析： 根据测试结果判断产品或包装是否合格，并提出改进建议。

八、 选型要点

在选择跌落试验机时，需考虑以下关键参数：

• 负载： 设备能承受的样品重量。

• 跌落高度范围： 设备能达到的小和大跌落高度。

• 冲击台尺寸： 冲击平面的大小，需能容纳测试样品。

• 测试精度： 高度控制精度和释放瞬间的重复性。

• 控制方式： 手动控制或电脑控制，数据记录功能。

• 符合标准： 设备设计是否符合目标测试标准的要求。

• 安全性能： 防护措施是否完善。

跌落试验机是工业设计和质量保证中的环境可靠性测试设备。 它通过科学、可重复的模拟，帮助工程师发现产品和包装的潜在缺陷，从而提升产品质量，降低运输风险，节约成本。