木箱的設(shè)計(jì)（專(zhuān)業(yè)應(yīng)用）

1、第2章 木箱的設(shè)計(jì)木包裝是木制包裝箱、托盤(pán)、底盤(pán)等一類(lèi)容器的總稱(chēng)，廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸包裝。木托盤(pán) 免檢疫免熏蒸木箱（出口） 木箱 1陽(yáng)山書(shū)屋 重型機(jī)械用包裝箱 軍用木箱 膠合板箱舉例： 底盤(pán)2陽(yáng)山書(shū)屋第1節(jié) 木包裝概述1.優(yōu)缺點(diǎn)： 良好的抗壓和抗彎強(qiáng)度； 有較好的可撓性，因而具有天然的緩沖能力和減振能力； 耐潮、耐磨、耐破； 良好的可加工性； 便于回收和再生利用； 成本較低； 資源貧乏生態(tài)危機(jī)節(jié)木、代木； 空箱的重量和體積太大，不便運(yùn)輸； 出口木包裝受?chē)?guó)外立法的限制；3陽(yáng)山書(shū)屋2.木包裝的種類(lèi)普通木箱：200kg, 板式結(jié)構(gòu)，人工裝卸，考慮手柄、手孔，不必考慮滑木、繩口及插口等結(jié)構(gòu)；滑木箱： 15

2、00kg, 機(jī)械起吊，必須設(shè)置滑木；底盤(pán): 適應(yīng)于塔、罐等大型機(jī)械設(shè)備；5006000kg;托盤(pán): 集合包裝工具；膠合木箱：由膠合板及框檔組合而成，自重輕，外觀整潔的小型包裝箱，用于空運(yùn)。4陽(yáng)山書(shū)屋3.木包裝的設(shè)計(jì)要素產(chǎn)品因素：形狀、重量、尺寸、強(qiáng)度、剛度、耐候性（耐水、耐潮、耐微生物）、品質(zhì)、價(jià)格等；環(huán)境因素經(jīng)濟(jì)因素：包裝的造價(jià)和運(yùn)價(jià)； 造價(jià)：材料費(fèi)用、工時(shí)費(fèi)用、管理費(fèi)用及配套費(fèi)用。 降低運(yùn)價(jià)：盡可能縮小包裝箱體積，節(jié)約運(yùn)輸空間； 使包裝箱具備一定的堆碼強(qiáng)度和頂部負(fù)載 強(qiáng)度，使運(yùn)輸空間充分利用。5陽(yáng)山書(shū)屋第2節(jié) 箱用木材樹(shù)種：針葉樹(shù):各種松木； 闊葉樹(shù):樺木、栗木 和山毛櫸；質(zhì)量指標(biāo)： 密度

3、和硬度：?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)量。闊葉樹(shù)密度大，強(qiáng)度高，干燥和加工困難；針葉樹(shù)密度小，易于切削加工，適用于包裝。 含水率：木材中所含水分的重量占烘干重量的百分率。 影響尺寸穩(wěn)定性，控制在20%為宜。 干縮率：木材的含水率從飽和到烘干時(shí)，其尺寸隨含水率降低而縮小 的百分率。因方向而異。橫向：弦向收縮大于徑向； 弦向:徑向:纖維方向（縱向）的收縮比=10：5：0.5.1.樹(shù)種與品質(zhì)特性6陽(yáng)山書(shū)屋2.木材的缺陷 木節(jié)：硬、脆，降低木材強(qiáng)度， 容易變形； 斜紋：降低木材的縱向強(qiáng)度； 裂縫：破壞木材的整體性； 夾皮、蟲(chóng)眼3.木材的試驗(yàn)強(qiáng)度 順紋拉伸、彎曲和壓縮試驗(yàn)測(cè)出 各種強(qiáng)度極限稱(chēng)為試驗(yàn)強(qiáng)度，用 表示。試樣為小

4、尺寸、靜載試驗(yàn)。結(jié)果：順紋抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度; 抗彎強(qiáng)度介于兩者之間。 強(qiáng)度隨承載時(shí)間增加而減小;長(zhǎng)期強(qiáng)度為初始強(qiáng)度的3040; 溫度愈高，含水率愈大 (在纖維飽和點(diǎn)以下)，木材的強(qiáng)度愈低。7陽(yáng)山書(shū)屋4.木材的許用應(yīng)力強(qiáng)度降低系數(shù)K1小尺寸的試樣不能完全反映木材的強(qiáng)度； 木材的實(shí)際尺寸設(shè)計(jì)尺寸(加工誤差，干燥收縮)；對(duì)試驗(yàn)強(qiáng)度取一個(gè)安全系數(shù)K10.75。沖擊載荷系數(shù)K2試樣承受的是靜載荷，木箱起吊和運(yùn)輸時(shí)的載荷為 動(dòng)載荷， K20.30.35。 木材缺陷系數(shù)K3(1)木節(jié)。先測(cè)木節(jié)直徑，計(jì)算它與板寬的比值，根據(jù)下表取K3的值。(2)斜紋。先測(cè)斜紋的傾斜度x/c。然后根據(jù)下表取K3的值。 如果木材

5、上既有木節(jié)，又有斜紋，先要比較兩者的大小，然后按影響大的一個(gè)因素取的值，不可將兩個(gè)系數(shù)連乘。 8陽(yáng)山書(shū)屋承載時(shí)間系數(shù)K4包裝用木箱的承載時(shí)間較短，K4 =1 9陽(yáng)山書(shū)屋5.木材的選用(1)保證性能的同時(shí)，還要求貨源充足，價(jià)格便宜；(2)要求它的抗劈力和握釘力較好；(2)含水率原則上應(yīng)在20以下；(3)斜紋傾斜度在110以下，木節(jié)直徑在材寬的13以下，釘釘部位及兩端不應(yīng)有木節(jié)。用作應(yīng)力構(gòu)件的木材，其鈍棱及帶有樹(shù)皮的大小不得超過(guò)厚度的12，在材寬方向不得超過(guò)2cm。板材上不能有1.2cm以上的木節(jié)孔、蟲(chóng)眼、死節(jié)和漏節(jié)。 10陽(yáng)山書(shū)屋6.塑木材料(1)概念：以塑料、木粉或其他植物纖維為主料，加入添加

6、劑，經(jīng)擠出或熱成型制得。(2)特點(diǎn)：耐用、有類(lèi)似木質(zhì)的外觀，比塑料硬度高； 具有優(yōu)良的物理性能，比木材穩(wěn)定性好； 色彩豐富； 易于成型； 有類(lèi)似木材的二次加工性能； 不怕蟲(chóng)蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不吸濕變形； 能重復(fù)使用或回收再利用。 韌性低于母體材料，加工設(shè)備能耗較大。(3)應(yīng)用前景：塑木復(fù)合建材 運(yùn)輸包裝 11陽(yáng)山書(shū)屋第3節(jié) 木箱構(gòu)件的受力分析(板書(shū)講解)木箱的構(gòu)件，按受力特點(diǎn)，分為梁、柱和桁架三類(lèi)。一.梁抗彎模量強(qiáng)度條件12陽(yáng)山書(shū)屋二.柱（滑木箱中的立擋和框架箱的立柱）短柱：長(zhǎng)柱（壓桿）：壓桿的穩(wěn)定性木箱壓桿的許用壓力公式： 為壓桿失穩(wěn)方向的厚度； L為壓桿長(zhǎng)度。13陽(yáng)山書(shū)屋許用壓

7、力曲線的作用1.對(duì)壓桿作穩(wěn)定校核；2.確定壓桿的截面尺寸14陽(yáng)山書(shū)屋三.桁架（木箱中的框架）15陽(yáng)山書(shū)屋 (1)以每個(gè)節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，畫(huà)受力圖。(2)以每個(gè)節(jié)點(diǎn)為原點(diǎn)取一個(gè)直角坐標(biāo)系xy，并對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)列出平面匯交力系的兩個(gè)平衡方程： X、Y是同一節(jié)點(diǎn)上的各力在x軸和y軸上的投影。(3)從只含兩個(gè)未知量的節(jié)點(diǎn)入手，依次求解各節(jié)點(diǎn)上的力系得各桿內(nèi)力。 16陽(yáng)山書(shū)屋第4節(jié) 滑木箱一.滑木箱結(jié)構(gòu)滑木箱是中型木箱： 內(nèi)裝物質(zhì)量：1501500kg； 外尺寸長(zhǎng)、寬、高之和7m; 寬、高1.5m; 機(jī)械產(chǎn)品包裝，小件貨物的集裝。 端木17陽(yáng)山書(shū)屋二.滑木箱尺寸1.內(nèi)尺寸 表示輔助立柱的厚度 表示枕木厚度；表

8、示橫梁厚度；2.外尺寸表示端板厚度;表示端擋厚度; 表示側(cè)板厚度;表示側(cè)擋厚度; 表示頂板厚度；表示底板厚度；表示滑木厚度；表示輔助滑木的厚度。 18陽(yáng)山書(shū)屋三.滑木箱的箱擋布置側(cè)面箱擋布置要求：兩端側(cè)擋中心到端面的距離20cm。 相鄰兩側(cè)擋的中心間距120cm。 斜擋的傾角在3555之間，最好為45。 19陽(yáng)山書(shū)屋箱的內(nèi)寬與內(nèi)高均小于100cm時(shí)只設(shè)邊立檔和上橫擋。箱內(nèi)寬超過(guò)100cm時(shí)要增設(shè)中立擋。箱內(nèi)高超過(guò)100cm時(shí)，可設(shè)斜擋，但傾角不得超過(guò)55，超過(guò)需增設(shè)水平加強(qiáng)材。對(duì)端面箱擋布置的要求：20陽(yáng)山書(shū)屋四.滑木箱的起吊強(qiáng)度內(nèi)裝物重量直接作用在枕木上，由枕木傳遞給滑木，再由滑木通過(guò)側(cè)擋的

9、拉力促使側(cè)板產(chǎn)生彎曲變形； 起吊用的繩索還在箱頂兩側(cè)對(duì)橫梁產(chǎn)生水平方向的擠壓力，所以滑木箱起吊時(shí)橫梁起著支撐兩個(gè)側(cè)面的作用。決定橫梁截面尺寸的主要因素是堆碼載荷，故只討論枕木、滑木和側(cè)板的強(qiáng)度。 1枕木的強(qiáng)度（滑木箱與框架木箱計(jì)算方法相同） 21陽(yáng)山書(shū)屋22陽(yáng)山書(shū)屋2.滑木與側(cè)板的強(qiáng)度滑木+側(cè)板+側(cè)擋=整體，共同承受由枕木傳遞過(guò)來(lái)的彎曲載荷組合體的強(qiáng)度超靜定問(wèn)題。側(cè)擋多求解復(fù)雜。日本的簡(jiǎn)化方法：內(nèi)裝物重量均勻分布在滑木上，再通過(guò)滑木平均作用在各個(gè)側(cè)擋上，不考慮滑木與側(cè)板的共同變形，分別計(jì)算兩者的承載能力，并將兩者承載能力之和當(dāng)成這個(gè)組合體的承載能力，據(jù)此校核這個(gè)組合體的抗彎強(qiáng)度。23陽(yáng)山書(shū)屋2

10、4陽(yáng)山書(shū)屋五.滑木箱的堆碼強(qiáng)度承壓構(gòu)件：頂板、橫梁、側(cè)擋和輔助立柱。當(dāng)頂板上堆放小尺寸貨物時(shí)，其壓力要通過(guò)橫梁傳遞給兩個(gè)側(cè)面；當(dāng)上部貨物尺寸很大時(shí)，其壓力主要落在兩個(gè)側(cè)面上。因此，在分析滑木箱的強(qiáng)度時(shí)，將橫梁承受的壓力稱(chēng)為頂蓋載荷，其載荷集度取3.923KPa；將側(cè)擋和輔助立柱承受的壓力稱(chēng)為堆碼載荷，其載荷集度取9.807Kpa。1.橫梁的強(qiáng)度 簡(jiǎn)化為受均布載荷的簡(jiǎn)支梁。 2側(cè)擋與輔助立柱的強(qiáng)度 簡(jiǎn)化為受壓柱。25陽(yáng)山書(shū)屋橫梁截面尺寸確定26陽(yáng)山書(shū)屋六.滑木箱的構(gòu)件尺寸1.底座 滑木、輔助滑木、端木及底板的截面尺寸按表86的規(guī)定選用； 枕木強(qiáng)度計(jì)算根數(shù)和截面尺寸； 當(dāng)?shù)鬃鶎挾瘸^(guò)100cm時(shí)，

11、增加一根尺寸相同的中間滑木； 掛繩口尺寸原則上為15cm，或取滑木長(zhǎng)的l0以下； 底座下設(shè)置叉孔，叉孔中心間距a應(yīng)70cm，叉孔寬度b應(yīng)30cm， 叉孔高度h應(yīng)4.5cm。叉孔是用輔助滑木構(gòu)成的，因此要按叉孔尺寸確定輔助滑木的長(zhǎng)度與厚度。2.側(cè)面結(jié)構(gòu)：查表或圖3.端面結(jié)構(gòu)：查表或圖4.頂蓋:橫梁強(qiáng)度計(jì)算，按表確定截面尺寸。 27陽(yáng)山書(shū)屋七.滑木箱的制箱1.鋼釘：普通圓釘(GB350-64) 2.釘釘: 滑木箱的強(qiáng)度與釘釘?shù)馁|(zhì)量關(guān)系極大釘釘?shù)馁|(zhì)量取決于釘長(zhǎng)、用釘數(shù)量、釘距和釘?shù)牟贾?。釘長(zhǎng)為板厚的3倍。3.螺栓聯(lián)結(jié)： 端木厚度4.5cm，用直徑9mm的螺栓緊固在滑木上。 枕木厚度6cm，用直徑9m

12、m的螺栓緊固; 枕木寬度15cm，兩端各用兩個(gè)螺栓，但與中間滑木的聯(lián)結(jié)可以只用一個(gè)。 4.預(yù)制與組裝： 預(yù)制成5個(gè)部件：底座、兩個(gè)端面和兩個(gè)側(cè)面，然后運(yùn)到裝箱現(xiàn)場(chǎng)組裝。將兩個(gè)端面分別釘在底座上，再將兩個(gè)側(cè)面分別釘在底座和兩個(gè)端面上，最后釘橫梁和頂板。 28陽(yáng)山書(shū)屋29陽(yáng)山書(shū)屋30陽(yáng)山書(shū)屋31陽(yáng)山書(shū)屋32陽(yáng)山書(shū)屋滑木箱設(shè)計(jì)舉例33陽(yáng)山書(shū)屋第5節(jié) 框架木箱一.框架木箱結(jié)構(gòu)框架木箱屬大型木箱： 框架木箱的外長(zhǎng)15m； 外寬5m； 外高5m； 內(nèi)裝物質(zhì)量：500kg-60t; 包裝機(jī)械產(chǎn)品，或集裝小件貨物。 34陽(yáng)山書(shū)屋1.框架木箱的組成 由底座、兩個(gè)側(cè)面、兩個(gè)端面及頂蓋組成的。（同滑木箱） 2.框架

13、木箱與滑木箱在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別： 框架木箱的側(cè)面和端面為桁架結(jié)構(gòu)，箱板為立板； 框架木箱箱板在外，骨架全都布置在箱內(nèi)； 框架木箱組裝時(shí)是先將兩個(gè)側(cè)面安裝在底座上，再將兩個(gè)端面安裝在底座和兩個(gè)側(cè)面上，最后裝釘頂蓋。35陽(yáng)山書(shū)屋二.框架木箱的尺寸1.內(nèi)尺寸 2.外尺寸表示端面立柱厚度；表示端板厚度； 表示側(cè)面立柱的厚度；表示側(cè)板厚度 ；表示輔助立柱的厚度 表示頂板厚度；表示底板厚度；表示滑木厚度；表示輔助滑木厚度。36陽(yáng)山書(shū)屋三.框架結(jié)構(gòu)形式選擇框架結(jié)構(gòu)形式的基本要求：相鄰立柱的中心間距120cm；斜撐傾角在3545之間。 37陽(yáng)山書(shū)屋38陽(yáng)山書(shū)屋四.框架木箱的起吊強(qiáng)度 起吊時(shí)的受力分析： 內(nèi)裝物重量

14、直接作用于枕木，通過(guò)枕木傳遞給兩外側(cè)滑木和兩個(gè)側(cè)面框架； 繩索還對(duì)箱頂產(chǎn)生橫向水平擠壓力，使橫梁成為壓桿，使上框木產(chǎn)生彎曲變形。1.枕木的強(qiáng)度（梁） 例題見(jiàn)板書(shū)2.有斜撐側(cè)面框架的強(qiáng)度（平面桁架 ） 假設(shè)： 所有節(jié)點(diǎn)都是光滑鉸鏈； 各桿軸線都通過(guò)鉸鏈中心； 所有載荷都作用在節(jié)點(diǎn)上； 不計(jì)各桿自重，它們都是二力桿。 39陽(yáng)山書(shū)屋40陽(yáng)山書(shū)屋3.無(wú)斜撐側(cè)面框架的強(qiáng)度 將滑木、上框木、下框木一起作為彎曲構(gòu)件，簡(jiǎn)化為一根梁。這根梁的抗彎截面模量是這些構(gòu)件的抗彎截面模量之和。41陽(yáng)山書(shū)屋五.框架木箱的堆碼強(qiáng)度1.橫梁的強(qiáng)度 按受均布載荷的梁計(jì)算強(qiáng)度；2.梁承的強(qiáng)度 載荷：橫梁端作用在梁承中間的力，按受集

15、中載荷的簡(jiǎn)支梁計(jì)算； 3.立柱的強(qiáng)度 按壓桿計(jì)算穩(wěn)定性；分析與滑木箱相同，但其截面尺寸的選定比滑木箱繁瑣，原因是：框架木箱的堆碼載荷集度不是常量，而是按照內(nèi)裝物重量規(guī)定的；框架木箱側(cè)面為立板，立柱厚度不但包括輔助立柱，而且還包括箱板厚度。 42陽(yáng)山書(shū)屋六.框架木箱的構(gòu)件尺寸1.底座 滑木、輔助滑木、端木及底板的截面尺寸按表8-10選用； 枕木強(qiáng)度計(jì)算根數(shù)和截面尺寸； 當(dāng)?shù)鬃鶎挾瘸^(guò)120cm時(shí)，增加一根尺寸相同的中間滑木； 輔助滑木的寬度為滑木寬度的80%以上，底板寬度12cm以上。2.側(cè)面結(jié)構(gòu)：查表或圖 梁撐的截面尺寸：強(qiáng)度計(jì)算，若橫梁長(zhǎng)度超過(guò)180cm，應(yīng)沿縱向中心布置 梁撐，其寬度為4cm，厚度為橫梁厚度2/33.端面結(jié)構(gòu)：查表或圖 4.頂蓋:橫梁強(qiáng)度計(jì)算，按表確定截面尺寸。 43陽(yáng)山書(shū)屋七、框架木箱的防水通風(fēng)及箱內(nèi)產(chǎn)品固定防潮：產(chǎn)品襯以防水材