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文档简介

1、第2章 木箱的设计木包装是木制包装箱、托盘、底盘等一类容器的总称,广泛应用于运输包装。木托盘 免检疫免熏蒸木箱(出口) 木箱 1阳山书屋 重型机械用包装箱 军用木箱 胶合板箱举例: 底盘2阳山书屋第1节 木包装概述1.优缺点: 良好的抗压和抗弯强度; 有较好的可挠性,因而具有天然的缓冲能力和减振能力; 耐潮、耐磨、耐破; 良好的可加工性; 便于回收和再生利用; 成本较低; 资源贫乏生态危机节木、代木; 空箱的重量和体积太大,不便运输; 出口木包装受国外立法的限制;3阳山书屋2.木包装的种类普通木箱:200kg, 板式结构,人工装卸,考虑手柄、手孔,不必考虑滑木、绳口及插口等结构;滑木箱: 15

2、00kg, 机械起吊,必须设置滑木;底盘: 适应于塔、罐等大型机械设备;5006000kg;托盘: 集合包装工具;胶合木箱:由胶合板及框档组合而成,自重轻,外观整洁的小型包装箱,用于空运。4阳山书屋3.木包装的设计要素产品因素:形状、重量、尺寸、强度、刚度、耐候性(耐水、耐潮、耐微生物)、品质、价格等;环境因素经济因素:包装的造价和运价; 造价:材料费用、工时费用、管理费用及配套费用。 降低运价:尽可能缩小包装箱体积,节约运输空间; 使包装箱具备一定的堆码强度和顶部负载 强度,使运输空间充分利用。5阳山书屋第2节 箱用木材树种:针叶树:各种松木; 阔叶树:桦木、栗木 和山毛榉;质量指标: 密度

3、和硬度:单位体积的质量。阔叶树密度大,强度高,干燥和加工困难;针叶树密度小,易于切削加工,适用于包装。 含水率:木材中所含水分的重量占烘干重量的百分率。 影响尺寸稳定性,控制在20%为宜。 干缩率:木材的含水率从饱和到烘干时,其尺寸随含水率降低而缩小 的百分率。因方向而异。横向:弦向收缩大于径向; 弦向:径向:纤维方向(纵向)的收缩比=10:5:0.5.1.树种与品质特性6阳山书屋2.木材的缺陷 木节:硬、脆,降低木材强度, 容易变形; 斜纹:降低木材的纵向强度; 裂缝:破坏木材的整体性; 夹皮、虫眼3.木材的试验强度 顺纹拉伸、弯曲和压缩试验测出 各种强度极限称为试验强度,用 表示。试样为小

4、尺寸、静载试验。结果:顺纹抗压强度抗拉强度; 抗弯强度介于两者之间。 强度随承载时间增加而减小;长期强度为初始强度的3040; 温度愈高,含水率愈大 (在纤维饱和点以下),木材的强度愈低。7阳山书屋4.木材的许用应力强度降低系数K1小尺寸的试样不能完全反映木材的强度; 木材的实际尺寸设计尺寸(加工误差,干燥收缩);对试验强度取一个安全系数K10.75。冲击载荷系数K2试样承受的是静载荷,木箱起吊和运输时的载荷为 动载荷, K20.30.35。 木材缺陷系数K3(1)木节。先测木节直径,计算它与板宽的比值,根据下表取K3的值。(2)斜纹。先测斜纹的倾斜度x/c。然后根据下表取K3的值。 如果木材

5、上既有木节,又有斜纹,先要比较两者的大小,然后按影响大的一个因素取的值,不可将两个系数连乘。 8阳山书屋承载时间系数K4包装用木箱的承载时间较短,K4 =1 9阳山书屋5.木材的选用(1)保证性能的同时,还要求货源充足,价格便宜;(2)要求它的抗劈力和握钉力较好;(2)含水率原则上应在20以下;(3)斜纹倾斜度在110以下,木节直径在材宽的13以下,钉钉部位及两端不应有木节。用作应力构件的木材,其钝棱及带有树皮的大小不得超过厚度的12,在材宽方向不得超过2cm。板材上不能有1.2cm以上的木节孔、虫眼、死节和漏节。 10阳山书屋6.塑木材料(1)概念:以塑料、木粉或其他植物纤维为主料,加入添加

6、剂,经挤出或热成型制得。(2)特点:耐用、有类似木质的外观,比塑料硬度高; 具有优良的物理性能,比木材稳定性好; 色彩丰富; 易于成型; 有类似木材的二次加工性能; 不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小,不吸湿变形; 能重复使用或回收再利用。 韧性低于母体材料,加工设备能耗较大。(3)应用前景:塑木复合建材 运输包装 11阳山书屋第3节 木箱构件的受力分析(板书讲解)木箱的构件,按受力特点,分为梁、柱和桁架三类。一.梁抗弯模量强度条件12阳山书屋二.柱(滑木箱中的立挡和框架箱的立柱)短柱:长柱(压杆):压杆的稳定性木箱压杆的许用压力公式: 为压杆失稳方向的厚度; L为压杆长度。13阳山书屋许用压

7、力曲线的作用1.对压杆作稳定校核;2.确定压杆的截面尺寸14阳山书屋三.桁架(木箱中的框架)15阳山书屋 (1)以每个节点为研究对象,画受力图。(2)以每个节点为原点取一个直角坐标系xy,并对每个节点列出平面汇交力系的两个平衡方程: X、Y是同一节点上的各力在x轴和y轴上的投影。(3)从只含两个未知量的节点入手,依次求解各节点上的力系得各杆内力。 16阳山书屋第4节 滑木箱一.滑木箱结构滑木箱是中型木箱: 内装物质量:1501500kg; 外尺寸长、宽、高之和7m; 宽、高1.5m; 机械产品包装,小件货物的集装。 端木17阳山书屋二.滑木箱尺寸1.内尺寸 表示辅助立柱的厚度 表示枕木厚度;表

8、示横梁厚度;2.外尺寸表示端板厚度;表示端挡厚度; 表示侧板厚度;表示侧挡厚度; 表示顶板厚度;表示底板厚度;表示滑木厚度;表示辅助滑木的厚度。 18阳山书屋三.滑木箱的箱挡布置侧面箱挡布置要求:两端侧挡中心到端面的距离20cm。 相邻两侧挡的中心间距120cm。 斜挡的倾角在3555之间,最好为45。 19阳山书屋箱的内宽与内高均小于100cm时只设边立档和上横挡。箱内宽超过100cm时要增设中立挡。箱内高超过100cm时,可设斜挡,但倾角不得超过55,超过需增设水平加强材。对端面箱挡布置的要求:20阳山书屋四.滑木箱的起吊强度内装物重量直接作用在枕木上,由枕木传递给滑木,再由滑木通过侧挡的

9、拉力促使侧板产生弯曲变形; 起吊用的绳索还在箱顶两侧对横梁产生水平方向的挤压力,所以滑木箱起吊时横梁起着支撑两个侧面的作用。决定横梁截面尺寸的主要因素是堆码载荷,故只讨论枕木、滑木和侧板的强度。 1枕木的强度(滑木箱与框架木箱计算方法相同) 21阳山书屋22阳山书屋2.滑木与侧板的强度滑木+侧板+侧挡=整体,共同承受由枕木传递过来的弯曲载荷组合体的强度超静定问题。侧挡多求解复杂。日本的简化方法:内装物重量均匀分布在滑木上,再通过滑木平均作用在各个侧挡上,不考虑滑木与侧板的共同变形,分别计算两者的承载能力,并将两者承载能力之和当成这个组合体的承载能力,据此校核这个组合体的抗弯强度。23阳山书屋2

10、4阳山书屋五.滑木箱的堆码强度承压构件:顶板、横梁、侧挡和辅助立柱。当顶板上堆放小尺寸货物时,其压力要通过横梁传递给两个侧面;当上部货物尺寸很大时,其压力主要落在两个侧面上。因此,在分析滑木箱的强度时,将横梁承受的压力称为顶盖载荷,其载荷集度取3.923KPa;将侧挡和辅助立柱承受的压力称为堆码载荷,其载荷集度取9.807Kpa。1.横梁的强度 简化为受均布载荷的简支梁。 2侧挡与辅助立柱的强度 简化为受压柱。25阳山书屋横梁截面尺寸确定26阳山书屋六.滑木箱的构件尺寸1.底座 滑木、辅助滑木、端木及底板的截面尺寸按表86的规定选用; 枕木强度计算根数和截面尺寸; 当底座宽度超过100cm时,

11、增加一根尺寸相同的中间滑木; 挂绳口尺寸原则上为15cm,或取滑木长的l0以下; 底座下设置叉孔,叉孔中心间距a应70cm,叉孔宽度b应30cm, 叉孔高度h应4.5cm。叉孔是用辅助滑木构成的,因此要按叉孔尺寸确定辅助滑木的长度与厚度。2.侧面结构:查表或图3.端面结构:查表或图4.顶盖:横梁强度计算,按表确定截面尺寸。 27阳山书屋七.滑木箱的制箱1.钢钉:普通圆钉(GB350-64) 2.钉钉: 滑木箱的强度与钉钉的质量关系极大钉钉的质量取决于钉长、用钉数量、钉距和钉的布置。钉长为板厚的3倍。3.螺栓联结: 端木厚度4.5cm,用直径9mm的螺栓紧固在滑木上。 枕木厚度6cm,用直径9m

12、m的螺栓紧固; 枕木宽度15cm,两端各用两个螺栓,但与中间滑木的联结可以只用一个。 4.预制与组装: 预制成5个部件:底座、两个端面和两个侧面,然后运到装箱现场组装。将两个端面分别钉在底座上,再将两个侧面分别钉在底座和两个端面上,最后钉横梁和顶板。 28阳山书屋29阳山书屋30阳山书屋31阳山书屋32阳山书屋滑木箱设计举例33阳山书屋第5节 框架木箱一.框架木箱结构框架木箱属大型木箱: 框架木箱的外长15m; 外宽5m; 外高5m; 内装物质量:500kg-60t; 包装机械产品,或集装小件货物。 34阳山书屋1.框架木箱的组成 由底座、两个侧面、两个端面及顶盖组成的。(同滑木箱) 2.框架

13、木箱与滑木箱在结构上的区别: 框架木箱的侧面和端面为桁架结构,箱板为立板; 框架木箱箱板在外,骨架全都布置在箱内; 框架木箱组装时是先将两个侧面安装在底座上,再将两个端面安装在底座和两个侧面上,最后装钉顶盖。35阳山书屋二.框架木箱的尺寸1.内尺寸 2.外尺寸表示端面立柱厚度;表示端板厚度; 表示侧面立柱的厚度;表示侧板厚度 ;表示辅助立柱的厚度 表示顶板厚度;表示底板厚度;表示滑木厚度;表示辅助滑木厚度。36阳山书屋三.框架结构形式选择框架结构形式的基本要求:相邻立柱的中心间距120cm;斜撑倾角在3545之间。 37阳山书屋38阳山书屋四.框架木箱的起吊强度 起吊时的受力分析: 内装物重量

14、直接作用于枕木,通过枕木传递给两外侧滑木和两个侧面框架; 绳索还对箱顶产生横向水平挤压力,使横梁成为压杆,使上框木产生弯曲变形。1.枕木的强度(梁) 例题见板书2.有斜撑侧面框架的强度(平面桁架 ) 假设: 所有节点都是光滑铰链; 各杆轴线都通过铰链中心; 所有载荷都作用在节点上; 不计各杆自重,它们都是二力杆。 39阳山书屋40阳山书屋3.无斜撑侧面框架的强度 将滑木、上框木、下框木一起作为弯曲构件,简化为一根梁。这根梁的抗弯截面模量是这些构件的抗弯截面模量之和。41阳山书屋五.框架木箱的堆码强度1.横梁的强度 按受均布载荷的梁计算强度;2.梁承的强度 载荷:横梁端作用在梁承中间的力,按受集

15、中载荷的简支梁计算; 3.立柱的强度 按压杆计算稳定性;分析与滑木箱相同,但其截面尺寸的选定比滑木箱繁琐,原因是:框架木箱的堆码载荷集度不是常量,而是按照内装物重量规定的;框架木箱侧面为立板,立柱厚度不但包括辅助立柱,而且还包括箱板厚度。 42阳山书屋六.框架木箱的构件尺寸1.底座 滑木、辅助滑木、端木及底板的截面尺寸按表8-10选用; 枕木强度计算根数和截面尺寸; 当底座宽度超过120cm时,增加一根尺寸相同的中间滑木; 辅助滑木的宽度为滑木宽度的80%以上,底板宽度12cm以上。2.侧面结构:查表或图 梁撑的截面尺寸:强度计算,若横梁长度超过180cm,应沿纵向中心布置 梁撑,其宽度为4cm,厚度为横梁厚度2/33.端面结构:查表或图 4.顶盖:横梁强度计算,按表确定截面尺寸。 43阳山书屋七、框架木箱的防水通风及箱内产品固定防潮:产品衬以防水材

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