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木箱包裝底座設計
時間:2018-03-16 09:32:21 點擊:

 底座是指木箱包裝的底面,起安裝側面、端面及支承內裝物的作用。在標準中規定了幾種結構形式的底座,用戶可根據內裝物的情況靈活選用。


底座的各構件中,滑木是传奇霸业强化11不花钱最重要的構件之一,它應該怎樣設計?這是在設計底座時首先遇到的問題。

 

1. 滑木的設計方法


在我國JB/Z 114-1982標準中,對滑木的設計是參照前蘇聯上個世紀50年代的標準中的滑木列線圖的設計方法,該設計方法是將滑木簡化為單純簡支梁的力學模式得出的,因此滑木用材非常多。前蘇聯在1978年修訂標準時已經將列線圖的設計方法取消并做了較大的改進,而我國卻一直沿用這一方法。


但是,滑木的設計還有另外一種方法,這種方法以日本和美軍的設計方法為代表,他們設計出的滑木用材比前蘇聯的少得多。若以MB1520磨床為例,分別按我國部標、日本、美軍和前蘇聯標準設計木箱包裝,在底座的用材上,我國與前蘇聯的幾乎相同,而日本的最少,特別是滑木的用材僅為我國的35.3%。


為什么同是滑木,其用材卻有這么大的差別呢?這主要是基于兩種不同的考慮方法:


一是把它視作彎曲構件,即在用繩索起吊木箱時,滑木是以起吊點為支承點的梁,而內裝物的載荷完全由它來承擔;


二是把它視作拉伸構件,即在用繩索起吊木箱時,把滑木看作是側面桁架的下弦材,因此內裝物的載荷由滑木和側面來共同承擔。我國部標和前蘇聯標準屬前一類型,而美軍標和日本標準屬后一類型。


至于哪種考慮方法對,我們認為第二種方法對。因為第一種考慮方法把滑木孤立起來對待,沒有考慮整個木箱的整體性。

 

2. 作為拉伸構件的滑木


我國按JB/Z 114-1982標準設計的底座,在穩上內裝物之后,無須裝上側面和端面即可起吊。而日本的底座在穩上內裝物后,在沒有裝好側面和端面時是不允許起吊的。否則,因為滑木的截面尺寸太小而有可能會斷裂。然而,日本木包裝箱在儲運過程中之所以不會損壞,主要是因為承受內裝物載荷的不單單是底座,而是由底座和側面、端面甚至是頂蓋所組成的整體來承受的。


也就是說,側面和端面不僅僅是包住內裝物和承受堆碼時的堆碼載荷,它還需要承受內裝物的一部分載荷。即內裝物的一部分載荷分給側面和端面去承擔了,因而滑木的截面尺寸就可以變得很小,底座就可以做得很單薄了,這就很合理了。而過去我們的包裝箱用不著側面和端面,只靠底座就可以起吊,那么側面和端面只起一個罩的作用(當然,還承受堆碼載荷),這不就是一個很大的浪費嗎?


根據美國林產試驗所發表的框架木箱設計便覽,將滑木看作桁架下弦材的一部分。他們認為用木材做的橋梁桁架,其骨架是用螺栓及連接用的金屬配件組裝起來的;而框架木箱的側面,其骨架是用許多釘子把它釘在側板上組裝起來的。因此,把這兩種骨架看作幾乎有相同的效果也無妨。

于是,在骨架的每個構件上分別有壓縮或拉伸的內力在起作用,作為整體而發揮桁架的強度。所以,作為下弦材的滑木,其截面尺寸是可以比較小的。

 

下面,對對這個側面的框架結構進行分析。


 

 

 

構件

內力的性質

內力,kN

FG

GE

GH

HI

ID

壓縮

拉伸

拉伸

壓縮

拉伸

21

15

15

7

21

設斜撐的角度為45°,根據該圖所示的結構,以作圖法求出骨架各構件內力的性質和大小。在圖5a)側面框架的下面是桁架圖,其尺寸與側面各構件的中心線相同,假定用繩索將木箱吊起的起吊點就在其兩端。為簡化問題起見,將這超靜定桁架簡化為靜定桁架。用實線表示的是施以載荷時的受力構件,而虛線則表示不受力的構件。


在這里假設木箱的總重為60kN,那么一個側面就承受30kN。設想這30kN在側面的4個區間是均勻分布的。另外,為了便于分析問題,假定在中間的個立柱上分別有10kN向下的力在作用。這樣一來,在兩端就會分別產生向上的、起支持作用的反力15kN。


在圖5b)內力圖中,以適當的長度在垂直方向上畫出eb表示30kN,efab15kN,ed、dccb10kN。然后,用與桁架圖FGGE夾角相同的角度在內力圖上畫fgge,如果斜撐的角度為45°,fg就是21kN(壓縮),而ge15kN(拉伸)。


再用同樣的方法畫出GHgh)、HIhi)、IDid),根據實際測量就可以知道gh15kN(拉伸)、hi7kN(壓縮)、id21kN(拉伸)。


框架圖中滑木上最大拉伸力是在下弦的ID,為21kN,構件所需的截面積可由下式求出:

    A = P / ft

式中,A —構件的截面積,mm;

             P最大拉力,N;

              ft許用抗拉強度,MPa。


如果現在按GB/T 7284-2016來設計,根據這個例子,查GB/T 7284-2016的表11和表12,下框木的尺寸為90mm×40mm。另外,本標準規定=14.0kPa,于是

                        

P = A × ft  = 90 × 40 × 14 = 50.4kN


即僅僅下框木還沒算上滑木就可以經得住50.4 kN的拉伸力,所以對于ID21kN來說是不成問題的。


作為下弦材,即使認為最大拉伸力的25%有下框木分擔,而75%由滑木分擔,則本標準規定的滑木尺寸也是足夠的。


如上所述本標準中規定的滑木尺寸遠遠大于所需的尺寸,這是考慮到實際儲運過程中,滑木不可能只是單純的拉伸構件,還可能會承受彎曲應力,同時考慮到在組裝成箱時,滑木是一個基礎構件,在它上面要安裝枕木、側面和端面,所以本標準規定本例的滑木尺寸為100mm×100mm。


我國以往框架木箱中滑木的尺寸比本標準規定的要大得多,但有時還會出現問題,其原因除了材質因素之外,一個重要的原因是木箱加工制作比較粗糙,從而使框架不能充分發揮其桁架的作用。


另外,對于我國國內運輸的一些木箱包裝,有時會使用竹笆、柳笆、葦蓆或纖維板等。雖然在箱的側面和端面也有框架,但這些框架由于其與竹笆、柳笆、葦蓆或纖維板等的連接效果與木板的情況不同,因而不能協同滑木承受內裝物的載荷。這時的滑木就需要按彎曲構件來設計,對這類框架箱的底座可參照底盤的設計方法設計。


關于上面的理論分析,1985年在沈陽重型機械研究所進行的框架木箱電測試驗中也得到了證實。雖然測得的數據與理論分析的數據不盡相符,但這是由于理論分析時總是把問題盡量簡化,而實際上的受力狀況要復雜得多。電測試驗用的兩個木箱是參照JIS-Z1403-1984設計的,滑木的截面尺寸都很小,但起吊時滑木的應力值一般都在許用強度以下,見附錄2。


制定GB/T 7284-1987時,考慮到我們對滑木的認識剛剛從彎曲構件轉變為拉伸構件,而且我國國情確實與日本不同,所以為穩妥起見,當時對于不同內裝物質量的滑木截面尺寸,規定得比日本標準的要大一檔。經過近三十年的實踐,在GB/T 7284-2016中我們規定的滑木截面尺寸已經和日本標準的一致了。

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