包装木箱堆码设计计算
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表 1 框架木箱类型
类 型 1A 形 1B 形 2A 形 2B 形 3A 形 3B 形
分 外板的形式 木板密封箱 （1 形） 胶合板密封箱 （2 形） 花格箱 （3 形）
类 组装方式 钢钉组装(A 形) 螺栓组装(B 形) 钢钉组装(A 形) 螺栓组装(B 形) 钢钉组装(A 形) 螺栓组装(B 形)
2
将λ代入(3)式：
fk
2
3000 f c l 12 t
2
250 f c l t
2
(6)
因此，每根立柱的许用压曲载荷(Pk)由下式算出。
Pk
A fk (kN ) 10
(7)
5.滑木和横梁的尺寸计算
滑木是底座上长度方向的基础构件，起着连接负荷枕木、侧面和承重的作用。滑木的尺 寸根据内装物的质量和包装箱的内长(或起吊点的间距)，由 GB/T7284《框架木箱》标准中 的各构件尺寸表确定。此方法为最简单最直接确定滑木尺寸的方法。 横梁是支撑顶盖载荷和承受起吊时起吊绳索侧压的重要构件。横梁的中心间隔通常在 60cm 以下，但是因内装物的局部突出在横梁之间等原因，中心间隔需要在 60cm 以上、起吊 绳索通过的部位、或是包装箱很宽时。应对上框木安装加强构件。 横梁的中间间隔，根据横梁的尺寸和长度由下式确定。
一、引言
随着我国重型机械设备出口的快速增长， 同时也对重型机械设备出口运输包装提出了更 高的要求； 现如今出口运输包装是制约重型机械设备出口的一个瓶颈。 为了更好地保护重型 机械设备在运输过程中不发生破损， 能够完好无损地运达到用户手中， 是我们一直研究的课 题。 一般的重型机械设备的包装、 运输经常会使用各种各样的木质外包装， 可以是封闭箱． 也 可以选用花格箱，还可以采用敞式包装或局部包装．根据我们多年的经验证明，要想保证机 械设备的完好，敞装和局部包装尽量少采用，而更多采用木箱包装。这里用由底座、侧面、 端面及顶盖构成的封闭木箱为例来加以说明。 重型机械设备的出口包装运输设计和计算包括许多内容。 首先要根据产品的类型。 外形 尺寸及重量进行包装设计，并特别注意保护好产品的脆弱部件。同时运输过程中的气候条 件．重心计算、起吊装卸、固定防护，包装材料的成本等因素都要全面考虑。所以在运输包 装的设计过程中必须经过严密的设计和计算。 在产品运输过程中，对于那些采用木箱包装的机电产品来说，经常会出现木箱的堆码， 这是因为堆码木箱可以有效减小包装件所占空间和大大降低运输成本。
6
包装木箱堆码设计计算
惠远鹏 马占山
辽宁沈阳 110141) (中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 摘要：机械产品的包装木箱在运输过程中，无法避免的要出现木箱的堆码。本文主要介绍了建筑基准 法堆码木箱的设计方法和理论，同时通过具体实例对方法和理论进行应用。从而为堆码包装木箱的设计提 供了可靠的理论和实际依据。
4.立柱和辅助立柱尺寸的计算
立柱是木箱侧面和端面的主要组成构件， 同时是木箱的主要受力构件。 侧面安装在滑木 上，承受堆码载荷，并通过滑木支撑内装物的重量。端面安装在端面上，并同侧面组装在一 起后共同承受堆码载荷。 侧面的每根立柱和辅助立柱都与侧板一起， 可看作是一根柱子， 它必须具有能承受堆码 载荷的强度。由于作用在一个侧面上的堆码载荷的 1/2，所以作用在一根立柱上的堆码载荷 (P)可以由下式求得：
关键词： 包装；堆码木箱、包装设计；木箱设计
Stacking design calculation of wooden box Packaging
Hui Yuan peng Ma Zhan shan (NFC Metals (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd., Shenyang 110141)
许用压曲强度(kfg/cm ) 木材的许用抗压强度(6MPa) 立柱的长度(cm) 回转半径(cm)
2
k
I 截面惯性距 截面积 A bt 3 12
Abt
I
b 截面宽(cm) t 截面厚(cm) 所以得
k
bt 3 2 12 t 12 bt
l t2 12
3000 f c 3000 f c l t2 12
2
表 3 堆码载荷
内装物质量 t 10 以下 30 以下 超过 30 时
堆码载荷 KPa﹛kgf/m2﹜ 10.0｛1000｝［6.7｛680｝］ 15.0｛1500｝［10.0｛1000｝］ 20.0｛2000｝［13.3｛1350｝］
注：顶盖载荷是指主要由横梁承受的载荷；堆码载荷是指主要由侧面承受的载荷。当堆 码载荷的货物小于顶盖的宽度时， 同时承受顶盖载荷和堆码载荷； 当堆码的货物与顶盖的宽 度相同或在顶盖上方有垫木，这时货物的大小与箱宽没有关系时，主要作用的是堆码载荷。 []中所给出的数值，是相对于等级 2 的数值
1
二、堆码木箱设计和计算
1.木箱结构形式
由于机械产品的体积、质量一般都比较大，因此我们所选用的木箱结构为框架木箱，此 结构的木箱可以承受的内装物重量为 500kg～40000kg；外尺寸长度在 15m 以下，宽度在 5m 以下和高度在 5m 以下的运输包装件。 框架木箱的类型，根据外板的形式和组f k
0.3 f c
100
2
(3)
30 100 (中柱)时， f k f c 1.3 0.01
(4) (5)
30 (短柱)时， f k f c
式中：λ 有效长细比
l k
3
fk fc
l k
选择基准
(a)A 型箱主要用于内装物需进行防水、防潮等防 护，或防止内装物脱落的情况。 (b)B 型箱主要用于需易于开箱或多次拆装的情况 (a)A 型箱主要用于内装物不需防水、 或只需进行局 部保护的情况。 (b)B 型箱主要用于需易于开箱或多次拆装的情况。
2.设计要素
等级 1 适用于需多次装卸、码放、并有可能承受较大外力的场合。主要是装船海运的 情况；即使是装集装箱运输时，当需要在港口装集装箱，到达对方港口后再从集装箱取出， 然后再进行陆运的货物（称作 LCL 货物）也适用这一等级。 等级 2 适用于装卸、 码放次数少、 并承受较小外力的场合， 主要是使用集装箱运输 （称 作 FCL 货物）以及国内运输和单件货物门到门运送的情况。
4
l2
100bh 2 f b 3l12
(8)
式中：l2 横梁的中间间隔(cm) b 横梁的宽(cm) h 横梁的厚(cm) 2 fb 许用抗弯强度(107kfg/cm ) l1 横梁的长(cm)
6.堆码木箱立柱设计计算的实例
已知： 某产品包装木箱尺寸为： 5840×1020×1020(mm)， 产品净重： 1915kg， 毛重： 2215kg， 堆码层数为上部 1 层，总计 2 层高，侧立柱的中间隔为 80cm，立柱的厚 4cm，求立柱的宽 b。 解：由已知条件得包装箱立柱的长度为：70cm。 立柱的长细比为：
l t2 12
70 42 12
60.62 100 ，因此得到此木箱立柱为中柱。
由上式（5）得立柱的许用弯曲强度为：
f k f c (1.3 0.01 ) 61.3 0.01 60.62 4.163( MPa)
由上述式（1）得，作用在一根立柱上的载荷（P）为：
5
三、结论
本文通过应用建筑基准法进行堆码包装木箱， 立柱的设计和计算。 通过实例具体计算说 明公式的应用方法， 同时也验证了用此种方法设计的堆码包装木箱是安全可靠的。 为今后企 业堆码包装木箱的设计提供了理论依据。
参考文献 [1] GB/T7284-1998［S］.框架木箱 [2] 成大先.机械设计手册[M].第四版第 1 卷.北京，化学工业出版社，2002 [3] 林 勇 军 . 提 高 大 型 木 包 装 箱 堆 码 强 度 的 侧 立 柱 改 进 设 计 方 法 ［ J ］ . 包 装 工 程 . 2009(30).08，7～9
堆码载荷(kPa) 箱的外宽(m) 侧立柱的中心间隔(m) (kN ) 2 2215 9.8 1.02 0.8 5 . 84 1 . 02 1000 2 3.72 0.8 2 1.488(kN )
P
由式（2）计算的立柱的宽
A bt
10 P ，得 fk
P
堆码载荷(kPa) 箱的外宽(m) 侧立柱的中心间隔(m) (kN ) 2
(1)
对于上式中的 P，立柱、辅助立柱和侧面(与立柱同宽的范围)所需截面积(A)按下式计 算。
A
10 P fk
2
(2)
式中：A 立柱的截面积(cm )[b(立柱宽 cm)×t(立柱厚 cm)] fk 许用压曲强度(MPa) 对于由堆码载荷确定的立柱及辅助立柱的尺寸，在过去的标准中，是按戈登・兰金公式 计算的，有一些不合理性。下面是应用建筑基准法计算立柱的许用压曲强度的计算公式，根 据箱的内高由下式计算：
作者简介 惠远鹏(1955-) 男 中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 工艺研究所 包装设计室 工程师 马占山(1982-) 男 中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 工艺研究所 包装设计室 工程师 联系电话：024-25505555-6175 手机：13998319525 传真：024-25366389 通讯地址：辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽路 2 号 邮编：110141
Abstract: During transportation of most mechanical products, it is common to stack the packages together to save space. This paper describes the design methods and theories of the Building Standards law of package tacking, by practical exercise of the standards, provides reliable theoretical and practical basis for wooden box Package Stacking. Keywords: packaging; stacking wooden boxes; packaging design; wooden box design
3.基本要求
（1）木材的基本强度，框架木箱所用木材的许用强度按表 2 的规定。
表 2 木材的许用强度 GB（单位：MPa）
长度方向方材的抗压强度 顺纹抗压强度 弦向 11.0 径向 8.1 7.0 14.0 顺纹抗拉强度
注：在实际使用时，可以根据所实际使用的树种的强度，按照与表 2 强度的比例关系来 改变所用构件的根数和截面尺寸。 （2）上部载荷 通常予想的上部载荷，按下述条件确定。 顶盖载荷 由横梁承受的顶盖载荷，根据顶盖的面积，按 4.0kPa[2.6kPa]计算。 堆码载荷 由侧面承受的堆码载荷，根据顶盖的面积，由表 3 计算
b
10 P 10 1488 89.36(mm) f k t 4.163 40
由计算结果得到包装木箱立柱的宽为 b≥89.36mm，按公司现有材料尺寸取其最接近的 宽度尺寸 90mm，确定立柱截面尺寸为 90×40(mm)。这是因为此计算只考虑立柱的承载，而 没有考虑辅助立柱的承载。 加上辅助立柱的承载， 此包装木箱的立柱截面确定为这个尺寸是 安全可靠的。同时这个尺寸与我们通过查表得到的立柱截面尺寸大小是相符的。因此，计算 结果是合理准确的。
类 型 1A 形 1B 形 2A 形 2B 形 3A 形 3B 形
分 外板的形式 木板密封箱 （1 形） 胶合板密封箱 （2 形） 花格箱 （3 形）
类 组装方式 钢钉组装(A 形) 螺栓组装(B 形) 钢钉组装(A 形) 螺栓组装(B 形) 钢钉组装(A 形) 螺栓组装(B 形)
2
将λ代入(3)式：
fk
2
3000 f c l 12 t
2
250 f c l t
2
(6)
因此，每根立柱的许用压曲载荷(Pk)由下式算出。
Pk
A fk (kN ) 10
(7)
5.滑木和横梁的尺寸计算
滑木是底座上长度方向的基础构件，起着连接负荷枕木、侧面和承重的作用。滑木的尺 寸根据内装物的质量和包装箱的内长(或起吊点的间距)，由 GB/T7284《框架木箱》标准中 的各构件尺寸表确定。此方法为最简单最直接确定滑木尺寸的方法。 横梁是支撑顶盖载荷和承受起吊时起吊绳索侧压的重要构件。横梁的中心间隔通常在 60cm 以下，但是因内装物的局部突出在横梁之间等原因，中心间隔需要在 60cm 以上、起吊 绳索通过的部位、或是包装箱很宽时。应对上框木安装加强构件。 横梁的中间间隔，根据横梁的尺寸和长度由下式确定。
一、引言
随着我国重型机械设备出口的快速增长， 同时也对重型机械设备出口运输包装提出了更 高的要求； 现如今出口运输包装是制约重型机械设备出口的一个瓶颈。 为了更好地保护重型 机械设备在运输过程中不发生破损， 能够完好无损地运达到用户手中， 是我们一直研究的课 题。 一般的重型机械设备的包装、 运输经常会使用各种各样的木质外包装， 可以是封闭箱． 也 可以选用花格箱，还可以采用敞式包装或局部包装．根据我们多年的经验证明，要想保证机 械设备的完好，敞装和局部包装尽量少采用，而更多采用木箱包装。这里用由底座、侧面、 端面及顶盖构成的封闭木箱为例来加以说明。 重型机械设备的出口包装运输设计和计算包括许多内容。 首先要根据产品的类型。 外形 尺寸及重量进行包装设计，并特别注意保护好产品的脆弱部件。同时运输过程中的气候条 件．重心计算、起吊装卸、固定防护，包装材料的成本等因素都要全面考虑。所以在运输包 装的设计过程中必须经过严密的设计和计算。 在产品运输过程中，对于那些采用木箱包装的机电产品来说，经常会出现木箱的堆码， 这是因为堆码木箱可以有效减小包装件所占空间和大大降低运输成本。
6
包装木箱堆码设计计算
惠远鹏 马占山
辽宁沈阳 110141) (中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 摘要：机械产品的包装木箱在运输过程中，无法避免的要出现木箱的堆码。本文主要介绍了建筑基准 法堆码木箱的设计方法和理论，同时通过具体实例对方法和理论进行应用。从而为堆码包装木箱的设计提 供了可靠的理论和实际依据。
4.立柱和辅助立柱尺寸的计算
立柱是木箱侧面和端面的主要组成构件， 同时是木箱的主要受力构件。 侧面安装在滑木 上，承受堆码载荷，并通过滑木支撑内装物的重量。端面安装在端面上，并同侧面组装在一 起后共同承受堆码载荷。 侧面的每根立柱和辅助立柱都与侧板一起， 可看作是一根柱子， 它必须具有能承受堆码 载荷的强度。由于作用在一个侧面上的堆码载荷的 1/2，所以作用在一根立柱上的堆码载荷 (P)可以由下式求得：
关键词： 包装；堆码木箱、包装设计；木箱设计
Stacking design calculation of wooden box Packaging
Hui Yuan peng Ma Zhan shan (NFC Metals (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd., Shenyang 110141)
许用压曲强度(kfg/cm ) 木材的许用抗压强度(6MPa) 立柱的长度(cm) 回转半径(cm)
2
k
I 截面惯性距 截面积 A bt 3 12
Abt
I
b 截面宽(cm) t 截面厚(cm) 所以得
k
bt 3 2 12 t 12 bt
l t2 12
3000 f c 3000 f c l t2 12
2
表 3 堆码载荷
内装物质量 t 10 以下 30 以下 超过 30 时
堆码载荷 KPa﹛kgf/m2﹜ 10.0｛1000｝［6.7｛680｝］ 15.0｛1500｝［10.0｛1000｝］ 20.0｛2000｝［13.3｛1350｝］
注：顶盖载荷是指主要由横梁承受的载荷；堆码载荷是指主要由侧面承受的载荷。当堆 码载荷的货物小于顶盖的宽度时， 同时承受顶盖载荷和堆码载荷； 当堆码的货物与顶盖的宽 度相同或在顶盖上方有垫木，这时货物的大小与箱宽没有关系时，主要作用的是堆码载荷。 []中所给出的数值，是相对于等级 2 的数值
1
二、堆码木箱设计和计算
1.木箱结构形式
由于机械产品的体积、质量一般都比较大，因此我们所选用的木箱结构为框架木箱，此 结构的木箱可以承受的内装物重量为 500kg～40000kg；外尺寸长度在 15m 以下，宽度在 5m 以下和高度在 5m 以下的运输包装件。 框架木箱的类型，根据外板的形式和组f k
0.3 f c
100
2
(3)
30 100 (中柱)时， f k f c 1.3 0.01
(4) (5)
30 (短柱)时， f k f c
式中：λ 有效长细比
l k
3
fk fc
l k
选择基准
(a)A 型箱主要用于内装物需进行防水、防潮等防 护，或防止内装物脱落的情况。 (b)B 型箱主要用于需易于开箱或多次拆装的情况 (a)A 型箱主要用于内装物不需防水、 或只需进行局 部保护的情况。 (b)B 型箱主要用于需易于开箱或多次拆装的情况。
2.设计要素
等级 1 适用于需多次装卸、码放、并有可能承受较大外力的场合。主要是装船海运的 情况；即使是装集装箱运输时，当需要在港口装集装箱，到达对方港口后再从集装箱取出， 然后再进行陆运的货物（称作 LCL 货物）也适用这一等级。 等级 2 适用于装卸、 码放次数少、 并承受较小外力的场合， 主要是使用集装箱运输 （称 作 FCL 货物）以及国内运输和单件货物门到门运送的情况。
4
l2
100bh 2 f b 3l12
(8)
式中：l2 横梁的中间间隔(cm) b 横梁的宽(cm) h 横梁的厚(cm) 2 fb 许用抗弯强度(107kfg/cm ) l1 横梁的长(cm)
6.堆码木箱立柱设计计算的实例
已知： 某产品包装木箱尺寸为： 5840×1020×1020(mm)， 产品净重： 1915kg， 毛重： 2215kg， 堆码层数为上部 1 层，总计 2 层高，侧立柱的中间隔为 80cm，立柱的厚 4cm，求立柱的宽 b。 解：由已知条件得包装箱立柱的长度为：70cm。 立柱的长细比为：
l t2 12
70 42 12
60.62 100 ，因此得到此木箱立柱为中柱。
由上式（5）得立柱的许用弯曲强度为：
f k f c (1.3 0.01 ) 61.3 0.01 60.62 4.163( MPa)
由上述式（1）得，作用在一根立柱上的载荷（P）为：
5
三、结论
本文通过应用建筑基准法进行堆码包装木箱， 立柱的设计和计算。 通过实例具体计算说 明公式的应用方法， 同时也验证了用此种方法设计的堆码包装木箱是安全可靠的。 为今后企 业堆码包装木箱的设计提供了理论依据。
参考文献 [1] GB/T7284-1998［S］.框架木箱 [2] 成大先.机械设计手册[M].第四版第 1 卷.北京，化学工业出版社，2002 [3] 林 勇 军 . 提 高 大 型 木 包 装 箱 堆 码 强 度 的 侧 立 柱 改 进 设 计 方 法 ［ J ］ . 包 装 工 程 . 2009(30).08，7～9
堆码载荷(kPa) 箱的外宽(m) 侧立柱的中心间隔(m) (kN ) 2 2215 9.8 1.02 0.8 5 . 84 1 . 02 1000 2 3.72 0.8 2 1.488(kN )
P
由式（2）计算的立柱的宽
A bt
10 P ，得 fk
P
堆码载荷(kPa) 箱的外宽(m) 侧立柱的中心间隔(m) (kN ) 2
(1)
对于上式中的 P，立柱、辅助立柱和侧面(与立柱同宽的范围)所需截面积(A)按下式计 算。
A
10 P fk
2
(2)
式中：A 立柱的截面积(cm )[b(立柱宽 cm)×t(立柱厚 cm)] fk 许用压曲强度(MPa) 对于由堆码载荷确定的立柱及辅助立柱的尺寸，在过去的标准中，是按戈登・兰金公式 计算的，有一些不合理性。下面是应用建筑基准法计算立柱的许用压曲强度的计算公式，根 据箱的内高由下式计算：
作者简介 惠远鹏(1955-) 男 中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 工艺研究所 包装设计室 工程师 马占山(1982-) 男 中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 工艺研究所 包装设计室 工程师 联系电话：024-25505555-6175 手机：13998319525 传真：024-25366389 通讯地址：辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽路 2 号 邮编：110141
Abstract: During transportation of most mechanical products, it is common to stack the packages together to save space. This paper describes the design methods and theories of the Building Standards law of package tacking, by practical exercise of the standards, provides reliable theoretical and practical basis for wooden box Package Stacking. Keywords: packaging; stacking wooden boxes; packaging design; wooden box design
3.基本要求
（1）木材的基本强度，框架木箱所用木材的许用强度按表 2 的规定。
表 2 木材的许用强度 GB（单位：MPa）
长度方向方材的抗压强度 顺纹抗压强度 弦向 11.0 径向 8.1 7.0 14.0 顺纹抗拉强度
注：在实际使用时，可以根据所实际使用的树种的强度，按照与表 2 强度的比例关系来 改变所用构件的根数和截面尺寸。 （2）上部载荷 通常予想的上部载荷，按下述条件确定。 顶盖载荷 由横梁承受的顶盖载荷，根据顶盖的面积，按 4.0kPa[2.6kPa]计算。 堆码载荷 由侧面承受的堆码载荷，根据顶盖的面积，由表 3 计算
b
10 P 10 1488 89.36(mm) f k t 4.163 40
由计算结果得到包装木箱立柱的宽为 b≥89.36mm，按公司现有材料尺寸取其最接近的 宽度尺寸 90mm，确定立柱截面尺寸为 90×40(mm)。这是因为此计算只考虑立柱的承载，而 没有考虑辅助立柱的承载。 加上辅助立柱的承载， 此包装木箱的立柱截面确定为这个尺寸是 安全可靠的。同时这个尺寸与我们通过查表得到的立柱截面尺寸大小是相符的。因此，计算 结果是合理准确的。