缓冲防振包装设计Word文档格式.docx
- 文档编号:14628653
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:2.84MB
缓冲防振包装设计Word文档格式.docx
《缓冲防振包装设计Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《缓冲防振包装设计Word文档格式.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
0.08~0.2
聚氨酯泡沫塑料
0.1~0.5
橡胶
0.02~0.16
硅橡胶
0.118~0.23
钢质螺旋弹簧
0.008~0.016
③其他还有:
回弹性:
蠕变性、温度稳定性、湿度稳定性、耐破损性、;
化学稳定性等。
2、缓冲材料的变形特性
缓冲材料的变形特性,大致分为两大类:
弹性型(resilienttype)和压溃型(collapsibletype),而弹性型又可分为两大类:
线性型(lineartype)和非线性型
(non-lineartype)。
目前工程上广泛使用的缓冲材料大多是非线性弹性材料。
1)线性弹性体(图1)
在反复压缩过程中不产生塑性变形,有如金属弹簧。
载荷与变形成正比关系,刚度系数k为常数。
其载荷—变形表达式为
2)双直线弹性体(图2)
又称分段线性材料,它具有两种不同的刚度系数值。
当变形达到某一临界值(ds)时,材料变得坚硬(k1),可避免产品受到大的冲击力时发生触底现象。
3)三次函数弹性体(图3)
通常无压缩极限,当受到相当高压力时还可测到其压缩变形的变化。
其变形与载荷函数关系可近似表达为
这类材料多为纤维性材料,如木丝、干草、醋酸纤维丝、发泡塑料草等,组合拉伸吊装弹簧也属此类。
4)正切型弹性体(图4)
又称硬特性材料。
当变形量较小时,变形图线近似于一直线(k0)当载荷到达某一特定点后,刚度突然急剧增大,需要极大的载荷才能产生很小的变形(db为变形极限),此时接近于一种坚固型材料。
这种情况类似于材料受压硬化或触底现象。
载荷-变形关系可近似表达为
此类材料多为高分子发泡材料、泡沫橡胶、海绵、纸条、棉花等。
5)双曲正切型弹性体(图5)
又称软特性材料。
当在某一点前,压力呈直线上升(k0),过了此点后,载荷增加不大时变形量却增加很大,甚至载荷几乎可以不增加(载荷极限PO)。
此时载荷变形关系可近似用双曲线的切线函数来表达。
这是一种最佳形式的缓冲材料。
此类材料如充气袋、压缩橡胶气枕、瓦楞纸板(未压垮时)。
6)不规则弹性体(图6)
这种材料的载荷变形关系很难用较确切的函数式来表达,但可用试验方法绘出材料弹性曲线。
实际上大多数高分子发泡材料皆属于不规则弹性体。
7)组合型材料的力学特性
常见的多种缓冲材料组合的方法有很多,最基本的是叠置和并列两种方法。
缓冲材料的叠置——类似于弹簧的串联形式,其刚度组合系数:
或
缓冲材料的并列——类似于弹簧的并联,其刚度组合系数:
式中、分别为两种线弹性材料的弹性系数
3、缓冲系数C
材料缓冲系数C,表征了衬垫材料吸收产品动能并转化为变形能的能力,其表达式为
式中
σm为对应于最大应变时的最大应力(MPa)
Um为材料的单位体积应变能(N·
cm/cm3)
P为作用载荷(N)
t为材料厚度(m)
E为材料变形能(N·
m或J)
显然,缓冲系数越小,表明在同样变形条件下应力越小,传递到产品上的力也越小。
在静态载荷作用下和在动态载荷作用下材料缓冲性能是不同的,故缓冲系数C也有静态与动态之分(图7)。
静态载荷是指材料压缩变形速度在12±
3mm/min的情况,模拟仓储堆码中材料受到的静压力。
动态载荷是指材料压缩变形速度在3.4m/s的情况,模拟运输过程中受到的冲击力。
工程设计中用到的材料静态缓冲系数C与最大应力σm曲线,如图8所示。
工程设计中还常用到表示材料动态缓冲性能的最大应力σs与最大冲击加速度
Gm曲线,如图9所示。
图8中各材料缓冲系数C随最大应力σm的变化规律呈开口向上的山谷形,其谷底一点的坐标表示了最小缓冲系数Cmin和对应的最大应力。
由于在不同最大应力下材料具有不同的缓冲系数,故设计时应选择最小(或较小)缓冲系数值及对应的最大应力值。
同时,不同品种材料具有不同的缓冲能力,故设计时,对应于不同应力状态应选择具有不同缓冲能力的材料。
图9表示某种材料(如聚苯乙烯)在一定跌落高度下所测出的最大静应力σs和最大冲击加速度Gm的值,每种厚度衬垫可得一根曲线。
对特定材料,如有足够数量群组的曲线,缓冲包装设计时就很方便。
下表(13-1)为静态与动态缓冲系数图线作缓冲设计的常用方法与步骤。
二.缓冲包装设计
缓冲包装设计需要考虑的因素如下:
产品的许用脆值、形状、尺寸、重量、体积、重心、数量;
流通过程中的环境条件,如运输K间、运输方式、装卸次数、等效跌落高度,冲击方向、气候条件、贮存条件;
包装材料的特性;
外包装容器的结构、形状、材质及强度;
封缄材料的特性;
包装的工艺性;
其它的包装方法,如防潮、防水、防锈、防尘等。
1、缓冲包装结构形式
缓冲包装结构有多种形式。
一般分为三种:
全面缓冲包装、局部缓冲包装、悬浮式缓冲包装。
①全面缓冲包装法
全面缓冲包装法是指包装容器内所剩余的空间,全部用缓冲材料填充固定,对产品周围进行全面保护的方法。
②局部缓冲包装法
局部缓冲包装法是对被包装产品或内包装件的拐角、棱及侧面进行衬垫缓冲的方法。
这种方法主要使用泡沫塑料成型缓冲垫、充气塑料薄膜缓冲垫、橡胶弹簧等作为缓冲体。
局部缓冲可以根据包装产品的特点,在受力部位或易损坏部位进行缓冲,并可采用不同厚度的缓冲材料,用最少的缓冲材料取得最好的缓冲效果,降低包装成本。
是目前应用最广的一种包装方法。
悬浮式缓冲包装法
悬浮式缓冲包装是用弹簧把被包装物品悬吊在外包装容器内,使包装件在遭受外力作用时,产品在各个方向都能得到缓冲保护。
这种包装方法特别适用于精密、脆弱产品,如大型电子管、大型电子计算机、制导装置等。
针对包装产品的特点,根据弹簧的各项性能参数进行设计。
2.缓冲衬垫的设计计算
设计缓冲衬垫的基本要求是在保护产品免遭破损的前提下,选择适当的材料,确定出合理的结构形式和尺寸。
设计的基本参数,除了产品重量和尺寸以外,还应包括:
代表流通环境条件的等效跌落高度;
代表产品特性的脆值;
代表材料性能的缓冲特性曲线。
①等效跌落高度的确定
等效跌落高度代表包装件在流通过程中跌落冲击能量的大小。
它的确定方法有两种:
一是经验公式法,另一种是标准量值法。
一般在人工装卸中,有如下关系:
式中:
-跌落高度,cm;
-重量,kg。
标准量值法,就是根据我国、日本、美国等一些国家的标准,以及一些产品的行业标准来确定跌落高度值。
如日本标准JISl0202中规定的自由跌落试验条件,美国军用标准MIL-P-116H规定自由落高的试验条件,我国标准GB4857.5-84规定的跌落试验高度,都可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件,由表格直接查到跌落高度值。
以上两种方法是由经验及数理统计得到,要根据产品价值、特性、运输条件综合确定,若采用集合包装运输(托盘或集装箱),等效跌落高度取值就要小很多。
②产品脆值的确定
商品的脆值或称易碎性,是指商品在环境流通危险因素的作用下产生破坏的临界限度。
具体地说,商品在物理上或功能上不发生破损所能承受的最大允许加速度值,在包装工程中常以重力加速度倍数G来表示,定义为商品的脆值。
脆值的确定可通过三种途径来得到:
试验法;
脆值标准法(由各国标准所推荐的产品脆值表查取);
理论估算法。
基于以上定义,通过对各类产品作破坏性试验,经过适当的数据处理,形成了各种商品脆值的标准量值,作为包装设计的重要依据。
综合日本防卫厅NDS、美国军用MIL、美国ASTMHDBK304、英国综合防护手册和我国国家有关标准,各类产品的脆值标准范围如表13-2中所列。
表13-2各种产品G值
品种
G
大型电子计算机
制导装置,雷达,高级电子仪器,精密测量仪器,航空仪表
大型精密机械,大型工业机械,电子电控装置,变频装置,一般电子精密仪器
微型电子计算机,自动记录仪,录音机,航空精密零件,电视机,通讯装置,一般仪器
<10
1O~25
25~40
40~60
照相机,光学仪器,电声设备,玻璃制品,工艺品,易碎小商品
电冰箱,洗衣机,收音机,钟表,空调机,电热器,一般机器,便携式无线电
一般机械零配件,机械材料
60~90
90~120
>120
日本NDS把商品的易损性划分为三个等级:
脆值在4Og以下的商品归为A级——脆弱级;
脆值在4Og~9Og的商品归为B级——较弱级;
脆值在9Og以上的商品归为C级——普通级。
③缓冲垫尺寸的确定
A.应用缓冲系数-最大应力()曲线
应用曲线设计缓冲衬垫时,有以下几类基本问题:
1)对指定的材料计算尺寸;
2)选择最适当的材料并决定其尺寸;
3)比较不同材料的优劣。
解决这些问题最常用的公式是,;
当缓冲材料确定后(即缓冲系数曲线已选定),常用的设计步骤如下。
对于全面缓冲包装来说,由于缓冲垫面积A等于产品表面积,已经确定,那么就剩下确定衬垫厚度,求解过程:
先由公式求出最大应力,再找出缓冲系数~最大应力()曲线中对应最大应力值的缓冲系数,然后根据公式:
求出缓冲衬垫的厚度。
对于局部缓冲包装来说,其衬垫设计方法有两种:
.最小缓冲系数法;
.最省材料设计法。
由公式可以看出,当值最小时厚度就最小,那么外包装容器的尺寸就最小,但缓冲材料并不是最省的。
在此主要介绍最小缓冲系数设计法。
最小缓冲系数法的设计程序为,在曲线中作一条水平切线,那么切点的纵坐标对应最小缓冲系数值,横坐标就对应一个最大应力值,由公式可以求出衬垫厚度,由公式
可求出衬垫面积。
除了缓冲系数一最大应力()曲线外,还可得到缓冲系数-应变()曲线,缓冲系数-变形能曲线。
根据曲线及缓冲系数-变形能曲线也可进行缓冲衬垫设计,其设计思想也是用最小缓冲系数法,求解公式为。
B.应用最大加速度~静应力()曲线
图10最大加速度~静应力曲线
利用曲线进行缓冲设计(全面缓冲法;
局部缓冲法)时,设计步骤分别如下。
对于全面缓冲来说,由于缓冲材料面积已确定,只需求厚度了,第一步计算缓冲材料所受的静应力;
第二步根据等效跌落高度,在曲线上找出对应的许用脆值与静应力的交点,若此交点位于两条厚度曲线之间,可用比例插入法确定出缓冲材料厚度。
对于局部缓冲来说,首先根据等效跌落高度找到所对应的曲线(见图10),然后在曲线上找出对应的许用脆值,并作一条水平直线,它与缓冲曲线有很多交点。
为节省材料,一般取与之相交的厚度较小的缓冲材料进行设计,那么就可得出缓冲材料厚度,脆值与该厚度的缓冲曲线就有两个交点。
在两个交点之间的曲线上的每一点所对应的加速度值都小于脆值,在设计时都可选用。
但是选择最右边一个交点(静应力较大的一个交点)进行设计时,用料面积最省,所用公式为,表示交点对应的静应力值,单位为。
⑤缓冲衬
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 缓冲 包装 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)