一、 概述與定義

跌落試驗機是一種用于模擬產品在搬運、運輸、使用過程中可能遇到的跌落情況，以評估產品在跌落后的性能變化和包裝的保護能力的測試設備。

其核心目的是：

• 對于產品： 檢驗產品的耐沖擊強度、結構脆弱點以及物理性能是否完好。

• 對于包裝： 評估包裝設計（如紙箱、泡沫、木箱等）對內部產品的緩沖和保護性能，從而優化包裝方案，減少運輸過程中的損壞。

二、 工作原理

跌落試驗機的基本工作原理是利用重力，將測試樣品提升到預設的高度，然后使其自由落體，撞擊到一個平整、堅硬的水平平面（沖擊臺）上。

其工作過程遵循自由落體運動公式：
h = (1/2)gt2 和 v = gt
其中：

• h 是跌落高度。

• g 是重力加速度（約 9.8 m/s2）。

• t 是跌落時間。

• v 是撞擊瞬間的瞬時速度。

通過設定不同的跌落高度，可以模擬不同強度的沖擊。

三、 主要類型

根據測試樣品的形態和測試要求，跌落試驗機主要分為以下幾類：

1. 單臂/常規跌落試驗機

• 結構： 采用單柱或雙柱結構，一個釋放裝置（如電磁吸盤或氣動釋放裝置）將樣品固定在預定高度。

• 特點： 常見的一種，主要用于測試包裝件（如紙箱、木箱）的整體抗跌落性能。測試時，樣品通常以一角、三棱、六面之規定狀態自由跌落。

• 適用對象： 整箱產品、中小型電子設備、家電等。

2. 零跌落試驗機 / 沖擊試驗機

• 結構： 樣品放置在臺面上，臺面由液壓或電機驅動迅速下降，在撞擊瞬間快速回彈或停止，使樣品以一個平面撞擊底座。

• 特點： 可以精確控制跌落高度，特別是非常低的高度（如幾毫米到幾十厘米），重復性好。主要用于測試大型、重型產品或模擬平面沖擊。

• 適用對象： 大型服務器、機床設備、汽車零部件等。

3. 旋轉臂跌落試驗機

• 結構： 樣品安裝在可旋轉的臂上，通過臂的旋轉使樣品獲得線速度，然后釋放，使其以特定的面或棱撞擊沖擊臺。

• 特點： 可以更精確地控制樣品撞擊時的姿態（面、棱、角），測試重復性高。

• 適用對象： 對撞擊姿態有嚴格要求的中小型包裝件。

4. 雙翼/斜面跌落試驗機

• 結構： 由兩塊成角度的平板組成，測試時，支撐板迅速收回，使樣品沿著斜面滑落并撞擊底部。

• 特點： 主要用于測試非常小的物品或包裝袋，成本較低。

• 適用對象： 小電子產品、袋裝產品等。

四、 主要結構組成

一臺典型的跌落試驗機通常包含以下部件：

• 機架： 提供支撐和導向，確保跌落過程的垂直度。

• 升降系統： 電機驅動，用于將釋放裝置或樣品臺提升到指定高度。

• 釋放裝置： 核心部件，常用電磁吸盤或氣動夾爪，確保樣品能瞬間、無初速度地自由釋放。

• 沖擊臺： 堅硬、平整、厚重的鋼板或混凝土基座，為測試提供標準的撞擊面。

• 高度標尺/編碼器： 用于精確設定和測量跌落高度。

• 控制系統： 人機界面（觸摸屏或按鈕），用于設置測試參數（高度、次數等）和控制整個測試流程。

• 安全裝置： 如防護罩、急停按鈕，保護操作人員安全。

五、 主要應用領域

跌落試驗機廣泛應用于所有需要運輸和搬運的行業：

• 電子產品： 手機、筆記本電腦、平板電腦、相機等。

• 家用電器： 電視機、空調、洗衣機等。

• 包裝行業： 紙箱、木箱、泡沫緩沖材料、托盤等包裝容器的設計驗證。

• 汽車零部件： 車燈、后視鏡、儀表盤等。

• 航空航天： 機載設備、精密儀器。

• 科研質檢機構： 作為第三方檢測的依據。

六、 相關測試標準

跌落測試必須遵循相應的國際、國家或行業標準，以確保測試結果的可比性。常見標準包括：

• ISTA (國際安全運輸協會)： 一系列模擬運輸環境的測試標準，跌落是其中核心項目。

• ASTM (美國材料與試驗協會)： 如 ASTM D5276, ASTM D4169 等。

• GB/T (中國國家標準)： 如 GB/T 4857.5（包裝運輸包裝件跌落試驗方法）。

• JIS (日本工業標準)： 如 JIS Z0202。

七、 基本操作流程

1. 準備： 將測試樣品置于正常運輸狀態（如帶包裝），并按要求進行溫濕度預處理（若標準有要求）。

2. 設置： 根據測試標準設定跌落高度、跌落次數和跌落姿態（角、棱、面）。

3. 安裝： 將樣品放置在釋放裝置上，并調整至預定高度和姿態。

4. 測試： 啟動釋放按鈕，使樣品自由跌落。

5. 檢查： 跌落完成后，取出樣品，檢查產品外觀、結構及功能是否損壞，并記錄結果。

6. 分析： 根據測試結果判斷產品或包裝是否合格，并提出改進建議。

八、 選型要點

在選擇跌落試驗機時，需考慮以下關鍵參數：

• 負載： 設備能承受的樣品重量。

• 跌落高度范圍： 設備能達到的小和大跌落高度。

• 沖擊臺尺寸： 沖擊平面的大小，需能容納測試樣品。

• 測試精度： 高度控制精度和釋放瞬間的重復性。

• 控制方式： 手動控制或電腦控制，數據記錄功能。

• 符合標準： 設備設計是否符合目標測試標準的要求。

• 安全性能： 防護措施是否完善。

跌落試驗機是工業設計和質量保證中的環境可靠性測試設備。 它通過科學、可重復的模擬，幫助工程師發現產品和包裝的潛在缺陷，從而提升產品質量，降低運輸風險，節約成本。