運(yùn)輸木箱連接件數(shù)量選取研究

盧 丹，許 曼

武漢信息傳播職業(yè)技術(shù)學(xué)院

運(yùn)輸木箱連接件數(shù)量選取研究

盧 丹，許 曼

武漢信息傳播職業(yè)技術(shù)學(xué)院

對(duì)運(yùn)輸木箱的箱板連接件進(jìn)行受力分析，并對(duì)選取數(shù)量進(jìn)行數(shù)學(xué)研究。箱板強(qiáng)度及連接件的數(shù)量直接影響到包裝的質(zhì)量是否滿足要求，因此，先建立所需的力學(xué)模型，然后再運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算的方式來(lái)分析箱體受力，并研究常見(jiàn)兩種箱型的連接件選取方法。通過(guò)對(duì)木箱箱體以及連接件的受力分析，得到箱體所受載荷及連接件選取數(shù)量的計(jì)算公式。

運(yùn)輸包裝；連接件；載荷；力學(xué)模型

隨著中國(guó)包裝行業(yè)的快速，穩(wěn)健發(fā)展，運(yùn)輸包裝中不斷涌現(xiàn)新理論、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)。本文研究的對(duì)象是采用鋼帶結(jié)合連接件的特殊木箱，在當(dāng)前森林木材資源不足，包裝材料要朝著環(huán)境友好化、可持續(xù)化方向發(fā)展的現(xiàn)狀下，這種新型木箱以其裝配及拆卸方便、可重復(fù)使用的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的前景。

常見(jiàn)的種類有三片箱和六片箱，三片箱就是箱體可以拆分為頂、圍及底三個(gè)部分，六片箱就是可以拆分為完全獨(dú)立的六個(gè)部分。下面將圍繞這兩種常見(jiàn)箱型進(jìn)行研究。

1.三片箱

1.1 箱體受力分析

三片箱箱體的長(zhǎng)、寬、高分別為x，y，h。內(nèi)裝物為流動(dòng)性物體時(shí)，各箱板所受載荷最大，以此為假設(shè)，對(duì)密度為ρ，箱體底邊x邊所使用的連接件數(shù)量為m，則可以得到：

箱底板所受到的壓力為：Fh=ρgh∫0xdx∫0

ydy=ρghxy,其中的g為重力加速度。

1.2 連接件數(shù)量選取研究

為了研究x邊受力的最大情況，可以略去y邊連接件的應(yīng)用情況，假設(shè)第m個(gè)連接件受力為Fm，則有:2m?Fm=Fh

根據(jù)連接件受力模型分析可以知道：Fm=8τs，則有：

則可以得知D為一常數(shù)，D≈3.6，由此可以得到：m≥ρDxy

由上式可以知道箱體的長(zhǎng)、寬都是已知量時(shí)，三片箱箱邊上使用的連接件數(shù)量m與內(nèi)裝物的密度有關(guān)。

2.六片箱

2.1 箱體受力分析

六片箱箱體長(zhǎng)、寬、高分別為x，y，h，內(nèi)裝物為流動(dòng)性物體時(shí)，各箱板所受載荷最大，以此為假設(shè)，內(nèi)裝流體密度為ρ，箱側(cè)面所用連接件數(shù)量為n，第n個(gè)連接件到箱頂面xy面距離為k,圖1中Q面即陰影面的節(jié)點(diǎn)到第n個(gè)連接件的h方向位移變量為z，則可得到：

Q面某點(diǎn)所受到的壓強(qiáng)為：Pz=ρg(k+z),受力面積為：Sz=dz?dy

則該點(diǎn)所收內(nèi)裝物的壓力為：Fz=ρg(k+z)dzdy

假設(shè)Q面所受到內(nèi)裝物壓力的等效力為Fl，其到O點(diǎn)的h方向距離為ι，則由上面公式可得到：

2.2 連接件數(shù)量選取研究

為使h邊的第n個(gè)連接件受力最大，考慮箱底邊的連接件，根據(jù)受力平衡定理可以得到：，根據(jù)連接件力學(xué)模型進(jìn)行受力分析：Fn=8τs綜合上述計(jì)算可以得到如下結(jié)果：

由上式可以看出當(dāng)箱體的寬度和高度為已知量時(shí)，六片箱側(cè)邊使用連接件數(shù)n與內(nèi)裝流體的密度有關(guān)。

圖1 六片箱力學(xué)模型

3.結(jié)論

本文通過(guò)建立三片箱及六片箱的力學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式來(lái)進(jìn)行箱體以及連接件的受力分析，得到箱體所受載荷及連接件選取計(jì)算公式。由此計(jì)算公式可以知道兩種箱型的連接件數(shù)量選取都與內(nèi)裝物密度有關(guān)，對(duì)木箱包裝設(shè)計(jì)起到數(shù)據(jù)指導(dǎo)作用，并對(duì)提高木箱包裝的安全系數(shù)具有實(shí)際意義。

[1]彭國(guó)勛.物流運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)[M].文化發(fā)展出版社,2012.78-92

[2]高德,程志勝,魏天路.物品包裝結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2000,31（3）:96-98

[3]劉海江,周浩升.鋼板包裝中捆帶的力學(xué)性能分析[J].包裝工程,2011,17（1）:44-46

盧丹（1986-）,女，碩士,武漢信息傳播職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師,主要研究方向：運(yùn)輸包裝及包裝結(jié)構(gòu)。