第七章 木箱的设计

1、第七章 木箱的设计71 木箱概述n一、材料q质量指标：容重，含水率，干缩率，变形方向差异q包装用木材选择n阔叶树材容重大，强度高，干燥加工困难n针叶树材容重小，易于加工，适于包装n主要受力构件（木，方，梁，柱）以落叶松，马尾松，榆木为主，不可采用带缺陷的材料（活节，死结，裂缝等）作为受力构件71 木箱概述n一、材料q代木材料n胶合板n纤维板n刨花板n钙塑瓦楞板n竹编胶合板71 木箱概述n二、木箱结构q按产品储运要求n封闭箱n花格箱n胶合板箱71 木箱概述n二、木箱结构q按产品重量n普通木箱：200kg以下，综合尺寸2600mm以下n滑木箱：2001500kgn框架木箱：1500020000kg

2、q按组装方式n用钉组装n螺栓组装n其他连接件71 木箱概述n三、注意事项q尺寸规定n硬质直方体运输包装尺寸系列n通用集装箱最小内部尺寸等标准规定n机车界限尺寸机电产品包装通用技术条件中的超限规定q重心要求：居中，偏下q箱面标志q辅助材料的使用72 木箱设计基本规定n一、木材的许用强度q由于试验条件、树种、产地、树龄等的不同，木材在实际使用时不可能达到试验条件下的理想状态（无缺陷、静态负荷等），所以必须考虑了安全系数后才能作为实际使用时的设计依据。 木材的许用强度 Mpa(kgf/cm2) 抗弯强度 顺纹抗压强度 顺纹抗拉强度径向 弦向11.0(112) 8.04(82) 7.0(71) 14.

3、0(143)72 木箱设计基本规定n一、木材的许用强度72 木箱设计基本规定n二、顶盖载荷和堆码载荷q顶盖载荷n顶盖载荷主要由横梁等顶盖构件来承受n按500kgf/m2载荷设计的横梁已很少发生损坏n在GB5398-85大型运输包装件试验方法中规定顶盖载荷为500kgf/m2 72 木箱设计基本规定n二、顶盖载荷和堆码载荷q堆码载荷n堆码载荷主要由侧面的框架结构来承受 n堆码载荷值是用来确定立柱等构件尺寸大小的 堆码载荷 内装物质量 （kg） 堆码载荷 KPa(kgf/m2) 5000 10.0（1020） 500010000 15.0（1530） 10000 20.0（2040）73 木箱结构

4、设计n一、木箱结构73 木箱结构设计n一、底座结构73 木箱结构设计n一、底座结构q底座是滑木箱的底面，起安装侧面和端面及支撑内装物的作用 q底座不是唯一的承重构件，所以在未装侧面和端面时，不能对底座进行起吊作业 q底座的主要承重构件是滑木和枕木 73 木箱结构设计n一、底座q滑木q辅助滑木q枕木q端木q底板滑木n受力q弯曲构件：在用绳索起吊时，以起吊点为支点的简支梁 fb= qfb木材许用抗弯强度(112kgf/cm2)qM滑木弯矩（kgfcm）qZ滑木截面惯性矩（cm3）qW内装物重量(kgf)qL滑木长（cm）qb滑木总宽（cm）qh滑木厚度（cm） WL 221WL83WLM= =1b

5、h4bh6Z滑木n受力q拉伸构件在用绳索起吊时，把滑木看成侧面桁架的下弦材，内装物载荷由滑木和侧框架共同承担桁架结构用木材做的桥梁桁架，其骨架是用螺栓及联结用金属配件组装起来的。而框架木箱的侧面，其骨架是用很多钉子钉在侧板上组装起来的。因此，把这骨架看作具有几乎相同强度的桥梁结构 滑木n受力q桁架结构n在骨架的各个构件上有压缩或拉伸的内力在起作用，作为整体发挥桁架的强度，所以作为下弦材的滑木，其尺寸可以较小 滑木n安装q滑木的数量n滑木一般应均匀排布，且中心间隔不大于100cm，当超过规定间隔时，中间要增加一根相同截面尺寸的滑木 q滑木的安装n滑木端部不得突出箱外 ，无辅助滑木时，滑木两端距底

6、面高度二分之一处应制成5565的斜角 滑木n安装q滑木的对接n滑木最好是用一根整木，但是如果截面为7.57.5cm以上，而又没有长料时，滑木可以对接，但对接的位置不要在长度的中心处，而且个滑木的对接位置要左右错开 辅助滑木n不作为应力构件，起调节重心作用n宽度为滑木宽的80以上 n厚度主要是从便于挂绳索或易于插入叉车的货叉考虑 枕木n枕木是横向搭在滑木上安装的，起联结滑木及支承内装物、固定内装物作用，其截面尺寸由外侧滑木的内间隔、内装物重量及形状来决定 q承受均布载荷的枕木 W内装物重量（kgf） b枕木的总宽度（cm） h枕木的厚度（cm） fb木材许用抗弯强度（112kgf/cm2） L外

7、侧滑木内间隔（cm） 2b4bh fW=3L枕木n承受中央集中载荷的枕木2b2bh fW=3LW内装物重量（kgf） b枕木的总宽度（cm）h枕木的厚度（cm） fb木材许用抗弯强度（112kgf/cm)L枕木长度（cm）枕木n承受两点集中载荷的枕木qa点弯矩qb点弯矩 q当l1l2时，MaMb ，均布载荷与最大弯矩比值： 1/2W 1/2W a bL 211(1)2llWlMal 212(1)2llWlMbl )2 1214(llMdlMl la当l1=l2=l0时，上式可简化为： 04MdlMla枕木n当有中间滑木时，枕木的承载 q当滑木的内间隔大于100cm时，为改善枕木的负载情况，提高

8、箱体结构的强度和刚度，应在两滑木之间加设第三根滑木，即中间滑木 q中间滑木的载荷：2b2bh fW=3L b中间滑木的总宽度cmh中间滑木的厚度cm fb滑木的许用弯曲强度（112kgf/cm2）L滑木的中心间距cm枕木n求枕木根数的计算方法总结n先设枕木的尺寸，再求得该尺寸枕木在均布载荷情况下的许用弯曲载荷Wn再求均布载荷的许用弯曲载荷的倍数nn将a, b的数据相乘，得到两点集中载荷时，一根枕木的许用弯曲载荷P=nW。n当有中间滑木时，计算中间滑木的许用弯曲载荷Wn最后求得枕木根数NG-WN=P端木n横向连接滑木的构件，在其上安装端板 n端木所受的载荷比滑木小得多，尺寸也比滑木小 n端木主要

9、作为组装底座和端面的连接构件考虑，其安装是从滑木的二端让出端板厚的距离 n用螺栓紧固在滑木上 底板n底板不作为受力构件，只起加强底座、防止底座歪斜、变形的作用，并能密封防水 n为了通风和排水，底板之间可以留有0.51.0cm的间隙，或不留间隙，但在不与内装物接触的部位开四个直径为1.2cm的孔 73 木箱结构设计n二、侧面结构q侧面结构由侧档、斜档、辅助立柱及侧板构成 q主要受力构件是侧档和辅助立柱 q受力情况分析:n与滑木共同承受内装物重量引起的弯矩n立柱、侧档、侧板联成一体，承受堆码载荷的作用。n斜档在装卸时承受拉伸载荷的作用。 73 木箱结构设计n二、侧面结构q侧档与辅助立柱构成一体承受

10、堆码载荷，因而是受压构件。受压构件的受力情况按压杆进行设计q沿轴线方向受压缩载荷的直杆称为柱，柱有长柱、中柱和短柱之分 长柱：25.246 中柱： 625.2 短柱： 6 fc为顺纹抗压强度： fc=7.0Mpa=71kgf/cm22298fcfkffkc2)(001775. 01tlffck73 木箱结构设计n二、侧面结构q堆码载荷的大小在设计基本条件中已作了规范 2/)2kgfcmcmcmP堆码载荷（箱的外宽（侧面立柱的中心间隔（A Pfk立柱、辅助立柱和侧板所需截面积 73 木箱结构设计n二、侧面结构q侧面结构形式是随着箱的长度而变化的 q斜档的角度最好在3555的范围内 q侧档的中心间

11、距通常小于120cmq辅助立柱安装在侧板的内侧，其加强侧档及支撑梁承的作用 73 木箱结构设计n三、顶盖结构q顶盖安装在侧面和端面之上q其主要受力构件是横梁q起承受顶盖载荷的作用，和承受起吊时绳索夹持所施加的压力 q当横梁承受顶盖载荷作用时，根据前面的设计基本规定，按500kgf/m2载荷设计 q横梁可以按弯曲构件进行设计 73 木箱结构设计n三、顶盖结构q横梁的受力n堆码载荷 横梁受到均布载荷的作用 22120.0375bl lbhf b横梁的总宽度cm h横梁的厚度cm l横梁的长度cm fb横梁的许用抗弯强度112kgf/cm273 木箱结构设计n三、顶盖结构q横梁的受力n不堆码n对于储

12、运过程中不堆码的木箱，横梁主要是承受绳索起吊时对它的压缩载荷，所以横梁此时是作为压缩构件考虑，它相当于柱的作用，其受力情况按柱进行分析qPk=AfkP Pk横梁能够承受的压缩载荷kgf/cm2 A横梁的截面积cm2 fk横梁的顺纹抗压强度kgf/cm2 P两根绳索起吊时一根绳索施于横梁的最大压缩载荷（按内装物重量的1/4计）73 木箱结构设计n三、顶盖结构q顶板n顶板顺箱长方向铺设。顶板不作为主要受力构件n它必须能承受在上面堆放小型货物的载荷强度，在承受起吊绳索的压缩载荷时，也能部分承担绳索水平方向的压缩力n所以顶板的厚度根据内装物重量和木箱的宽度而定 73 木箱结构设计n组装方法73 木箱结构设计n固定方法q固定是为了是内装物不因运输即装卸中的振动、冲击及货物倾斜而移位、滚动，同时根据产品的形状及坚固程度，适当分散其固定面及支承面的载荷，以便防止造成产品损伤而采取的措施 73 木箱结构设计n固定方法q螺栓固定当产品的底部有螺栓孔时，可以用螺栓把产品紧紧地安装在外包装容器的基础上。螺栓孔所在位置必须是设在底座的受力构件上，如滑木、枕木上，而不能单独设在底板上