图3-1 公路运输频率谱 图3-2铁路运输的频率谱
4. 选择合适的缓冲材料
4.1 可选缓冲材料的特性
可选的缓冲包装材料主要是泡沫塑料,包括聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、聚乙烯泡沫塑料(EPE),其次是纸制品,包括瓦楞纸板、蜂窝纸板。
聚苯乙烯泡沫塑料(EPS):这是一种可模塑的,轻质的,半硬质的,闭孔的和低成本的缓冲材料.模塑的EPS是半硬的,抗压强度大,成本低还可以制成带肋的复杂形状以节约用量;震动阻尼大不吸水,耐腐蚀i,耐油,耐老化;隔热和绝缘性能好,敏感性低,可接触食品重载下,缓冲性能好。但不耐多次冲击,性脆,拉伸强度低。
聚乙烯泡沫塑料(EPE):俗称珍珠棉,是一种低密度的,半硬质的,闭孔结构的,耐候性好的,无毒的,耐腐蚀,阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。拉伸强度高,缓冲性能好,耐多次冲击,动态变形小,抗静电性能好
蜂窝纸板:与瓦楞纸板特点相似,具有易回收,易粘贴,成本低等优点;缺点是缓冲性能不稳定,对某些产品表面有磨损,难形成三维曲面,湿度影响较大,过载复原性较差,加工较难,不好模切,垂直方向缓冲性能差,
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4.2 缓冲材料的缓冲特性曲线
图4-1 37kg/m3的EPE的静态压缩特性曲线(C-σm)
5.确定产品的脆值
(1).利用类比法或经验公式法确定产品的脆值Gc;
(a):类比法: 通过比较日本、美国同类产品的脆值,本设计中的空调扇的脆值取[G]=75g。
注:查《物流运输包装设计》表5-4. 表5-5. 表5-6 (b):经验公式法:
Gc??W??
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(较弱冲击现象: ??203 ??0.30 6)
?72.8 G??W?203*43
c
???0.306
综合以上:
Gc?74g
许用脆值[G]:
?G??Gc/n (n=1.2)
??G??Gc/n?74/1.2?61.7?62g6.缓冲包装设计
6.1.初步设计
产品底面积A=0.50×0.32=0.16m2
?m?GW/A=62*43*9.8/0.16=1.6*105pa 由
C??m曲线查得:C=3.8
/G?3.8*51/?62cm T?CH 所以:
缓冲衬垫的面积A=0.16m2 ,厚度T=3.1cm=31mm 6.2衬垫校核
(1).产品强度校核
在缓冲设计时,应校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触部分的强度。产品与衬垫之间的作用力是相互的,在跌落冲击时,产品以惯性力和自重压缩衬垫,衬垫则以同样大小的弹力反作用于产品,在初步设计时,为了节省材料,常设法减少衬垫面积,带来的后
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果是产品支承面的应力集中,可能导致产品局部破损,所以要校核产品支承面的应力,控制在产品强调所允许的范围内。
[σ] ≥σm [σ]-产品许用应力Pa , σm -冲击时的最大应力Pa (2)挠度校核:
克斯特那公式校核:
Amin?1.33T?2?1
? 1600/(1.33*3=38.8>1 符合 (3)跌落姿态校核:
在衬垫基础设计中所 引用的一系列试验特性曲线和数据,都是以假定的理想姿态试验平直,底面着地为前提的,但衬垫的实际工况远非标准姿态。实际的流通过程中,包装件跌落姿态千变万化,有角着地的,面着地还有棱着地的,受力情况变化较大,因而有对基本设计尺寸作相应的调整。由于角着地时,其对产品的冲击能力最大,因此需对角着地进行校核当角着地时,承载面积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积。
(4).恢复性校核
(a)冲击次数不同,缓冲材料性能差异很大,因为回复性不肯100%。
(b)蠕变量校核:缓冲材料在长期静压作用下,其塑性变形会随时间增大,这种蠕变使得衬垫尺寸变小,在使用一段时间后容器内出现间隙,加强内装产品的振动与摩擦损伤,同时缓冲衬垫的缓冲能力有所下降,考虑到这个因素,所以初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值,称为蠕变增量。
Tc=T(1+Cr)
Tc-修正后的厚度㎝;Cr-蠕变系数%;T-原设计厚度㎝ Tc=T(1+Cr) =31(1+0.1)=34.1mm 取T=35mm .温湿度校核:
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环境温度个湿度的变化对衬垫的缓冲能力有明显的影响,温度的升高和降低,还会引起衬垫尺寸变化,因此,应根据流通过程可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。 6.3.缓冲衬垫结构设计
缓冲包装形式:
缓冲包装的缓冲垫的结构形式,因产品的质量、形状和尺寸不同,可采用全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装三种方法。
因为电冰箱质量比较大,高度方向上尺寸较大,所以选用全面缓冲包装
7.外包装箱设计
7.1 箱型的选择
(1)箱型:0320型
(2)瓦楞层数: 双瓦楞; (3)楞型:AB (4)抗压强度计算
(此部分计算均参考《包装结构设计》课本) 根据凯里卡特公式 P?Px(4aXz)3ZJ
Z2 其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下
PxR??n??CnRmn15.2
将L0=611mm,B0=431mm,代入公式得:
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式中 Z=2(L0+B0)