第七章-木箱的设计

第七章木箱的设计§7－1木箱概述一、材料质量指标：容重，含水率，干缩率，变形方向差异包装用木材选择阔叶树材容重大，强度高，干燥加工困难针叶树材容重小，易于加工，适于包装主要受力构件（木，方，梁，柱）以落叶松，马尾松，榆木为主，不可采用带缺陷的材料（活节，死结，裂缝等）作为受力构件§7－1木箱概述一、材料代木材料胶合板纤维板刨花板钙塑瓦楞板竹编胶合板§7－1木箱概述二、木箱结构按产品储运要求封闭箱花格箱胶合板箱§7－1木箱概述二、木箱结构按产品重量普通木箱：200kg以下，综合尺寸2600mm以下滑木箱：200～1500kg框架木箱：15000～20000kg按组装方式用钉组装螺栓组装其他连接件§7－1木箱概述三、注意事项尺寸规定《硬质直方体运输包装尺寸系列》《通用集装箱最小内部尺寸》等标准规定机车界限尺寸《机电产品包装通用技术条件》中的超限规定重心要求：居中，偏下箱面标志辅助材料的使用§7－2木箱设计基本规定一、木材的许用强度由于试验条件、树种、产地、树龄等的不同，木材在实际使用时不可能达到试验条件下的理想状态（无缺陷、静态负荷等），所以必须考虑了安全系数后才能作为实际使用时的设计依据。木材的许用强度Mpa(kgf/cm2)抗弯强度顺纹抗压强度顺纹抗拉强度径向弦向11.0(112)8.04(82)7.0(71)14.0(143)§7－2木箱设计基本规定一、木材的许用强度§7－2木箱设计基本规定二、顶盖载荷和堆码载荷顶盖载荷顶盖载荷主要由横梁等顶盖构件来承受按500kgf/m2载荷设计的横梁已很少发生损坏在GB5398-85《大型运输包装件试验方法》中规定顶盖载荷为500kgf/m2§7－2木箱设计基本规定二、顶盖载荷和堆码载荷堆码载荷堆码载荷主要由侧面的框架结构来承受堆码载荷值是用来确定立柱等构件尺寸大小的堆码载荷内装物质量（kg）堆码载荷KPa(kgf/m2)≤500010.0（1020）5000~1000015.0（1530）≥1000020.0（2040）§7－3木箱结构设计一、木箱结构§7－3木箱结构设计一、底座结构§7－3木箱结构设计一、底座结构底座是滑木箱的底面，起安装侧面和端面及支撑内装物的作用底座不是唯一的承重构件，所以在未装侧面和端面时，不能对底座进行起吊作业底座的主要承重构件是滑木和枕木§7－3木箱结构设计一、底座滑木辅助滑木枕木端木底板滑木受力弯曲构件：在用绳索起吊时，以起吊点为支点的简支梁fb=fb——木材许用抗弯强度(＝112kgf/cm2)M——滑木弯矩（kgf·cm）Z——滑木截面惯性矩（cm3）W——内装物重量(kgf)L——滑木长（cm）b——滑木总宽（cm）h——滑木厚度（cm）WL221WL83WLM==1bh4bh6Z滑木受力拉伸构件•在用绳索起吊时，把滑木看成侧面桁架的下弦材，内装物载荷由滑木和侧框架共同承担桁架结构•用木材做的桥梁桁架，其骨架是用螺栓及联结用金属配件组装起来的。而框架木箱的侧面，其骨架是用很多钉子钉在侧板上组装起来的。因此，把这骨架看作具有几乎相同强度的桥梁结构滑木受力桁架结构在骨架的各个构件上有压缩或拉伸的内力在起作用，作为整体发挥桁架的强度，所以作为下弦材的滑木，其尺寸可以较小滑木安装滑木的数量滑木一般应均匀排布，且中心间隔不大于100cm，当超过规定间隔时，中间要增加一根相同截面尺寸的滑木滑木的安装滑木端部不得突出箱外，无辅助滑木时，滑木两端距底面高度二分之一处应制成55°～65°的斜角滑木安装滑木的对接滑木最好是用一根整木，但是如果截面为7.5×7.5cm以上，而又没有长料时，滑木可以对接，但对接的位置不要在长度的中心处，而且个滑木的对接位置要左右错开辅助滑木不作为应力构件，起调节重心作用宽度为滑木宽的80％以上厚度主要是从便于挂绳索或易于插入叉车的货叉考虑枕木枕木是横向搭在滑木上安装的，起联结滑木及支承内装物、固定内装物作用，其截面尺寸由外侧滑木的内间隔、内装物重量及形状来决定承受均布载荷的枕木W——内装物重量（kgf）b——枕木的总宽度（cm）h——枕木的厚度（cm）fb——木材许用抗弯强度（＝112kgf/cm2）L——外侧滑木内间隔（cm）2b4bhfW=3L枕木承受中央集中载荷的枕木2b2bhfW=3LW——内装物重量（kgf）b——枕木的总宽度（cm）h——枕木的厚度（cm）fb——木材许用抗弯强度（＝112kgf/cm)L——枕木长度（cm）枕木承受两点集中载荷的枕木a点弯矩b点弯矩当l1≥l2时，Ma≥Mb，均布载荷与最大弯矩比值：1/2W1/2WabL211(1)2llWlMal212(1)2llWlMbl)21214(llMdlMlla当l1=l2=l0时，上式可简化为：04MdlMla枕木当有中间滑木时，枕木的承载当滑木的内间隔大于100cm时，为改善枕木的负载情况，提高箱体结构的强度和刚度，应在两滑木之间加设第三根滑木，即中间滑木中间滑木的载荷：2b2bhfW=3Lb——中间滑木的总宽度cmh——中间滑木的厚度cmfb——滑木的许用弯曲强度（＝112kgf/cm2）L——滑木的中心间距cm枕木求枕木根数的计算方法总结先设枕木的尺寸，再求得该尺寸枕木在均布载荷情况下的许用弯曲载荷W再求均布载荷的许用弯曲载荷的倍数n将a,b的数据相乘，得到两点集中载荷时，一根枕木的许用弯曲载荷P=nW。当有中间滑木时，计算中间滑木的许用弯曲载荷W最后求得枕木根数NG-WN=P端木横向连接滑木的构件，在其上安装端板端木所受的载荷比滑木小得多，尺寸也比滑木小端木主要作为组装底座和端面的连接构件考虑，其安装是从滑木的二端让出端板厚的距离用螺栓紧固在滑木上底板底板不作为受力构件，只起加强底座、防止底座歪斜、变形的作用，并能密封防水为了通风和排水，底板之间可以留有0.5～1.0cm的间隙，或不留间隙，但在不与内装物接触的部位开四个直径为1.2cm的孔§7－3木箱结构设计二、侧面结构侧面结构由侧档、斜档、辅助立柱及侧板构成主要受力构件是侧档和辅助立柱受力情况分析:与滑木共同承受内装物重量引起的弯矩立柱、侧档、侧板联成一体，承受堆码载荷的作用。斜档在装卸时承受拉伸载荷的作用。§7－3木箱结构设计二、侧面结构侧档与辅助立柱构成一体承受堆码载荷，因而是受压构件。受压构件的受力情况按压杆进行设计沿轴线方向受压缩载荷的直杆称为柱，柱有长柱、中柱和短柱之分长柱：25.2＜≤46中柱：6＜≤25.2短柱：≤6fc为顺纹抗压强度：fc=7.0Mpa=71kgf/cm22298fcfkffkc2)(001775.01tlffck§7－3木箱结构设计二、侧面结构堆码载荷的大小在设计基本条件中已作了规范2/)))2kgfcmcmcmP堆码载荷（箱的外宽（侧面立柱的中心间隔（A≥Pfk立柱、辅助立柱和侧板所需截面积§7－3木箱结构设计二、侧面结构侧面结构形式是随着箱的长度而变化的斜档的角度最好在35°～55°的范围内侧档的中心间距通常小于120cm辅助立柱安装在侧板的内侧，其加强侧档及支撑梁承的作用§7－3木箱结构设计三、顶盖结构顶盖安装在侧面和端面之上其主要受力构件是横梁起承受顶盖载荷的作用，和承受起吊时绳索夹持所施加的压力当横梁承受顶盖载荷作用时，根据前面的设计基本规定，按500kgf/m2载荷设计横梁可以按弯曲构件进行设计§7－3木箱结构设计三、顶盖结构横梁的受力堆码载荷横梁受到均布载荷的作用22120.0375bllbhfb——横梁的总宽度cmh——横梁的厚度cml——横梁的长度cmfb——横梁的许用抗弯强度112kgf/cm2§7－3木箱结构设计三、顶盖结构横梁的受力不堆码对于储运过程中不堆码的木箱，横梁主要是承受绳索起吊时对它的压缩载荷，所以横梁此时是作为压缩构件考虑，它相当于柱的作用，其受力情况按柱进行分析Pk=A·fk＞PPk——横梁能够承受的压缩载荷kgf/cm2A——横梁的截面积cm2fk——横梁的顺纹抗压强度kgf/cm2P——两根绳索起吊时一根绳索施于横梁的最大压缩载荷（按内装物重量的1/4计）§7－3木箱结构设计三、顶盖结构顶板顶板顺箱长方向铺设。顶板不作为主要受力构件它必须能承受在上面堆放小型货物的载荷强度，在承受起吊绳索的压缩载荷时，也能部分承担绳索水平方向的压缩力所以顶板的厚度根据内装物重量和木箱的宽度而定§7－3木箱结构设计组装方法§7－3木箱结构设计固定方法固定是为了是内装物不因运输即装卸中的振动、冲击及货物倾斜而移位、滚动，同时根据产品的形状及坚固程度，适当分散其固定面及支承面的载荷，以便防止造成产品损伤而采取的措施§7－3木箱结构设计固定方法螺栓固定当产品的底部有螺栓孔时，可以用螺栓把产品紧紧地安装在外包装容器的基础上。螺栓孔所在位置必须是设在底座的受力构件上，如滑木、枕木上，而不能单独设在底板上，因为底板只是封闭用，并不作为受力构件§7－3木箱结构设计固定方法挡块：为防止内装物在箱内移动，要在内装物的基部使用档块、撑杆§7－3木箱结构设计固定方法压杠压杠要牢固地钉在向内档的材边，内档不能利用时，要在向的内表面上钉支承木，当受力较大时，要用槽木加强§7－3木箱结构设计固定方法支撑：支撑的角度最好在35°～55°之间。支撑的下端可由端木、枕木、侧档及端档等材边支承§7－3木箱结构设计