包裝運(yùn)輸緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例題

1、例1 16 1 產(chǎn)品質(zhì)量m二 20kg，脆值G = 50,設(shè)計(jì)跌落高 度H = 60cm,產(chǎn)品立方形，每面 面積1420cm。( 1)采用全面緩沖， 試從圖中選用緩沖材料并計(jì)算襯 墊厚度。(2)按產(chǎn)品面積的1/3 作局部緩沖。試從圖中選用緩沖 材料并計(jì)算襯墊厚度。20.004 0.010 05 0105 V0蠱大應(yīng)力.-m解 (1)按全面緩沖計(jì)算, 襯墊最大應(yīng)力為GWA50 20 9.81420= 0.069太硬，與這個(gè)產(chǎn)品不匹配。如果 硬要選用，則C = 5.7，襯墊厚度 h = 6.84cm。(2)按局部緩沖計(jì)算襯墊面積為產(chǎn)品面積的1/3，故A = 473cm2，襯墊最大應(yīng)力為GW= du

2、”473(MPa圖中與這個(gè)產(chǎn)品匹配的是泡沫聚苯乙烯(0.012g/cm3)，緩沖系數(shù)C = 3.7，襯墊厚度為3.7 6050= 4.44(cm)3.4 6050= 4.08(cm(MPa在圖621上與這個(gè)產(chǎn)品匹配的材料是泡沫聚氨酯(0.152g/cm3)，緩沖系數(shù) C =3.4， 襯墊厚度為：圖中泡沫橡膠(0.12g/cm3)太軟，與這個(gè)產(chǎn)品不匹配，若硬在采用局部緩沖的情況下，泡沫聚氨酯(0.152g/cm3)太軟，與這個(gè)產(chǎn)品不再匹配，若硬要選用，貝卩 C = 5.2 ， h = 6.24cm。注：泡沫聚苯乙烯簡稱EPS泡沫聚氨 酯簡稱PU泡沫橡膠，又稱海面橡膠要選用，則C =8，襯墊厚度h

3、 = 9.6cm。泡沫聚苯乙烯(0.012g/cm3)例2產(chǎn)品質(zhì)量m =25kg,產(chǎn)品脆 值G =65,包裝件的跌落高度 H=90cm 采用圖所示材料作局部緩沖，試求滿足要求的襯墊最薄厚度及對(duì)應(yīng)的面 積。解：在圖上作水平直,365/、h=5.62 (cm)h =5c m曲線最低點(diǎn)的 Gm ：丁 st 的乘積為常量，即:線Gm=65,鄰近曲線有兩條，一條h =5cm, 一條 h = 7.5cm, h=5cm的 曲線在 Gm =65之上，若取h = 5cm， 則必有Gm G,不安全。h =7.5cm的曲線最低點(diǎn)，離Gm = 65太遠(yuǎn)，若取h =7.5cm,則襯墊太厚，太不經(jīng) 濟(jì)。因此設(shè)想有一條 未

4、知曲線，如圖中虛線，其最低點(diǎn)的Gm恰好等于65,然后計(jì)算(Gmst)最低點(diǎn)=73 X 2.5 = 183所求的襯墊面積與厚 度。(1) 按h =5cm曲線最低點(diǎn)計(jì)算G已知：-stCHh ，若對(duì)與確定的跌落mhCH高度H,h =5cm曲線最低點(diǎn)的Gm與h的乘積為常量，即：(Gmh)最低點(diǎn)=73 X 5 = 365 (cm)未知曲線最低點(diǎn)Gm =65, h待定，且:65 h =( Gmh) 最低點(diǎn) =365 ( cm) 故所求襯墊厚度為：(kPa)未知曲線最低點(diǎn)Gm=65,二st待定，且:65 6t =(Gm c st )最低點(diǎn) =183 (kPa)故待定的襯墊靜應(yīng)力為：6t =詈=2.82 (k

5、Pa)二0.282 (N/cm)所求襯墊面積為：八 W 25 9.82A869 (cm)st0.282 按h =7.5cm曲線最低點(diǎn)計(jì)算根據(jù)式(5 29) , h =7.5cm曲線最低點(diǎn)的Gm與h的乘積為常量，即：(Gmh) 最低點(diǎn) = 49X 7.5 = 367.5 (cm) 未知曲線最低點(diǎn)Gm =65, h待定，且： 65h =( Gmh) 最低點(diǎn) =367.5(cm)故所求襯墊厚度為： h 二3675 =5.65 (cm)65根據(jù)式(5 30)，h =7.5cm曲線最低點(diǎn) 的Gm與st的乘積為常量,即：(Gm ；st )最低點(diǎn) =49 X 3.7 = 181(kPa)未知曲線最低點(diǎn)的Gm

6、=65,二st待定，且：65 ;st =( Gm ;st )最低點(diǎn) =181 (kPa)故待定靜應(yīng)力為：Cst=2.78 (kPa) =0.278 ( N/cm)65所求襯墊面積為：八 W 25 9.82A881 (cm)；st0.278由此可見，按上下兩條鄰近曲線求得 襯墊面積與厚度非常接近，說明這種 計(jì)算方法是合理的。(本題其實(shí)利用了靜態(tài)緩沖系數(shù)-最大 應(yīng)力曲線的最低點(diǎn)，與最大加速度-靜 應(yīng)力曲線的最低點(diǎn)軌跡線對(duì)應(yīng)的特G =55，包裝件的跌落高度 H =90cm, 采用圖所示材料作局部緩沖，試求襯 墊的厚度與面積。解在計(jì)算緩沖襯墊時(shí)，要選最低點(diǎn)的Gm=G的曲線。本題的G =55，圖 上沒有

7、這樣的曲線。因此取鄰近曲線。令Gm =55,它是一條水平直線，與h=7.5cm的曲線相交于 B1，B2兩點(diǎn)，點(diǎn)B1靜應(yīng)力小，襯墊面積大；點(diǎn) B2靜 應(yīng)力大，襯墊面積小。為了節(jié)省材料， 因此選點(diǎn)B,襯墊厚度h =7.5cm，靜 應(yīng)力為2二 st =6.2 kPa = 0.62 N/cm因此襯墊面積為WA =-st25 9.80.62=395 (cni)采用四個(gè)面積相等的角墊，則每個(gè)角 墊的面積為：Am=晉9 (亦) 襯墊的穩(wěn)定校核：Amin=(1.33h f =99(cmf)上面的計(jì)算表明，選點(diǎn) B2計(jì)算襯墊面積是 穩(wěn)定的，因而選點(diǎn) B2計(jì)算襯墊面積是合理 的。性，從而進(jìn)行最優(yōu)設(shè) 計(jì))例3：產(chǎn)品

8、質(zhì)量m =25kg，產(chǎn)品脆值H=9Qcn1510 ,/kPa50Gm=G =72和直線；st=0.8kPa，兩直H=90tm例4產(chǎn)品質(zhì)量m =10kg，產(chǎn)品脆 值G =72，底面積為35cmx 35cm 包 裝件的跌落高度 H =90cm，選用的緩 沖材料如圖(圖中曲線橫坐標(biāo)單位 kPa,縱坐標(biāo)為重力加速度的倍數(shù))， 試問對(duì)這個(gè)產(chǎn)品是作全面緩沖好，還 是作局緩沖好？解對(duì)產(chǎn)品 作全面緩沖時(shí)，襯 墊靜應(yīng)力為mg _ 10 漢9.8- stst A 35 352(N/cm )=0.8(kPa)在圖上，作直線線的交點(diǎn)F在給 定曲線之外，這說 明，即使是取 h=12.5cm，也不能 保證產(chǎn)品的安全。若堅(jiān)

9、持作全面緩 沖，則厚度還要大 大增加，經(jīng)濟(jì)上是 不合理的。采用局部緩沖大大減小襯墊厚度，而且可以大大減 小襯墊面積，所以，就這個(gè)產(chǎn)品和這 種材料來說，還是局部緩沖為好。時(shí)，應(yīng)取h =5cm因?yàn)樗腉m -；st曲線的最低點(diǎn)的Gm =72,恰好等于產(chǎn)品脆例5產(chǎn)品質(zhì)量m =20kg，聚苯乙烯緩沖材料的Gm曲線如圖圖A 392/2、98 (cm) 44Amin 1.33 2 -44Amin值，這個(gè)點(diǎn)的靜應(yīng)力Cst =2.5kPa =0.25N/cm2,故襯墊面積為：A =空=10 9.8392 (cnl)Gt0.25采用四個(gè)面積相等的角墊，則每個(gè)角墊的面積為： 襯墊的穩(wěn)定校核：(cni)上面的計(jì)算表

10、明，局部緩沖不但可以 中曲線橫坐標(biāo)單位kPa,縱坐標(biāo)為重力 加速度的倍數(shù))，襯墊面積A =654cm， 襯墊厚度h =4.5cm,包裝件的跌落高 度H =60cm，試求產(chǎn)品跌落沖擊時(shí)的 最大加速度。li=2cmh =3 vm解襯墊的靜應(yīng)力為mg-A20 9.865410 鼻-3 (kPa)圖中跌落高度與題設(shè)相同，可以作為 解題依據(jù)。在圖中的橫軸上取ct=3kPa,并作一垂線。圖上的只有4cm和5cm,沒有厚度恰好為4.5cm的 試驗(yàn)曲線，因4cm和5cm的中間取一 點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是產(chǎn)品跌落沖擊時(shí)的最大加速度，故所求的Gm =55。例6產(chǎn)品質(zhì)量m =20kg，產(chǎn)品脆值G =60，設(shè)計(jì)跌落高

11、度 H =90cm，采用 0.035g/cm3的泡沫聚乙烯作局部緩沖。 該產(chǎn)品銷往高溫和嚴(yán)寒地區(qū)，最高溫 度為68 ，最低溫度為54，試問 能不能取常溫曲線最低點(diǎn)計(jì)算緩沖襯 墊？解材料在常溫、咼溫和低溫下的CYm曲線如圖。常溫曲線最低點(diǎn)的通過本例可以看出，用Gm -；st曲線求 解產(chǎn)品跌落沖擊時(shí)的最大加速度，方 法非常簡單。Gm-6t曲線是實(shí)驗(yàn)曲線， 所以，這種解法簡單，結(jié)果可靠。坐標(biāo)：C =3.9，二m =0.22(MPa)=22N/cm2,襯墊的面積與厚度分別為a=GW60 19622= 535GmCHhCG.9 L5(cm不計(jì)襯墊體積的變化，無論溫度是高 還是低，材料的C值和;m值都必須

12、滿 因此，當(dāng)包裝件在低溫下跌落時(shí)，產(chǎn) 品最大加速度為5.2 9080 G5.85可見，按常溫曲線最低點(diǎn)計(jì)算緩沖襯足下式：墊，包裝件不論在高溫下，還是在低Ah535疋5.8510上溫下跌洛都不安全。C WHCm 196 09 mT7.74m 在設(shè)計(jì)緩沖包裝時(shí)，先要確定溫度0.9變化范圍，繪出材料在常溫、高溫和在圖上作直線C =17.74 cm （虛線）， 低溫下的C _;冷曲線，然后根據(jù)具體情此直線與咼溫曲線父于點(diǎn)Bi，與低溫曲線交于點(diǎn)B2。點(diǎn) Bi的坐標(biāo)：C =4.5 ，；m=0.25MPa因此，當(dāng)包裝件在高溫下跌落時(shí)，產(chǎn)品最大加速度為CH4.5X90Gm69 Gh 5.85點(diǎn) B2 的坐標(biāo)：

13、C =5.2, cm =0.29MPa 況選取適當(dāng)?shù)腃值和；冷值，計(jì)算襯墊 的面積與厚度。下面通過例題說明計(jì) 算方法。（注：C =17.74 Cm這條直線表達(dá)的是 什么物理意義呢？表達(dá)的是 W重量的 物體從H的跌落高度沖擊面積為A厚 度為h的緩沖材料的特性）韁沖系數(shù)C例7 產(chǎn)品質(zhì)量m =20kg，產(chǎn)品脆值G =60,設(shè)計(jì)跌落高度H =90cm該產(chǎn)品銷往高溫 和嚴(yán)寒地區(qū)，最高溫度為68，最低溫度為-54。，采用如右圖p =0.035g/cm3的泡沫聚 乙烯對(duì)產(chǎn)品作局部緩沖，試計(jì)算緩沖襯墊的厚度與面積。CH3.9 907.8-45解 本例與上例中的產(chǎn)品、設(shè)計(jì)跌落 高度和所用緩沖材料是相同的。上例按常 溫曲線最低點(diǎn)計(jì)算襯墊面積與厚度雖不安 全，但所取的襯墊體積 Ah =3130cm3卻有 參考價(jià)值。按照這個(gè)襯墊體積在 C_；冷坐 標(biāo)系中所作的直線C =17.74與三條曲線相交，最高點(diǎn)為 B2,我們可以按點(diǎn) B2 重新計(jì)算襯墊面積與厚度。(1)低溫時(shí)的情況在點(diǎn) B2 處，C =5.2，6=0.29MPa =29N/cm,令Gm恰好等于G =60,襯墊面 積與厚度為增加厚度，減小面積，Ah仍為3167棉。(2) 高溫時(shí)的情況直線C =17.74 Cm與高溫曲線交點(diǎn)B1的C =4.5，產(chǎn)品跌落時(shí)的最大加速度為一 CH 4.5x90“Gm5