集裝箱底側(cè)梁成型尺寸對(duì)底架密封膠耗量的影響

田源

集裝箱指具有一定強(qiáng)度、剛度和規(guī)格的專(zhuān)供運(yùn)輸周轉(zhuǎn)使用的大型裝貨容器。目前，集裝箱產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并廣泛應(yīng)用于水路、公路、鐵路、航空等多式聯(lián)運(yùn)物流系統(tǒng)。我國(guó)是世界上最大的集裝箱生產(chǎn)基地，標(biāo)準(zhǔn)干貨集裝箱產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的95%以上。干貨集裝箱的主要原材料是鋼材，具有強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)牢、焊接性和水密性良好的特點(diǎn)。為保證集裝箱的水密性，在制造集裝箱時(shí)需要在箱內(nèi)四周和一些隱蔽部位（如底架與木底板之間）使用密封膠進(jìn)行密封，以免在集裝箱運(yùn)輸或清洗過(guò)程中出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象。鋼質(zhì)干貨集裝箱底架主要由底側(cè)梁、底橫梁、叉槽焊接而成。在一般情況下，底橫梁與叉槽保持在同一個(gè)平面上，以便在裝配木底板后不留間隙。底側(cè)梁分為單C形底側(cè)梁和雙Z形底側(cè)梁。本文重點(diǎn)論述雙Z形底側(cè)梁結(jié)構(gòu)底架與木底板的裝配間隙對(duì)密封膠耗量的影響，以期為集裝箱制造企業(yè)降低生產(chǎn)成本提供參考。

1 集裝箱底側(cè)梁成型尺寸對(duì)其與木底板裝配間隙的影響

底側(cè)梁主要采用羅拉成型工藝，通過(guò)板材冷彎加工和塑形最終達(dá)到預(yù)期效果。由于羅拉工藝和設(shè)備的因素，一般底側(cè)梁實(shí)際成型效果與圖紙理論設(shè)計(jì)有一定差異，導(dǎo)致在裝配底側(cè)梁與木底板時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定間隙，而間隙的大小是影響密封膠耗量的直接因素。

1.1 底側(cè)梁成型狀況對(duì)裝配間隙的影響

根據(jù)圖紙的規(guī)范要求，底側(cè)梁與木底板的裝配間隙如圖1所示。理論上，成型理想的底側(cè)梁與木底板裝配后，兩者的間隙為4.00mm，間隙截面積為79.82mm2。

根據(jù)生產(chǎn)情況，按照實(shí)際工藝要求設(shè)計(jì)的底側(cè)梁與木底板的裝配間隙如圖2所示。在工藝上成型理想的底側(cè)梁與木底板裝配后，兩者的間隙為2.00mm，間隙截面積為45.82mm2。

可見(jiàn)，依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與依據(jù)實(shí)際工藝設(shè)計(jì)的底側(cè)梁與木底板的裝配間隙相差2mm。為分析需要，增加底側(cè)梁與木底板裝配間隙為3mm的情況，間隙截面積為62.82mm2（見(jiàn)圖3）。

1.2 理想狀態(tài)下底側(cè)梁成型圓弧半徑對(duì)裝配間隙的影響

上文主要從底側(cè)梁與木底板裝配間隙的角度來(lái)分析，下文從底側(cè)梁成型圓弧半徑變化的角度來(lái)分析。設(shè)定底側(cè)梁成型所能達(dá)到的理想狀態(tài)，其與木底板裝配后形成的上表面圓弧半徑為及。

由圖4可見(jiàn)，當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm，底側(cè)梁羅拉成型圓弧半徑為11.50mm時(shí)，間隙截面積為49.95mm2。

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm，底側(cè)梁成型圓弧半徑為12.50mm時(shí)，間隙截面積為54.79mm2。

由圖6可見(jiàn)，當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm，底側(cè)梁成型圓弧半徑為13.50mm時(shí)，間隙截面積為60.33mm2。

1.3 實(shí)際生產(chǎn)中底側(cè)梁成型角度對(duì)裝配間隙的影響

如圖7所示，根據(jù)生產(chǎn)中的實(shí)際測(cè)繪，當(dāng)?shù)讉?cè)梁成型角度為93°，成型圓弧半徑為11.50mm，底側(cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm時(shí)，間隙截面積為61.88mm2。

然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，底側(cè)梁成型角度受材料影響會(huì)發(fā)生變化。如圖8所示，經(jīng)實(shí)際測(cè)繪，當(dāng)?shù)讉?cè)梁成型角度為92°，成型圓弧半徑為11.50mm，底側(cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm時(shí)，間隙截面積為60.52mm2。

如圖9所示，經(jīng)實(shí)際測(cè)繪，當(dāng)?shù)讉?cè)梁成型角度為91°，成型圓弧半徑為11.50mm，底側(cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm時(shí)，間隙截面積為59.21mm2。

2 集裝箱底側(cè)梁與木底板裝配間隙的影響因素

2.1 間隙大小對(duì)間隙截面積的影響

比較圖1與圖2可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)工藝調(diào)整，當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板裝配間隙減小2.00mm時(shí)，間隙截面積減小79.82mm2-45.82mm2=34.00mm2，縮小比例為42.6%。比較圖2與圖3可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙減小1.00mm時(shí)，間隙截面積減小62.82mm2-45.82mm2=17.00mm2，縮小比例為27.1%。由此可見(jiàn)，底側(cè)梁與木底板的裝配間隙每變化1.00mm，間隙截面積的變化值達(dá)17.00mm2，變化值較大。

2.2 成型圓弧半徑對(duì)間隙截面積的影響

比較圖2與圖4可以看出，在底側(cè)梁成型圓弧半徑增加1.00mm，底側(cè)梁與木底板裝配間隙不變的情況下，間隙截面積增加49.95mm2-45.82mm2=4.13mm2，增加比例為9.0%。比較圖4與圖5可以看出，在底側(cè)梁成型圓弧半徑增加1.00mm，底側(cè)梁與木底板裝配間隙不變的情況下，間隙截面積增加54.79mm2-49.95mm2=4.84mm2，增加比例為9.7%。比較圖5與圖6可以看出，在底側(cè)梁成型圓弧半徑增加1.00mm，底側(cè)梁與木底板裝配間隙不變的情況下，間隙截面積增加60.33mm2—54.79mm2=5.54mm2，增加比例為10.1%。由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙不變時(shí)，底側(cè)梁成型圓弧半徑每變化1.00mm，間隙截面積的變化比例在9%～10%之間。

2.3 實(shí)際成型角度對(duì)間隙截面積的影響

比較圖2與圖7可以看出，實(shí)際裝配狀態(tài)下底側(cè)梁裝配間隙截面積比工藝設(shè)計(jì)理想狀態(tài)下的裝配間隙截面積增加61.88mm2-45.82mm2=16.06mm2，增加比例為35.1%。比較圖4與圖9可以看出，底側(cè)梁實(shí)際成型角度增加1°，底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積增加59.21mm2-49.95mm2=9.26mm2，增加比例為18.5%。比較圖4與圖8可以看出，底側(cè)梁實(shí)際成型角度增加2°，底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積增加60.52mm2-49.95mm2=10.57mm2，增加比例為21.2%。比較圖4與圖7可以看出，底側(cè)梁實(shí)際成型角度增加3°，底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積增加61.88mm2-49.95mm2=11.93mm2，增加比例為23.9%。由此可見(jiàn)：當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙不變時(shí)，底側(cè)梁成型角度每變化1°，間隙截面積的變化比例在2%～3%之間，對(duì)裝配間隙截面積的影響較??；但在壓型角柱與成型圓弧半徑共同變化的情況下，底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積的變化則較大（從圖2與圖7的比較中可以看出累計(jì)變化比例達(dá)到35.1%）。

3 集裝箱底側(cè)梁與木底板不同裝配狀態(tài)下的密封膠耗量

依據(jù)圖2，理想羅拉工藝壓型和裝配狀態(tài)下的理論密封膠耗量為45.82mm2×l626mL/100mm2=745mL。依據(jù)圖7，實(shí)際施工狀態(tài)（非理想作業(yè)環(huán)境）下的理論密封膠耗量為61.88mm2×1626mL/100mm2=1006mL。

根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)追蹤，理想作業(yè)環(huán)境下箱內(nèi)底板四周的密封膠耗量約2.5支（每支容量約310mL），合310mL/支×2.5支×98%=760mL（98%為密封膠的利用率），與理想羅拉工藝壓型和裝配狀態(tài)下的理論密封膠耗量?jī)H差760mL-745mL=15mL，誤差為2%。這說(shuō)明理想羅拉工藝壓型和裝配狀態(tài)下的密封膠耗量與實(shí)際情況比較符合。

根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)追蹤，非理想作業(yè)環(huán)境下箱內(nèi)底板四周的密封膠耗量為3～5支，合911～1519mL?？梢?jiàn)，非理想作業(yè)環(huán)境下密封膠耗量理論值也在經(jīng)驗(yàn)值范圍內(nèi)，但經(jīng)驗(yàn)值變化幅度大，這是多種因素（包括木底板寬度偏窄、底架寬度偏寬、底側(cè)梁壓型角度和圓弧半徑偏大、密封膠種類(lèi)和質(zhì)量差異以及作業(yè)人員的施工技能差異等）影響下的結(jié)果。對(duì)于異常情況的精確影響度，目前尚缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述：集裝箱底側(cè)梁成型角度和圓弧半徑的變化對(duì)底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積的影響最大，但因底側(cè)梁成型角度和圓弧半徑是漸變因素，在一定周期內(nèi)，底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積不會(huì)發(fā)生突變，即密封膠耗量不會(huì)發(fā)生突變；底側(cè)梁與木底板裝配間隙增加1.00mm，間隙截面積增加37%；底側(cè)梁與木底板裝配間隙大小對(duì)間隙截面積的影響是線性的，可控性較好。需要說(shuō)明的是：上述計(jì)算均建立在純理論的基礎(chǔ)之上，在實(shí)際施工過(guò)程中，由于密封膠的流動(dòng)性較差，實(shí)際縫隙填充率并非100%，并且隨著間隙的增大，實(shí)際填充率會(huì)呈非線性增加（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)間隙超過(guò)4.00mm時(shí)，填充率會(huì)顯著增加）；另外，水性密封膠的流動(dòng)性較強(qiáng)，黏度較低，填充率會(huì)隨著間隙的增大而顯著增加，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，水性密封膠單箱耗量比氯丁膠增加0.5～1.0支。