5.3瓦楞纸箱强度设计

抗压载荷 紧固垫圈
试样
液压
橡胶膜
纸箱耐破度测试
纸箱边压测试
纸箱平压测试
二、抗压强度 1、抗压强度
指在压力试验机 均匀施加动态压力至 箱体破损时的最大负 荷及变形量。
图5-72
瓦楞纸箱抗压试验曲线
正确评价瓦楞纸箱的抗压强度，要包括以下几个方面：
a.最大负荷； b.变形量； c.测试值偏差。
2、影响瓦楞纸箱抗压强度的因素 ①基本因素
图5-73 纸箱箱型抗压强度指数值 （注：W—A为包卷式纸箱）
（2）马丁荷尔特（Maltenfort）公式 马丁荷尔特公式根据瓦楞纸板内、外面纸的横 向康哥拉平压强度（CLT—O）平均值来计算瓦楞纸箱 抗压强度。 公式如下：
P 10.2Lo 21.0Bo 3.7H o a(CLT O) b
（5）APM计算公式 从公式（5-33） 令 0.75 BSF 2.028 10 2 Pm ( D x D y ) 0.25 则 式中
P (BSF) Z
BSF
P ——纸箱抗压强度，N
Z
——纸箱强度系数 ——纸箱周边长，㎜
因为纸箱的抗压强度可以考虑为各个垂直箱面所 承担的抗压强度的组合，所以如果用各个独立的 垂直箱面宽度来代替纸箱周边长，上式中的值误 差不会大于5%。为方便计，上式可改为：
Z 2( Lo Bo )
对于单瓦楞纸板来说，公式简化为：
R1 R2 R3C n Px 15.2
对于双瓦楞纸板来说，公式简化为：
R1 R2 R3 Rm1C1 Rm 2 C 2 Px 15.2
单瓦楞纸凯里卡特常数值 楞型
常数
A
8.36 1.10 1.532
B
5.00 1.27 1.361
代入公式
B.
凯里卡特简易公式：凯里卡特公式的计算 需要用到方根，所以显得非常复杂。为使计算 简化，可将公式（5-20）中的常数项进行合并， 而且，一旦纸箱尺寸确定，其周长也可以作为 常数处理，即
4aX z 3 F ( ) ZJ Z
2
则：
P Px F
式中
——瓦楞纸箱抗压强度,N Px ——瓦楞纸板原纸综合环压强 度,N/㎝ F ——凯里卡特简易常数
H W ——流通过程中最大有效堆码高度，㎜ T ——托盘高（厚）度，㎜ hmax ——托盘包装的最大高度，㎜ H o ——纸箱高度外尺寸，㎜
由于涉及因素较多，所以采用逐步试算法。计算过程 如下： a. hmax T INT max Ho
n
式中
nmax——单个托盘包装中最大纸箱堆码层数
式中
2F Bo
度，N
PWA——包卷式纸箱抗压强度，N P0201——用凯里卡特公式计算的0201纸箱抗压强
F
——摇盖长度，㎜
Bo ——纸箱宽度外尺寸，㎜
另外，也有直接利用综合环压强度计算包卷式纸箱 抗压强度的计算公式：
0.22 P 2 . 25 P a ( L B ) H WA x o o o 1 3
已知：R1=R2=360N/0.152m
Rm=150N/0.15m
L0=580mm
求：P 解：
B0=398mm
Z=2(L0+B0)=195.6(cm)
查表
代入公式
aXz=8.36
J=1.10
C=1.532
Px=(R1+R2+RmC)/15.2=62.5(N/cm) P=Px(4aXz/Z)2/3ZJ=4140(N)
4aX z 3 P Px ( ) ZJ Z
2
其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下：
Px
式中
R C R
n n
mn
15.2
Rn ——面纸环压强度测试值，N/0.152m
Rmn ——瓦楞芯纸环压强度测试值，N/0.152m
C n ——瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸原长度与面纸长度之比
aXz、J、C 值可查表
式中 e. 式中
n
——仓储堆码可能的托盘包装层数
n INT n max
N nmax n
N ——可以考虑的堆码层数
' N N 如果 max ，则
N max N
' ' ' N N max 1 ，或者 N N max 1 ，而 N max 如果 又不是 素数（除其本身与1外无其他约数如3、5、7、11 等），则可考虑在每个托盘包装上减去一层瓦楞纸箱 而重新组合成一个新增加的托盘包装以提高仓储空间 的利用率. 为此，用 nmax 1 再重复计算， 如果计算结果 N ' N ，


HW b. nmin INT h max 式中 nmin ——流通过程中最大有效堆码高度下可 堆码最少的托盘包装的层数
c.
N
' max
H W n minT INT H o
' 式中 N max ——仓储中纸箱可能的最大堆码层数 ' N max d.
图5-78 最大堆码层数
将上式代入公式,则
F 9.81KM ( N max 1)
式中 ——纸箱载荷，N ——载荷系数 M ——单个纸箱包装总质量㎏ N max——最大堆码层数
F K
（2）托盘堆码的最大堆码层数 从图5-78可见，托盘堆码时，最大堆码层数的 确定比较复杂。主要取决于下列因素：
第四节
瓦楞纸箱强度设计
强度是评价瓦楞纸箱的重要指标，是设计瓦 楞纸箱的重要条件。
一、影响瓦楞纸箱强度的因素 基本因素包括： ①原纸强度 ②瓦楞楞型 ③瓦楞纸板种类 ④瓦楞纸板含水率 ⑤流通领域中外界环境的影响 可变因素包括： ①箱型与箱形（尺寸比例） ②印刷面积与开孔位臵 ③瓦楞纸箱制造技术 ④制箱设备缺陷 ⑤质量管理。
Bo ( ) Lo Bo
式中P0201——与主体箱板同材质0201纸箱抗压强度,N * P0201 ——与端板同材质0201纸箱抗压强度,N Lo ——瓦楞纸箱长度外尺寸,㎜ B ——瓦楞纸箱宽度外尺寸,㎜
D.
包卷式纸箱抗压强度计算公式 包卷式纸箱抗压强度计算公式如下：
PWA P0201 0.6 1.6
a.原纸强度——内面纸、外面纸、瓦楞芯纸的环压强度（RCT） 或瓦楞芯平压强度（CMT）； b.瓦楞楞型——A、B、C、E ；
c. 瓦楞纸板种类——双面、双芯双面、三芯双需、X-PLY等；
d. 瓦楞纸板含水率；
e.在流通领域中外界环境的其他影响。
②可变因素
a.箱形尺寸比例； b.印刷面积与印刷设计； c.开孔面积与开孔位臵； d.纸箱的制造技术问题； e.制箱机械的缺陷； f.质量管理问题。
式中
a
——瓦楞常数 Lo ——纸箱长度外尺寸，㎝ Bo ——纸箱宽度外尺寸，㎝ H o ——纸箱高度外尺寸，㎝ ——印刷影响系数
——瓦楞纸板原纸综合环压强度值，N/㎝ PWA
Px ——包卷式纸箱抗压强度，N
部分箱型抗压强度修正系数
箱
型
0203 0301 0320 0504 0510 0.6 2.0 0.7 0.7
堆码强度 指仓库储存的瓦楞纸箱包装在静态压力之下 于堆垛行将坍塌之前所能承受的负荷。
（1）无托盘堆码的最大堆码层数 如图5-78所示，在无托盘堆码时，最大堆码层数为
N max INT ( HW / H o )
式中
N max
——最大堆码层数 H W ——流通过程中最大有效堆码高度，㎜ H o ——纸箱高度外尺寸，㎜
F 9.81KM INT ( HW H o ) 1
K
M
式中
F
HW Ho
——载荷，N ——载荷系数 ——单件纸箱包装总质量，㎏ ——流通过程中最大有效堆码高度，㎜ ——瓦楞纸箱高度外尺寸，㎜
根据流通条件（时间、湿度、振动等）不同， 载荷系数可在1范围内变化。
2、最大堆码层数 商品在仓库内的保管费用，取决于商品在仓库 内的占地面积，所以为了尽可能减少商品的占地面积， 提高仓储面积利用率，就应该充分利用仓库的最大空 间高度来堆码。为此，瓦楞纸箱结构就要具有一定的 强度，使位于底层的瓦楞纸箱不致于在上层纸箱的重 力作用下压坏变形。因此，最大堆码层数既决定了仓 储的经济性，也决定了瓦楞纸箱的必要强度。
2 1.1772Pm tz (0.3228RL 0.1217RL 1) P 0.041 100H o
式中
Pm——瓦楞纸箱边压强度，N/m
Z ——纸箱周边长，㎝ RL——纸箱长宽比
P ——瓦楞纸箱抗压强度，N
t ——瓦楞纸板厚度，㎜
H o——纸箱外高度尺寸，㎝
（4）马基（Makee）公式 马基公式把瓦楞纸板的边压强度和挺度作为 影响瓦楞纸箱强度的主要因素，而且认为纸箱抗 压强度随纸箱周边长的平方根而变化。
式中：
P ——瓦楞纸箱抗压强度，N Lo ——纸箱长度外尺寸，㎝ Bo ——纸箱宽度外尺寸，㎝ H o ——纸箱高度外尺寸，㎝ CLT—O——内、外面纸横向平压强度平均值，N 由于康哥拉平压强度测试仪的使用在国际上并 不普及，所以马丁荷尔特公式未广泛应用
（3）沃福（Wolf）公式 沃福公式以瓦楞纸板的边压强度和厚度作为瓦楞 纸板的参数，以箱体周边长、长宽比和高度作为纸箱 结构的因素来计算瓦楞纸箱的抗压强度。公式如下：
修正系数 1.1
凯里卡特公式，与实际测试值有一定差异，一般比 测试值小5％。
E.其他箱型抗压强度计算 部分箱型可按下式计算：
P P0201
式中
P0201
抗压强度，N
P
——其他箱型抗压强度，N ——0201型箱用凯里卡特公式计算的 ——箱型抗压强度指数