運輸木箱連接件數量選取研究

盧 丹，許 曼

武漢信息傳播職業技術學院

運輸木箱連接件數量選取研究

盧 丹，許 曼

武漢信息傳播職業技術學院

對運輸木箱的箱板連接件進行受力分析，并對選取數量進行數學研究。箱板強度及連接件的數量直接影響到包裝的質量是否滿足要求，因此，先建立所需的力學模型，然后再運用數學計算的方式來分析箱體受力，并研究常見兩種箱型的連接件選取方法。通過對木箱箱體以及連接件的受力分析，得到箱體所受載荷及連接件選取數量的計算公式。

運輸包裝；連接件；載荷；力學模型

隨著中國包裝行業的快速，穩健發展，運輸包裝中不斷涌現新理論、新技術和新結構。本文研究的對象是采用鋼帶結合連接件的特殊木箱，在當前森林木材資源不足，包裝材料要朝著環境友好化、可持續化方向發展的現狀下，這種新型木箱以其裝配及拆卸方便、可重復使用的優勢，具有廣闊的前景。

常見的種類有三片箱和六片箱，三片箱就是箱體可以拆分為頂、圍及底三個部分，六片箱就是可以拆分為完全獨立的六個部分。下面將圍繞這兩種常見箱型進行研究。

1.三片箱

1.1 箱體受力分析

三片箱箱體的長、寬、高分別為x，y，h。內裝物為流動性物體時，各箱板所受載荷最大，以此為假設，對密度為ρ，箱體底邊x邊所使用的連接件數量為m，則可以得到：

箱底板所受到的壓力為：Fh=ρgh∫0xdx∫0

ydy=ρghxy,其中的g為重力加速度。

1.2 連接件數量選取研究

為了研究x邊受力的最大情況，可以略去y邊連接件的應用情況，假設第m個連接件受力為Fm，則有:2m?Fm=Fh

根據連接件受力模型分析可以知道：Fm=8τs，則有：

則可以得知D為一常數，D≈3.6，由此可以得到：m≥ρDxy

由上式可以知道箱體的長、寬都是已知量時，三片箱箱邊上使用的連接件數量m與內裝物的密度有關。

2.六片箱

2.1 箱體受力分析

六片箱箱體長、寬、高分別為x，y，h，內裝物為流動性物體時，各箱板所受載荷最大，以此為假設，內裝流體密度為ρ，箱側面所用連接件數量為n，第n個連接件到箱頂面xy面距離為k,圖1中Q面即陰影面的節點到第n個連接件的h方向位移變量為z，則可得到：

Q面某點所受到的壓強為：Pz=ρg(k+z),受力面積為：Sz=dz?dy

則該點所收內裝物的壓力為：Fz=ρg(k+z)dzdy

假設Q面所受到內裝物壓力的等效力為Fl，其到O點的h方向距離為ι，則由上面公式可得到：

2.2 連接件數量選取研究

為使h邊的第n個連接件受力最大，考慮箱底邊的連接件，根據受力平衡定理可以得到：，根據連接件力學模型進行受力分析：Fn=8τs綜合上述計算可以得到如下結果：

由上式可以看出當箱體的寬度和高度為已知量時，六片箱側邊使用連接件數n與內裝流體的密度有關。

圖1 六片箱力學模型

3.結論

本文通過建立三片箱及六片箱的力學模型，運用數學推導的方式來進行箱體以及連接件的受力分析，得到箱體所受載荷及連接件選取計算公式。由此計算公式可以知道兩種箱型的連接件數量選取都與內裝物密度有關，對木箱包裝設計起到數據指導作用，并對提高木箱包裝的安全系數具有實際意義。

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盧丹（1986-）,女，碩士,武漢信息傳播職業技術學院講師,主要研究方向：運輸包裝及包裝結構。