第二章包装件的流通环境

1、第二章 包装件的流通环境 一、流通环境对包装件的作用和影响 包装件 消费者 搬运 储存装卸 运输 包装件流通包装件流通 包装车间 成品仓库 铁路货场 铁路终点站 货栈 商店 商店 商店 典型的流通过程 外界外界 因素因素 损害包装的原因损害包装的原因 冲击冲击装卸时跌落，滑道或输送带上跌落，包装时滚动，搬运时翻倒、抛掷，车辆在坑洼路装卸时跌落，滑道或输送带上跌落，包装时滚动，搬运时翻倒、抛掷，车辆在坑洼路 面上行驶。面上行驶。 振动振动路基上有规则的缺陷（路轨接缝、沥青剥落），车轮不平衡，结构上的振动。路基上有规则的缺陷（路轨接缝、沥青剥落），车轮不平衡，结构上的振动。 静压力静压力加固拉紧或

2、其它约束力，仓储堆码，铲型起重运输。加固拉紧或其它约束力，仓储堆码，铲型起重运输。 动压力动压力火车转轨，堆垛共振，在滑道或运输带上受其它包装物阻挡。火车转轨，堆垛共振，在滑道或运输带上受其它包装物阻挡。 扎刺扎刺误用钓钩、装卸设备。误用钓钩、装卸设备。 变形变形支撑或起吊不平衡。支撑或起吊不平衡。 升温升温暴晒，高温环境。暴晒，高温环境。 降温降温天寒，运输中未保暖。天寒，运输中未保暖。 低压低压海拔高，飞机机舱未充压。海拔高，飞机机舱未充压。 光照光照日光直接照射，光化学作用。日光直接照射，光化学作用。 水水储存装卸运输时雨淋，船上污水与海水溅淋，潮湿或有水蒸汽环境，由热变冷。储存装卸运输

3、时雨淋，船上污水与海水溅淋，潮湿或有水蒸汽环境，由热变冷。 生物生物微生物、真菌、霉菌、昆虫、鼠害。微生物、真菌、霉菌、昆虫、鼠害。 时间时间材料老化，泄露。材料老化，泄露。 污染污染灰尘、砂粒等外来物，产品渗漏。灰尘、砂粒等外来物，产品渗漏。 盗窃盗窃窃启、偷换。窃启、偷换。 放射性放射性材料放射线污染。材料放射线污染。 流通环境条件流通环境条件 物理因素物理因素生化因素生化因素人为因素人为因素 冲击冲击振动振动压力压力水水 温度、温度、 湿度变化湿度变化 辐射辐射虫害虫害野蛮装卸野蛮装卸偷盗偷盗 一、流通环境对包装件的作用和影响 包装的相容性 对于被保护的内容产品，包装本身是一种小环境，

4、要注意衬垫材料、辅助包装材料等本身的材料特 性，以免引起质量问题 包装的保护性 除了保护产品外，还要保护环境，包装必须严密， 防止泄露和渗透 包装的安全性 包括信息流动的安全性，保证标志、条码的正确 采集和读取 一、流通环境对包装件的作用和影响： 一、流通环境对包装件的作用和影响： 由此可见，包装同环境的关系十分密切。环 境条件对包装的影响是多方面的，有时是十 分严酷的。包装的目的就是要采取一定的技 术措施，有效地克服环境条件的影响，或将 这种影响的程度降低到可以承受的程度。 二、流通环境中的特性分析 流通环境的冲击特性 流通环境的振动特性 流通环境的气象特性 典型 流通 环境 特性 分析 流

5、通环境的冲击特性 流通环境流通环境 中的冲击中的冲击 翻滚翻滚 路面路面 不平不平 运输工具启动运输工具启动 动、转向、变动、转向、变 速、制动速、制动 货物跌落货物跌落 固定固定 不善不善 野蛮野蛮 装卸装卸 流通环境的冲击特性 机械冲击现象是造成包装件受损的重要因素 确定冲击环境就是确定包装件的设计跌落高设计跌落高 度度 装卸作业的冲击特性 运输过程中的冲击 packageWeight (pounds) Type of Handling Suggested Drop Test Heights (inches) 0-20 21-50 one man throwing one man carr

6、ying 42 36 51-250 two men carrying30 251-500 501-1000 light equipment light equipment 24 light equipment 1001-up heavy equipment12 ASTM D-3332 运输方式运输方式包装件质量包装件质量/kg跌落高度跌落高度/mm 公路公路 铁路铁路 空运空运 10 1020 2030 3040 4050 50100 100 800 600 500 400 300 200 100 水运水运 15 1530 3040 4045 4550 50 1000 800 600 500

7、400 300 GB4857.5-84 流通环境的冲击特性 This table describes drop height as a function of package weight and indicates that light packages will fall farther because they can easily be picked up and tossed about. Heavy packages, on the other hand, usually require mechanical handling and therefore will not be d

8、ropped as far. 流通环境的冲击特性 The probability of a package being dropped from a high height is minimal. Most Packages receive many drops at low heights while relatively few receive more than one drop from higher heights. Unitized loads are subjected to fewer and lower drops than individual packages. Most

9、 packages are dropped on their bases. In most studies, base drops have averaged over 50% of the total number of drops. The heavier the package, the lower the drop height. The larger the package, the lower the drop height. Handholds reduce the drop height by lowering the container relative to the flo

10、or during handling. Labels such as fragile and handle with care have some effect, but can be considered minor. 流通环境的冲击特性 由于包装件发生跌落冲击的现象很多，情况 也很复杂，许多研究者企图通过各种试验数 据进行统计分析，研究概率、经验公式等来 描述跌落冲击现象中有关跌落高度、物品重 量、包装尺寸以及跌落次数之间的关系，但 其都是在一定的环境条件下获得，缺少普遍 的规律性，但是可以为合理化运输包装设计 提供一定的参考价值，为下一步的深入探讨 普遍规律创造条件。 目前的经验公式 人

11、工装卸 跌落高度同包装件重量的关系 WH/300 W-包装件重量(kg)，一般W16kg； H-跌落高度(cm)。 流通环境的冲击特性 目前的经验公式 冲击加速度同包装件重量的关系 Gm=W- Gm包装件经受的最大加速度 经验常数，三种类别分别由三类数据 高冲击现象 =801，=0.704 中冲击现象 =203，=0.306 低冲击现象 =53.2，=0.100 流通环境的冲击特性 目前的经验公式 产品脆值与重量之间的经验公式 Gs=102.22W-0.40 式中： Gs产品的脆值 W 产品重量kg 这个公式接近于中冲击现象公式 此外还有书上的图表 流通环境的冲击特性 机械装卸 作业内容作业内

12、容 吊钩速度吊钩速度 （m/minm/min） 冲击加速度冲击加速度 （g g） 起吊上升起吊上升101013130.10.10.150.15 下降时紧急下降时紧急 制动制动 0.90.91.21.2 正常着地正常着地9 913130.50.51.41.4 快速着地快速着地 （离地（离地1010 90cm90cm） 1.01.07.57.5 起重机作业冲击加速度起重机作业冲击加速度 流通环境的冲击特性 机械装卸 叉车作业冲击加速度叉车作业冲击加速度 上下上下左右左右前后前后 行驶中的振行驶中的振 动动6 67km/h7km/h 铺修路铺修路 非铺修路非铺修路 0.20.21.31.3 0.60

13、.61.61.6 0.20.20.30.3 0.30.30.40.4 0.10.10.20.2 货叉货叉 上升开始上升开始 下降开始下降开始 下降停止下降停止 由由30cm30cm高度高度 落下落下 1.71.7 0.20.2 0.40.41.01.0 3 34 4 0.10.10.20.2 0.30.3 0.40.40.80.8 0.60.61.11.1 倾斜动作（前、后倾）倾斜动作（前、后倾） 1.21.21.91.9 流通环境的冲击特性 结论 影响装卸冲击加速度的相关因素：影响装卸冲击加速度的相关因素： 作业内容（起重机、叉车的不同作业），作业内容（起重机、叉车的不同作业）， 装卸速度，

14、装卸速度， 货物重量，货物重量， 包装件体积，包装件体积， 装卸方式，装卸方式， 跌落高度。跌落高度。 返回 流通环境的冲击特性 运输过程中的冲击 汽车运输汽车运输 路面状况柏油路，土路，碎石路等； 车辆的起动、制动， 装载稳定性； 运行速度； 货物重量。 流通环境的冲击特性 货车底板上面货车底板上面托盘上面托盘上面装货最上层装货最上层 左右左右 前后前后 上下上下 0.90.9 1.51.5 1.31.3 1.51.5 1.51.5 9.59.5 9.09.0 6.06.0 货车行驶时底板上面、托盘上货车行驶时底板上面、托盘上 面、装货上层的冲击值面、装货上层的冲击值G 流通环境的冲击特性

15、运输过程中的冲击 火车运输 火车车轮驶过钢轨接缝处产生的垂直冲击 车厢连挂编组作业和启动时产生的水平冲击， 这种瞬态冲击是铁路运输是造成包装件损伤最 严重的因素 编组的撞击现象产生很高的冲击加速度 流通环境的冲击特性 运输过程中的冲击 火车运输 垂直冲击钢轨接缝 水平冲击 挂钩撞合车辆挂接速度 车辆牵引装置缓冲性能 货物重量 货物堆码高度及满载度 流通环境的冲击特性 流通环境的冲击特性 运输种运输种 类类 运行情况运行情况 最大加速度（最大加速度（g g） 上下上下左右左右前后前后 铁路货铁路货 车车 运行中运行中30-30- 60km/h60km/h 轨道上轨道上 轨道接头轨道接头 处处 0

16、.10.10.40.4 0.20.20.60.6 0.10.10.20.20.10.10.20.2 一般起动和停车一般起动和停车 0.10.10.50.5 急刹车急刹车 0.60.60.90.9 0.10.10.80.81.51.51.61.6 紧急刹车紧急刹车2 21 1 3 34 4 减速减速0.60.61.71.70.20.21.01.00.20.20.50.5 货车编组挂联货车编组挂联 0.50.50.80.80.10.10.20.2 1.01.02.62.6 汽车汽车 运行中运行中 3040km/h3040km/h 铺修路铺修路 非铺修路非铺修路 0.20.20.90.9 1 13

17、3 0.10.10.20.2 0.40.41.01.0 0.10.10.20.2 0.50.51.51.5 越过越过2cm2cm高障碍高障碍1.61.62.52.51.01.02.42.41.11.12.32.3 以以353540km/h40km/h车速刹车车速刹车 0.20.20.70.7 0.60.60.70.7 以以505060km/h60km/h车速刹车车速刹车 0.20.2 0.30.30.70.70.80.8 流通环境的冲击特性 A AB BC CD DE E平均平均 连挂速度连挂速度km/hkm/h5.55.5 5.75.75.75.75.65.66.96.9 5.885.88

18、货车底板面货车底板面 左右左右 前后前后 上下上下 0.40.4 1.61.6 0.80.8 0.60.6 1.51.5 0.60.6 0.70.7 1.71.7 0.70.7 0.40.4 1.51.5 0.60.6 0.50.5 2.12.1 0.90.9 0.40.4 1.71.7 0.70.7 托盘上面托盘上面 左右左右 前后前后 上下上下 0.80.8 1.71.7 0.80.8 0.40.4 1.41.4 0.70.7 0.30.3 1.71.7 1.11.1 0.40.4 1.41.4 0.80.8 0.60.6 2.02.0 1.51.5 0.50.5 1.61.6 1.01.

19、0 装货最上层装货最上层 左右左右 前后前后 上下上下 4.54.5 5.95.9 6.06.0 5.35.3 2.42.4 7.07.0 4.34.3 2.92.9 4.54.5 4.44.4 4.34.3 6.06.0 货车连挂时的冲击加速度货车连挂时的冲击加速度 流通环境的冲击特性 运输过程中的冲击 飞机运输 当飞机实施空运作业时，其冲击现象主要产生 在飞机起飞、降落条件下或飞行途中遇到恶劣 气候 冲击加速度的数值大小取决于飞机类型及操作 水平 飞行中最严重的动态载荷是在恶劣天气时产生 的乱流状态下的冲击现象，这种状态下的动态 载荷与一般瞬态冲击载荷不同，持续时间长， 由于载荷的叠加效应

20、，可能会产生较大的加速 度幅值 流通环境的冲击特性 运输过程中的冲击 飞机运输 起降过程 机种 风力风向，风速 最大加速度 可达14g 载重 驾驶技术 流通环境的冲击特性 运输过程中的冲击 船舶运输 以轮船进行海运作业，货物受冲击的情况将与水 域、气象条件、船舶类型、物品装载状态等直接 相关。在正常的海运过程中，除了在货物装卸作 业中易发生冲击载荷外，一般来说海上货物运输 经受的冲击力并不严重，其实数值相对较小 返回 流通环境中的振动 发动机发动机 固有振动固有振动 减震弹减震弹 簧性能簧性能 流通环境流通环境 中的振动中的振动 路面不平路面不平 铁轨接缝铁轨接缝 风浪风浪 气流气流 行驶速度

21、行驶速度 载重量载重量 流通环境中的振动特性 振动是包装件在流通过程中受到的主要危害 之一 包装件在流通中遭受的振动情况十分复杂， 它随运输工具（车、船、飞机）、运输环境 （路面、波浪、气流）、包装件本身结构状 态（材质、尺寸、固有频率等）以及装载情 况的变化而变化 大多数参量随时间变化为非确定因素，因此 运输过程中的振动几乎都是随即的 流通环境中的振动特性 重要参数频率，加速度； 影响因素运输工具、运输环境状况、包 装结构、装载量等； 包装件的振动复合的随机振动 流通环境中的振动特性 汽车运输中的振动 0.1 00.1 0.001 0.0001 0.00001 1 10100 曲曲线线A A

22、 曲曲线线B B 曲曲线线C C 曲曲线线D D 频频率率H Hz z 功功 率率 谱谱 密密 度度 g2/Hz 所示的频谱图描绘了两种车型在不同载荷下以时速88.5千米行驶在某高 速公路上时的振动情况。 曲线A和B：装载9072kg和18144kg货物的弹簧减振汽车的振动情况 曲线C和D：装载2268kg和8165kg货物的空气减振汽车的振动情况 流通环境中的振动特性 汽车运输中的振动 图中所示为一种典型的功率谱密度曲线。横坐标为振动 频率，纵坐标为功率谱密度，其单位分别为Hz和g2/Hz。 功率谱密度的物理意义在于可以看出不同频率范围上振 动能量的分布情况。由于功率谱密度函数同时包括随机

23、过程的频率成分和振动幅值成分的信息，在评价汽车在 行驶中对包装件作用时具有极重要的实际意义。 0.00001 频率 0.01 0.001 0.0001 110100 0.1 功率谱密度Hzg / 2 Hz 0.00001 频率 0.01 0.001 0.0001 110100 0.1 功率谱密度 0.00001 频率 0.01 0.001 0.0001 110100 0.1 功率谱密度Hzg / 2 Hz 流通环境中的振动特性 Figure Typical source of truck-bed vibrations 汽车运输中的振动 流通环境中的振动特性 汽车运输中的振动 In stack

24、resonance, the entire stack is bouncing, creating a destructive condition 流通环境中的振动特性 火车运输中的振动 火车行驶中的振动与汽车相比有明显的差别，主 要原因在于火车是在钢轨上运行的，所以火车振 动存在一个周期性强迫振动，这是由钢轨的接缝 引起的，而汽车振动受到路面状况的影响，可以 说是一种随机载荷引起的 当火车以120km/h速度行驶时，如果形成的强迫 振动输入频率为20Hz左右，则很容易出现共振， 从而加剧车体的摇晃和跳动 流通环境中的振动特性 运输种类运输种类 运行情况运行情况 最大加速度（最大加速度（g g

25、） 上下上下左右左右 前后前后 铁路货车铁路货车 运行时的振动运行时的振动 303060km/h60km/h 0.20.20.60.6 0.10.10.20.20.10.10.20.2 减速时的振动减速时的振动0.60.61.71.7 0.20.21.21.20.20.20.50.5 汽车汽车 一般公路一般公路 2020 40km/h40km/h 良好路面良好路面0.40.40.70.70.10.10.20.20.10.10.20.2 不良路面不良路面 1.31.32.42.4 0.40.41.01.0 0.50.51.51.5 铺装公路铺装公路 5050 100km/h100km/h 满载满

26、载 0.60.61.01.00.20.20.50.5 0.10.10.40.4 空载空载1.01.01.61.60.60.61.41.40.20.20.90.9 铁路公路运输时产生的振动铁路公路运输时产生的振动 流通环境中的振动特性 飞机运输中的振动 发动机振动对飞机结构的激振 沿飞机结构外部的气流扰动引起的激振 由于飞机的机动飞行以及着陆滑行时引起的振动 总的来说，发动机的类型及工作状态，通常具有 高频振动的特点，且振动加速度稳定，数值较小 在稳定飞行阶段，各种飞机的频率范围在 1001000Hz 流通环境中的振动特性 发动机启动发动机启动 0.450.450.10.10.20.20.040

27、.040.040.040.060.06空载空载 滑行滑行 0.380.380.050.050.030.03 空载空载 飞行飞行 0.360.360.100.100.040.040.290.29 0.160.16 0.170.17 装载装载 转弯盘旋转弯盘旋 0.600.600.080.080.030.030.190.190.150.150.170.17 装载装载 垂直垂直 （g g） 纵向纵向 （g g） 横向横向 （g g） 垂直垂直 （g g） 纵向纵向 （g g） 横向横向 （g g） 着陆着陆0.400.400.140.140.180.180.160.160.150.15 空载空载 机

28、型机型 振动量振动量 飞行振动加速度测量实例飞行振动加速度测量实例 0.40 流通环境中的振动特性 船舶运输中的振动 航行中的船舶是个自由弹性体，当受到外部干扰 时，会产生一个或若干个调谐共振，其外部激励 来自： 柴油机的振动； 螺旋桨与主传动轴系的转动不平衡力； 其他辅机的振动 在正常航行时，平静的海面上轮船只出现低强度 的振动，即低频振动，振动加速度相对较小，对 运输包装件造成共振破坏的可能性很小，海浪引 起的低频振动为0.030.2Hz 流通环境中的振动特性 频率（频率（HzHz）加速度（加速度（m/sm/s2 2） 上下上下左右左右前后前后上下上下左右左右前后前后 机机 舱舱 1717

29、9595 3535 128128 49.549.5 0.170.17 8.28.2 0.110.11 3 3 0.030.03 尾甲板尾甲板 21219595 3030 132132 4343 148148 0.10.1 2.82.8 0.020.02 2.22.2 0.020.02 0.040.04 前前 舱舱 2121 145145 3535 153153 3131 121121 0.020.02 0.250.25 0.010.01 4 42.12.1 0.0030.003 0.0140.014 后后 舱舱 4141 207207 1212 153153 45454848 0.010.01

30、 0.740.74 0.010.01 1.71.7 0.0060.006 0.0070.007 货船振动数据货船振动数据 流通环境中的振动特性 三种不同运输方式的随机振动功率谱密度PSD曲线 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1101001000 频率频率 HzHz 功率谱密度 g功率谱密度 g2 2/Hz/Hz 公路运输公路运输 铁路运输铁路运输 空运空运 流通环境中的振动特性 公路运输铁路运输空运 频率 Hz 强度 g2/Hz 频率 Hz 强度 g2/Hz 频率 Hz 强度 g2/Hz 10.0000510.0000120.0002 40.0120.001120.

31、01 160.01500.0011000.01 400.001900.00043000.00001 800.0012000.00001 2000.00001 加速度 均方根 g rms 0.520.291.09 流通环境中的振动特性 中国地区典型随机振动功率谱密度PSD曲线 曲线A，载重量小于1,000kg； 曲线B，载重量1,000kg； 曲线C， 载重量1,500kg； 曲线D， 载重量4,500kg 随机振动随机振动PSD曲线曲线 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 110100 频率频率 Hz 功率谱密度功率谱密度 g2/Hz 曲线A曲线A 曲线B曲线B 曲线C

32、曲线C 曲线D曲线D 流通环境中的振动特性 曲线A曲线B曲线C曲线D 频率 Hz 功率 谱密度 g2/Hz 频 率 H z 功率 谱密度 g2/Hz 频 率 H z 功率 谱密度 g2/Hz 频 率 H z 功率 谱密度 g2/Hz 0.6360.0001870.6360.000220.6360.0004980.6360.000498 1.910.001312.540.00542.540.01122.540.0112 2.540.001283.180.005343.810.01243.810.0124 9.549.94E-0510.20.0001358.260.001426.360.00191

33、 12.10.00040513.40.000185140.0041710.20.00172 20.37.97E-0515.96.45E-05210.0044314.60.01355 23.50.00012422.90.0012933.70.00039217.20.00211 34.33.36E-0526.70.00031357.20.000682210.00443 66.80.0011237.50.0006971010.0004011004.34E-05 1036.29E-0557.90.00023 87.80.0068 1020.00152 加速度均方根 g rms 0.180.380.460.38 流通环境中的振动特性 振动性碰撞 如汽车行驶途中，未捆绑好的物品连续地间断性 跳离车厢底板等 首次冲击脉冲结束后，将发生第二