塑料垃圾桶机械性能多功能测试装置的研制及应用

王晓格 彭苏捷 陈航锋 汪厚军 叶念婷

（浙江方圆检测集团股份有限公司，浙江杭州 310018）

依据轻工业行业标准QB/T 4902-2016《金属垃圾箱》和城建行业标准CJ/T 280-2020《塑料垃圾桶通用技术条件》，垃圾桶结构的机械性能是衡量垃圾桶性能的重要指标之一。目前国内很多塑料垃圾桶传统检测设备只能单独进行一至两项测试[1-4]，如高空跌落试验检测装置、垃圾桶坠落试验检测装置等，只能测试跌落试验和坠落试验，无法利用独立设备对垃圾桶的机械性能进行全面检测，设备存在单一性和不适用性的问题。因此，为了弥补传统检测设备试验精度低、自动化程度低、试验检测型号单一等缺陷，有必要研制一套塑料垃圾桶机械性能多功能测试装置，能够同时进行重锤冲击、跌落、台阶下落和吊挂部位可靠性试验，做到一机多用。本文从总体结构、主机多功能试验室、跌落试验系统、吊挂部位可靠性试验系统等方面，对塑料垃圾桶机械性能多功能检测装置进行了介绍。希望能达到通过对装置结构和功能的集成化设计，解决传统测量装置适用性不足、操作设备单一等问题，减少测量设备的数量和人工劳动力消耗，提高测量安全系数，减小测量设备体积，使用更加简单快捷，大大提高测试效率的效果。

1 总体结构

塑料垃圾桶机械性能多功能测试装置的总体结构包含三个部分，分别为主机多功能试验室（包含重锤试验系统、台阶下落试验系统和滚轮承载能力试验系统）、跌落试验系统、吊挂部位可靠性试验系统。装置结构原理如图1 所示。

图1 塑料垃圾桶机械性能多功能检测装置总体结构

装置整体采用人性化设计，使用加强型刚性连接外框，结构稳定且清晰简单，便于试样安装。整套系统运用工业自动化控制结构、自动高度精度循环控制单元及上位机工业触摸电脑相结合的控制方式。通过精准的伺服闭环试样控制单元，可确保对样品不同角度的试验要求，试验次数及试验时间能够自由设定，并根据用户需求对试验结果进行分析处理。

2 主机多功能试验室

主机多功能试验室可进行重锤冲击试验、滚轮承载能力试验和塑料垃圾桶稳定性试验等相关测试。重锤冲击试验是考核塑料垃圾桶在面对瞬间重质量的垃圾冲击时抵抗冲击的能力[5]。测试装置依据标准规定，配备不同质量的钢制圆柱体锤头，在测试样品时，通过十字滑台调整锤头位置，提锤电机运行并冲击标准要求的冲击点。样品放置位置如图2 所示。

图2 重锤冲击试验系统装置图

样品仓底部设计为钢板，内部设计为样品冲击部位在冲击过程中具有自由变形的空间，并配备带窗安全门，防止样品在冲击过程中碎裂误伤试验员。同时，样品试验仓也被设计为整套测试装置的主机多功能试验室，通过选择对应试验参数，可进行塑料垃圾桶滚轮承载能力试验，考察垃圾桶在承载五分钟后滚轮及其试样主体部分连接装置的变形损坏情况。

3 跌落试验系统

如图3 所示，为测试装置的跌落试验系统。测试装置根据垃圾桶容积分类对跌落高度的要求差异，设置跌落试验架最大高度为三米，可阶梯式上升，满足10 L、60 L、120 L 和240 L塑料垃圾桶的跌落试验。通过样品控制台安装样品，进行跌落试验参数设置，试验过程中装置能够实时采集并显示跌落高度、重复性试验次数和负载重量等参数。得益于跌落试验架的阶梯式设计，无需增加设备数量，即可继续进行660 L 和1100 L塑料垃圾桶的台阶下落试验，且因该试验重复次数多，通过集成化模块控制设备操作，提高了测量安全系数的同时，减少人工劳动力消耗，减小测量设备体积，提高测量效率。

图3 跌落试验系统装置图

4 吊挂部位可靠性试验系统

吊挂部位可靠性试验系统可依据用户对塑料垃圾桶关于动载试验和静载试验检测要求，装配相应额定载荷，对不同型号的试样进行测试。如图4、图5 所示，为吊挂部位可靠性试验系统的结构示意图和伺服电机结构示意图。

图4 吊挂部位可靠性试验系统结构示意图

图5 伺服电机结构示意图

进行动载试验时，通过伺服电机的驱动结构对双试样同时检测，转动轴通过链条机构相连接，因此从动轴方向与电机转动方向相同，当转动至塑料垃圾桶A 处于竖直状态时，塑料垃圾桶B 转动至倾斜位置，其内的标准质量模拟料滑落入垃圾桶A 中，之后伺服电机驱动转动轴反向转动，使垃圾桶A 中的标准质量模拟料滑落回垃圾桶B 中，如此反复倾倒实现了两个塑料垃圾桶同时进行吊挂部位的动载试验，提高了测试效率，同时通过精准控制及参数采集处理实现检测和研究的双层目的，有效地模拟了塑料垃圾桶吊挂部位在实际情况下的倾倒状态，为塑料垃圾桶机械性能的评价提供了有效数据。

5 结束语

本文所研制的塑料垃圾桶机械性能多功能测试装置，适用于不同型号的室外塑料垃圾桶，测试可靠性高、测量稳定性好，能够同时进行重锤冲击、跌落、台阶下落和吊挂部位可靠性试验，做到一机多用。通过对装置结构和功能的集成化设计，解决了传统测量装置适用性不足、操作设备单一等问题，减少了测量设备的数量和人工劳动力消耗，提高测量安全系数，减小测量设备体积，控制方便，可靠性高，使用更加简单快捷，大大提高测试效率。