液力變矩器的運輸包裝設計

王 冬，任工昌

WANG Dong1, REN Gong-chang2

（1.陜西科技大學 設計與藝術學院，西安 710021；2.陜西科技大學 機電工程學院，西安 710021）

0 引言

液力變矩器是以液體為工作介質的扭矩變換器，是自動變速器三大組成之一，廣泛應用在自動擋轎車、工程機械和載重汽車上。液力變矩器位于自動變速器的最前端，安裝在發動機的飛輪上，其作用與采用手動變速器的汽車中的離合器相似，基本結構如圖1所示。隨著汽車性能的發展與改善，自動擋車輛越來越多，因此對變矩器的需求量也不斷增加。某企業引進國外先進技術與機器，籌建自動化生產線，后期產品的產量將會增加，產品的流通量也相應增大，因此對變矩器產品的包裝規劃與設計將成為企業亟待解決的問題之一。

圖1 變矩器結構圖

本文以該企業生產的一種小汽車用鈑金沖焊型液力變矩器為研究對象。變矩器重12kg，尺寸結構如圖2所示。變矩器泵輪轂部分與外界相通，為了防止異物進入工作腔影響產品正常工作，在運輸過程中要對泵輪轂進行密封，本次選用紅色塑料保護帽，結構如圖3所示。其次變矩器是鋼板沖壓而成，長時間儲運容易生銹，根據防銹設計標準，本次選用VCI氣象防銹袋。

圖2 變矩器尺寸結構圖

圖3 泵輪轂保護帽結構圖

1 緩沖包裝設計

變矩器的緩沖包裝設計可以選用多種材料，如泡沫塑料、蜂窩紙板等，但根據各種緩沖材料的特性對比表，以及緩沖包裝設計理論的發展[1,2]，本次選用密度為0.012g/cm2的EPE作為緩沖材料。

1.1 產品脆值

脆值是描述產品承受外界載荷作用后臨界破損狀態的一個度量值，用于評價產品在流通環境下耐損壞的能力。產品脆值的確定一般有試驗法、經驗估算法、類比法等，本文通過經驗估算法和類比法來確定變矩器的脆值。通過對包裝件在流通環境中實測的大量現場數據的數理統計分析，估算產品脆值有如下經驗公式[1]。

其中GC是包裝間能經受的最大加速度(g)，W是被包裝物的重量（kg），a、b是經驗參數，有三種數據：

強烈沖擊：a=801，b=0.704；

中等沖擊：a=203，b=0.306；

較弱沖擊：a=53.2，b=0.100。

以中等沖擊為例，取a=203，b=0.306帶入公式GC=aW-b進行計算可得，變矩器的脆值：GC=95

其次由于加工技術的差異，國內生產的產品一般脆值較小[3]，運用類比法，結合表1，各國對同類產品的脆值測試標準，取產品的脆值為100。

表1 各類產品G值測試標準

1.2 緩沖墊設計計算

根據變矩器的外形尺寸，變矩器罩輪殼一側的可緩沖面積為連接塊兒的緩沖面積與罩輪殼上凸起的Φ（60～80）圓環的面積之和A1，泵輪一側的可緩沖面積可近似為Φ（62～85）圓環面積A2。

因此，上下兩邊的可緩沖面積A近似相等，等于106cm2。

綜上所述，變矩器的緩沖墊設計參數為：變矩器質量為12kg，脆值為100，可緩沖面積為106cm2，由文獻[1]中裝卸環境與跌落高度表，可知變矩器的跌落高度為60[1]。

發泡聚乙烯在跌落高度為60時的最大加速度-靜應力曲線[4]如圖4所示。

根據靜應力公式：

坐標σs=0.1N，與坐標G=100g的交點位于t=5.0cm偏上一點；

根據緩沖墊最大壓縮變形量計算公式Xm=(2mgH/k)1/2，其中緩沖墊彈性系數可求得Xm=2H/Gm=2×60/100=1.2(cm)；所以緩沖墊上圓孔深度：T=30+12=42mm，結合產品結構綜合考慮緩沖墊的厚度t=50mm＞42mm，可滿足穿底要求。

圖4 發泡聚乙烯的最大加速度-靜應力曲線

為了避免撓曲，緩沖墊的最小緩沖面積與緩沖墊厚度應符合克斯特納那驗公式：Amin＞(1.33T)2，其中T為緩沖墊厚度（cm），Amin為緩沖墊的最小緩沖面積，在本文中即為緩沖墊的可緩沖面積A(cm2）[5]。

因此，Amin=A=106cm2＞(1.33×5.0)2=44.2cm2,由克斯特納那驗公式可判定襯墊不會彎曲。

根據計算，進行緩沖墊設計，基本結構如圖5所示。

圖5 緩沖墊結構

1.3 外包裝設計

1）單個包裝用瓦楞紙箱設計

本次選用B型單瓦楞0201型紙箱，內尺寸為300×300×180，根據紙箱尺寸計算公式以及0201型紙箱的修正系數值可得：

B1=3 0 0+6=3 0 6，B2=3 0 0+4=3 0 4， L1=300+6=306，L2=300+6=306，H=180+16=196，J=40，F=B1/2+3=156，P=10，結構如圖6所示，所以瓦楞紙箱單個包裝件的尺寸為306×304×196。 并根據企業標識，對紙箱外觀進行設計，如圖7所示，使包裝在保護產品的同時，起到宣傳作用。

圖6 紙箱結構圖

圖7 紙箱裝潢圖

2）外包裝木箱設計

本文所用的物流外包裝箱是一種采用簡單結構的插接式膠合板箱，是在鋼邊卡扣箱的基礎進行設計的，與鋼邊卡扣箱相比，該連接結構能減小拆卸對連接件的損害，增加箱子的使用次數，拆裝也更簡單，其次，空箱儲運時可拆開節約空間。

該箱子由四塊側面板、底板和上蓋板組成，四塊側面板通過插接結構連接，與底板和蓋板通過舌插連接，結構如圖8所示，插接柱是不銹鋼材質，結構如圖9所示，它與木板的連接和鋼帶與木板的連接相同。

圖8 木箱結構

圖9 插接結構

通常鋼邊卡扣箱設計時，內裝物小于500kg用6mm箱板，大于1000kg時用12mm箱板，介于兩者之間用8 m m 箱板[6]。本次單個包裝在木箱中采用3×3×4的堆碼方式，產品的總重量為12×36=436kg，加上緩沖墊和紙箱的重量也不足500kg，但為了安全起見選用8mm厚的箱板。國內點對點運輸采用汽車運輸，一般汽車內堆高限位2.5m，根據包裝箱尺寸運輸中可堆碼兩層，因此底板和蓋板選用12mm的板材。根據內裝物的數量，以及操作空間，箱子的內尺寸取值為920×920×800，外尺寸為950×950×950。箱子各面板的結構尺寸如表2所示，箱子裝卸堆碼時采用叉車，因此采用D4型膠合板托盤，方便叉車叉取，托盤的尺寸如表3所示。

表2 箱板尺寸

表3 托盤尺寸

2 結束語

液力變矩器作為自動擋轎車的重要部件之一，隨著汽車行業的發展，人們對車輛的要求越來越高，國內變矩器行業的發展不斷壯大，變矩器產品的流通越來越頻繁，本文為變矩器的運輸包裝提供了一定的方案，為企業后期變矩器產品的運輸包裝提供一定的依據。

[1] 彭國勛,運輸包裝[M].北京∶印刷工業出版社,2006.

[2] 孫宏嶺,武文斌,物流包裝實物[M].北京∶中國物資出版社,2003.

[3] 劉冰.分體柜式空調機的紙質緩沖包裝設計及其仿真分析[D].江南大學,2012.

[4] 趙榮麗,李克天,何衛鋒,陳戊華,鐘彬城.變壓器運輸包裝緩沖襯墊設計[J].包裝工程,2010,21∶19-22.

[5] 張書彬,陳文朗.電飯鍋的蜂窩紙板緩沖包裝設計[J].包裝工程,2007,08∶121-122.

[6] 舒祖菊,王寶霞,何敏麗,袁艷,葛先平.蝶閥的運輸包裝設計[J].包裝工程,2010,17∶10-12.