木箱的设计

第2章木箱的设计木包装是木制包装箱、托盘、底盘等一类容器的总称，广泛应用于运输包装。木托盘免检疫免熏蒸木箱（出口）木箱重型机械用包装箱军用木箱胶合板箱举例：底盘第1节木包装概述1.优缺点：●良好的抗压和抗弯强度；●有较好的可挠性，因而具有天然的缓冲能力和减振能力；●耐潮、耐磨、耐破；●良好的可加工性；●便于回收和再生利用；●成本较低；▲资源贫乏——生态危机——节木、代木；▲空箱的重量和体积太大，不便运输；▲出口木包装受国外立法的限制；2.木包装的种类普通木箱：<200kg,板式结构，人工装卸，考虑手柄、手孔，不必考虑滑木、绳口及插口等结构；滑木箱：<1500kg,机械起吊，必须设置滑木；框架木箱：>1500kg,机械起吊，必须设置滑木；底盘:适应于塔、罐等大型机械设备；500~6000kg;托盘:集合包装工具；胶合木箱：由胶合板及框档组合而成，自重轻，外观整洁的小型包装箱，用于空运。3.木包装的设计要素产品因素：形状、重量、尺寸、强度、刚度、耐候性（耐水、耐潮、耐微生物）、品质、价格等；环境因素经济因素：包装的造价和运价；造价：材料费用、工时费用、管理费用及配套费用。降低运价：尽可能缩小包装箱体积，节约运输空间；使包装箱具备一定的堆码强度和顶部负载强度，使运输空间充分利用。第2节箱用木材●树种：针叶树:各种松木；阔叶树:桦木、栗木和山毛榉；●质量指标：密度和硬度：单位体积的质量。阔叶树密度大，强度高，干燥和加工困难；针叶树密度小，易于切削加工，适用于包装。含水率：木材中所含水分的重量占烘干重量的百分率。——影响尺寸稳定性，控制在20%为宜。干缩率：木材的含水率从饱和到烘干时，其尺寸随含水率降低而缩小的百分率。——因方向而异。横向：弦向收缩大于径向；——弦向:径向:纤维方向（纵向）的收缩比=10：5：0.5.1.树种与品质特性2.木材的缺陷●木节：硬、脆，降低木材强度，容易变形；●斜纹：降低木材的纵向强度；●裂缝：破坏木材的整体性；●夹皮、虫眼3.木材的试验强度顺纹拉伸、弯曲和压缩试验—测出各种强度极限称为试验强度，用表示。试样为小尺寸、静载试验。结果：●顺纹抗压强度<抗拉强度;●抗弯强度介于两者之间。●强度随承载时间增加而减小;长期强度为初始强度的30～40％;●温度愈高，含水率愈大(在纤维饱和点以下)，木材的强度愈低。4.木材的许用应力强度降低系数K1——小尺寸的试样不能完全反映木材的强度；木材的实际尺寸<设计尺寸(加工误差，干燥收缩)；对试验强度取一个安全系数 K1＝0.75。冲击载荷系数K2——试样承受的是静载荷，木箱起吊和运输时的载荷为动载荷，K2＝0.3～0.35。木材缺陷系数K3(1)木节。先测木节直径，计算它与板宽的比值，根据下表取K3的值。 (2)斜纹。先测斜纹的倾斜度x/c。然后根据下表取K3的值。如果木材上既有木节，又有斜纹，先要比较两者的大小，然后按影响大的一个因素取的值，不可将两个系数连乘。承载时间系数K4——包装用木箱的承载时间较短，K4=15.木材的选用(1)保证性能的同时，还 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 货源充足，价格便宜； (2)要求它的抗劈力和握钉力较好；(2)含水率原则上应在20％以下；(3)斜纹倾斜度在1／10以下，木节直径在材宽的1／3以下，钉钉部位及两端不应有木节。用作应力构件的木材，其钝棱及带有树皮的大小不得超过厚度的1／2，在材宽方向不得超过2cm。板材上不能有1.2cm以上的木节孔、虫眼、死节和漏节。6.塑木材料(1)概念：以塑料、木粉或其他植物纤维为主料，加入添加剂，经挤出或热成型制得。 (2)特点：耐用、有类似木质的外观，比塑料硬度高；具有优良的物理性能，比木材稳定性好；色彩丰富；易于成型；有类似木材的二次加工性能；不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不吸湿变形；能重复使用或回收再利用。韧性低于母体材料，加工设备能耗较大。(3)应用前景：塑木复合建材运输包装第3节木箱构件的受力分析(板书讲解)木箱的构件，按受力特点，分为梁、柱和桁架三类。一.梁——抗弯模量——强度条件二.柱（滑木箱中的立挡和框架箱的立柱）短柱：长柱（压杆）：压杆的稳定性木箱压杆的许用压力公式：为压杆失稳方向的厚度；L为压杆长度。许用压力曲线的作用1.对压杆作稳定校核；2.确定压杆的截面尺寸三.桁架（木箱中的框架）(1)以每个节点为研究对象，画受力图。 (2)以每个节点为原点取一个直角坐标系xy，并对每个节点列出平面汇交力系的两个平衡方程： X、Y是同一节点上的各力在x轴和y轴上的投影。 (3)从只含两个未知量的节点入手，依次求解各节点上的力系——得各杆内力。第4节滑木箱一.滑木箱结构滑木箱是中型木箱：内装物质量：150～1500kg；外尺寸长、宽、高之和<7m;宽、高<1.5m;机械产品包装，小件货物的集装。端木二.滑木箱尺寸1.内尺寸表示辅助立柱的厚度表示枕木厚度；表示横梁厚度；2.外尺寸表示端板厚度;表示端挡厚度;表示侧板厚度;表示侧挡厚度;表示顶板厚度；表示底板厚度；表示滑木厚度；表示辅助滑木的厚度。三.滑木箱的箱挡布置侧面箱挡布置要求：◆两端侧挡中心到端面的距离〈20cm。◆相邻两侧挡的中心间距〈120cm。◆斜挡的倾角在35°～55°之间，最好为45°。◆箱的内宽与内高均小于100cm时只设边立档和上横挡。◆箱内宽超过100cm时要增设中立挡。◆箱内高超过100cm时，可设斜挡，但倾角不得超过55°，超过需增设水平加强材。对端面箱挡布置的要求：四.滑木箱的起吊强度◆内装物重量直接作用在枕木上，由枕木传递给滑木，再由滑木通过侧挡的拉力促使侧板产生弯曲变形；◆起吊用的绳索还在箱顶两侧对横梁产生水平方向的挤压力，所以滑木箱起吊时横梁起着支撑两个侧面的作用。决定横梁截面尺寸的主要因素是堆码载荷，故只讨论枕木、滑木和侧板的强度。1．枕木的强度（滑木箱与框架木箱计算方法相同）2.滑木与侧板的强度滑木+侧板+侧挡=整体，共同承受由枕木传递过来的弯曲载荷——组合体的强度——超静定问题。侧挡多——求解复杂。日本的简化方法：内装物重量均匀分布在滑木上，再通过滑木平均作用在各个侧挡上，不考虑滑木与侧板的共同变形，分别计算两者的承载能力，并将两者承载能力之和当成这个组合体的承载能力，据此校核这个组合体的抗弯强度。五.滑木箱的堆码强度承压构件：顶板、横梁、侧挡和辅助立柱。当顶板上堆放小尺寸货物时，其压力要通过横梁传递给两个侧面；当上部货物尺寸很大时，其压力主要落在两个侧面上。因此，在分析滑木箱的强度时，将横梁承受的压力称为顶盖载荷，其载荷集度取3.923KPa；将侧挡和辅助立柱承受的压力称为堆码载荷，其载荷集度取9.807Kpa。1.横梁的强度简化为受均布载荷的简支梁。2．侧挡与辅助立柱的强度简化为受压柱。横梁截面尺寸确定六.滑木箱的构件尺寸1.底座滑木、辅助滑木、端木及底板的截面尺寸按表8—6的规定选用；枕木强度计算——根数和截面尺寸；当底座宽度超过100cm时，增加一根尺寸相同的中间滑木；挂绳口尺寸原则上为15cm，或取滑木长的l0％以下；底座下设置叉孔，叉孔中心间距a应≥70cm，叉孔宽度b应≥30cm，叉孔高度h应≥4.5cm。叉孔是用辅助滑木构成的，因此要按叉孔尺寸确定辅助滑木的长度与厚度。 2.侧面结构：查表或图 3.端面结构：查表或图4.顶盖:横梁强度计算，按表确定截面尺寸。七.滑木箱的制箱1.钢钉：普通圆钉(GB350-64)2.钉钉:滑木箱的强度与钉钉的质量关系极大——钉钉的质量取决于钉长、用钉数量、钉距和钉的布置。钉长为板厚的3倍。3.螺栓联结：端木厚度<4.5cm，用钢钉或六角头木螺钉钉在滑木上;端木厚度>4.5cm，用直径9mm的螺栓紧固在滑木上。枕木厚度<6cm，用钢钉钉在滑木上;枕木厚度>6cm，用直径9mm的螺栓紧固;枕木宽度>15cm，两端各用两个螺栓，但与中间滑木的联结可以只用一个。 4.预制与组装：预制成5个部件：底座、两个端面和两个侧面，然后运到装箱现场组装。将两个端面分别钉在底座上，再将两个侧面分别钉在底座和两个端面上，最后钉横梁和顶板。滑木箱设计举例第5节框架木箱一.框架木箱结构框架木箱属大型木箱：框架木箱的外长〈15m；外宽〈5m；外高〈5m；内装物质量：500kg-60t;包装机械产品，或集装小件货物。1.框架木箱的组成由底座、两个侧面、两个端面及顶盖组成的。（同滑木箱）2.框架木箱与滑木箱在结构上的区别：①框架木箱的侧面和端面为桁架结构，箱板为立板；②框架木箱箱板在外，骨架全都布置在箱内；框架木箱组装时是先将两个侧面安装在底座上，再将两个端面安装在底座和两个侧面上，最后装钉顶盖。二.框架木箱的尺寸1.内尺寸2.外尺寸表示端面立柱厚度；表示端板厚度；表示侧面立柱的厚度；表示侧板厚度；表示辅助立柱的厚度表示顶板厚度；表示底板厚度；表示滑木厚度；表示辅助滑木厚度。三.框架结构形式选择框架结构形式的基本要求：①相邻立柱的中心间距〈120cm；② 斜撑倾角在35°～45°之间。四.框架木箱的起吊强度起吊时的受力分析：•内装物重量直接作用于枕木，通过枕木传递给两外侧滑木和两个侧面框架；•绳索还对箱顶产生横向水平挤压力，使横梁成为压杆，使上框木产生弯曲变形。1.枕木的强度（梁）例题见板书2.有斜撑侧面框架的强度（平面桁架）假设：①所有节点都是光滑铰链；②各杆轴线都通过铰链中心；③所有载荷都作用在节点上；④不计各杆自重，它们都是二力杆。3.无斜撑侧面框架的强度将滑木、上框木、下框木一起作为弯曲构件，简化为一根梁。这根梁的抗弯截面模量是这些构件的抗弯截面模量之和。五.框架木箱的堆码强度1.横梁的强度按受均布载荷的梁计算强度；2.梁承的强度载荷：横梁—端作用在梁承中间的力，按受集中载荷的简支梁计算；3.立柱的强度按压杆计算稳定性；分析与滑木箱相同，但其截面尺寸的选定比滑木箱繁琐，原因是：①框架木箱的堆码载荷集度不是常量，而是按照内装物重量规定的；②框架木箱侧面为立板，立柱厚度不但包括辅助立柱，而且还包括箱板厚度。六.框架木箱的构件尺寸1.底座滑木、辅助滑木、端木及底板的截面尺寸按表8-10选用；枕木强度计算——根数和截面尺寸；当底座宽度超过120cm时，增加一根尺寸相同的中间滑木；辅助滑木的宽度为滑木宽度的80%以上，底板宽度12cm以上。 2.侧面结构：查表或图梁撑的截面尺寸：强度计算，若横梁长度超过180cm，应沿纵向中心布置梁撑，其宽度为4cm，厚度为横梁厚度2/3 3.端面结构：查表或图4.顶盖:横梁强度计算，按表确定截面尺寸。七、框架木箱的防水通风及箱内产品固定防潮：产品衬以防水材料通风：底板设置间隙或开通风口，侧面端面上框附近开通风结构，随容积而定。箱内产品的固定螺栓固定抗剪力：抗剪强度条件：挡块固定压杠固定用支撑固定八、框架木箱的制箱制箱：预制成5个部件：底座、两个端面和两个侧面，然后运到装箱现场组装。将两个侧面分别钉在底座上：先将下框木安放在地板或枕木上，然后将侧板钉在滑木上；再将两个端面分别钉在底座和两个侧面上，然后钉横梁和顶板。护楞和护角的装钉框架木箱的设计举例