包裝運輸緩沖結構設計例題

1、例1 16 1 產(chǎn)品質(zhì)量m =度 h = 6.84cm。20kg，脆值G = 50,設計跌落高(2)按局部緩沖計算度H二60cm產(chǎn)品立方形，每面襯墊面積為產(chǎn)品面積的1/3，面積1420cm。(1)采用全面緩沖, 故A = 473cm，襯墊最大應力為試從圖中選用緩沖材料并計算襯GWm T50 20 9.80.207473墊厚度。(2)按產(chǎn)品面積的1/3（MPa作局部緩沖。試從圖中選用緩沖圖中與這個產(chǎn)品匹配的是泡沫聚材料并計算襯墊厚度。苯乙烯(0.012g/cm3),緩沖系數(shù)解 (1)按全面緩沖計算， 襯墊最大應力為m GW 型心8 0.069A1420(MPa在圖6 21上與這個產(chǎn)品 匹配的材料

2、是泡沫聚氨酯(0.152g/cm3)，緩沖系數(shù) C =3.4， 襯墊厚度為：CH 3.4 60h 礦 4.08 (cm圖中泡沫橡膠(0.12g/cm3) 太軟，與這個產(chǎn)品不匹配，若硬 要選用，則C =8，襯墊厚度h = 9.6cm。C = 3.7，襯墊厚度為h CH IL戲 4.44G 50（ cm） 在采用局部緩沖的情況下，泡沫 聚氨酯(0.152g/cm3)太軟，與 這個產(chǎn)品不再匹配，若硬要選用, 貝J 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

3、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應的面 積。泡沫聚苯乙烯(0.012g/cm3) 太硬，與這個產(chǎn)品不匹配。如果 硬要選用，則C = 5.7，襯墊厚解：在圖上作水平直線Gm =65,鄰近曲線有兩條，一條h =5cm一條 h = 7.5cm， h=5cm勺曲線在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，離Gm = 65太遠，若取h =7.5cm， 則襯墊太厚，太不經(jīng) 濟。因此設想有一條 未知曲線，如圖中虛 線，其最低點的Gm恰好等于65,然后計算所求的襯墊面積與厚 度。(1)按h =5cm曲線最低點計算(k Pa)Gm

4、已知：stCHh ，若對與確定的跌落mhCH高度H,h =5cm曲線最低點的Gm與h的乘積為常量，即：(Gmh) 最低點 =73 X 5 = 365 (cm)未知曲線最低點Gm=65，h待定，且:未知曲線最低點Gm=65, st待定，且:65 st=( Gm st )最低點 =183 (kPa)故待定的襯墊靜應力為：4 QOst 一 2.82 (kPa)0.282 (N/cm)65所求襯墊面積為：A 巴 土8869 (cm)st 0.282 按h =7.5cm曲線最低點計算 根據(jù)式(529), h =7.5cm曲線=367.5 (cm)h待定，且:65 h =( Gmh) 最低點 =365 (

5、cm) 故所求襯墊厚度為： h 型 5.62 (cm)65 y最低點的Gm與h的乘積為常量，即:(Gmh)最低點=49X 7.5未知曲線最低點Gm=65,h =5cm曲線最低點的Gm與st的乘積為常量，即:(Gm st)最低點=73 X 2.5 = 18365h =( Gmh) 最低點=367.5故所求襯墊厚度為：367.5/ 、h 5.65 (cm)65 /(cm)根據(jù)式(5 30), h =7.5cm曲線最低點的Gm與st的乘積為常量,即:選點B2,襯墊厚度h =7.5cm，靜應力 為st 6.2 kPa 0.62N/cm'm =25kg，產(chǎn)品的Gm=G的曲線。本Gm=55,它是一

6、條水299 (cm)(Gm st)最低點=49 X 3.7 = 181(kPa)未知曲線最低點的Gm =65， st待定,且:65 st =(Gm st )最低點 =181 (kPa) 故待定靜應力為：st 1812.78 (kPa)0.278 (N/cm)65所求襯墊面積為：A W U 881 (cm) st 0.278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 計算方法是合理的。(本題其實利用了靜態(tài)緩沖系數(shù)-最大 應力曲線的最低點，與最大加速度-靜 應力曲線的最低點軌跡線對應的特 性，從而進行最優(yōu)設計)例3:產(chǎn)品質(zhì)量 脆值G =55，包裝件 的跌落高度H =90cm

7、采用圖所示材 料作局部緩沖，試求 襯墊的厚度與面積。解在計算緩沖 襯墊時，要選最低點題的G =55，圖上沒有這樣的曲線。因此 取鄰近曲線。令平直線，與h =7.5cm 的曲線相交于Bi，B2 兩點，點Bi靜應力小， 襯墊面積大；點B靜 應力大，襯墊面積小。 為了節(jié)省材料，因此因此襯墊面積為A W 25 9.8 ecu /2.A 395 (cm)st 0.62采用四個面積相等的角墊，則每個角 墊的面積為：Amin丄竽44襯墊的穩(wěn)定校核：Amin= 1.33h 299(cm)上面的計算表明，選點 B2計算襯墊面積是 穩(wěn)定的，因而選點 B2計算襯墊面積是合理 的。H-Xkni5丿血例4產(chǎn)品質(zhì)量m =

8、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(圖中曲線橫坐標單位 kPa,縱坐標為重力加速度的倍數(shù))， 試問對這個產(chǎn)品是作全面緩沖好，還 是作局緩沖好？濟9伽m不合理的。采用局部緩沖解對產(chǎn)品 作全面緩沖時，襯時，應取h =5cm因為它的Gmst曲線的最低點的Gm =72,恰好等于產(chǎn)品脆 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)品跌落沖擊時的 最大加速度。值，這個點的靜應力st=2.5kPa =0.25N/cm，故襯墊面積為：A 皿392 (cm)st

9、0.257 V 98（ cm）Amin > 1.33h 244采用四個面積相等的角墊，則每個角墊的面積為：Amin 襯墊的穩(wěn)定校核：(cni)上面的計算表明，局部緩沖不但可以 大大減小襯墊厚度，而且可以大大減 小襯墊面積，所以，就這個產(chǎn)品和這 種材料來說，還是局部緩沖為好。例5 產(chǎn)品質(zhì)量m =20kg，聚苯乙烯緩沖材料的 Gm st曲線如圖圖中曲線橫坐標單位kPa,縱坐標為重力h=2crnh=3vin襯墊的靜應力為丹 3（ kPa）解mgst"A圖中跌落高度與題設相同，可以作為 解題依據(jù)。在圖中的橫軸上取st =3k Pa,并作一垂線。圖上的只有 4cm和5cm沒有厚度恰好為4

10、.5cm的 試驗曲線，因4cm和5cm的中間取一 點，這個點的縱坐標就是產(chǎn)品跌落沖所以，這種解法簡單，結果可靠。例6產(chǎn)品質(zhì)量m=20kg,產(chǎn)品脆值G =60，設計跌落高度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計算緩沖襯 墊？解材料在常溫、咼溫和低溫下 的C m曲線如圖。常溫曲線最低點的擊時的最大加速度，故所求的Gm=55。通過本例可以看出，用Gm st曲線求解產(chǎn)品跌落沖擊時的最大加速度，方 法非常簡單。Gm st曲線是實驗曲線,坐標：C =3.9， m =

11、0.22(MPa)=22N/cm,襯墊的面積與厚度分別為A GW 60 196 2A22 535( cm)H90h C 3.9 5.85 (cm)G60不計襯墊體積的變化，無論溫度是高還是低，材料的C值和m值都必須滿足下式:在圖上作直線C =17.74m (虛線)，CH 5.2 90 CCGm80 > Gh 5.85可見，按常溫曲線最低點計算緩沖襯 墊，包裝件不論在高溫下，還是在低 溫下跌落都不安全。在設計緩沖包裝時，先要確定溫度 變化范圍，繪出材料在常溫、高溫和此直線與高溫曲線交于點 曲線交于點B2o點 B1的坐標：B1,與低溫低溫下的C m曲線，然后根據(jù)具體情C =4.5 ，況選取適

12、當?shù)腃值和m值，計算襯墊m=0.25MPa。因此，當包裝件在高溫下跌落時，產(chǎn)品最大加速度為一 CH 4.5 90 Gm 69 > Gh 5.85點 B2 的坐標：C =5.2,m =0.29MPa的面積與厚度。下面通過例題說明計 算方法。(注：C =17.74 m這條直線表達的是什么物理意義呢？表達的是 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)因此，當包裝件在低溫下跌落時，產(chǎn) 品最大加速度為例7 產(chǎn)品質(zhì)量m =20kg，產(chǎn)品脆值G =60,設計跌落高度H =90cm該產(chǎn)品銷往高溫 和嚴寒地區(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 乙烯對產(chǎn)品作局部緩沖，試計算緩沖襯墊的厚度與面積。解 本例與上例中的產(chǎn)品、設計跌落 高度和所用緩沖材料是相同的。上例按常 溫曲線最低點計算襯墊面積與厚度雖不安 全，但所取的襯墊體積 Ah =3130cm3卻有CH 5.2 90 一 7.8G 60參考價值。按照這個襯墊體積在 C m坐標系中所作的直線C =17.74 m與三條曲(cm)這樣，襯墊體積未變， 增加厚度，減小面積，(2)高溫時的情況直線C =17.74 m與高溫曲線交點B1只是調(diào)整襯墊尺寸,Ah 仍為 3167cm。線相交，最高點為 B2,我們可以按點 B2 重新計算襯墊