包装结构设计软件TOPSPro中的堆码强度分析

1、包装结构设计软件 TOPS Pro中的堆码强度分析摘要在介绍如何用TOPS Pro包装结构设计软件 TOPS Pro中的堆码强度分析进行运输包装设计中堆 码强度分析的基础上，详细阐述了计算外包装瓦楞纸箱抗压强度的McKee公式及其在TOPS Pro堆码强度分析 中的应用。 关键词：瓦楞纸箱运输包装； McKee 公式；抗压强度 中图分类号： TIM82 ；TP391 文献标识号： B 文章编号： 1001-3563（2004）05-0030-031 TOPS Pro 概述TOPS Pro 是美国 TOPS 公司推出的世界范围内广泛使用的包装结构优化设计软件。 它的功能之一是瓦 楞纸箱运输包装设

2、计中的堆码强度分析。用户在完成瓦楞纸箱和集装托盘的相关参数的输入后，选择（图 1）。用户在各小框里输入 （或“Stacking Strength”（堆码强度）界面，计算堆码强度的参数对话框立刻弹出选择 ）：计算方法 （环压值法、边压值法、凯里卡特公式法 ）、箱子规格 （结构尺寸、重量、封舌间隙、产品支 撑力、楞向 ）、环境条件 （仓储时间、相对湿度、堆高托盘数 ）、集装状况 （码垛式样、托盘堆高时箱子支撑数 量）和印刷状况 （印刷量、油墨类型 ）等。2 I Unils:希 Eingtish :广 MetricCalculation MethodCase SpedlicalioneLengthW

3、idthHeigMProd SupW 日 ighi Flap GapVert# of Loads HighUnitLoad PalklFluteDirection f PrintAmount qI ,Printing|Atong Depth JNone3Caaes/LayefLayers/Loadz OverhangRololion, C Quick SetFlexo InkFootprint Factor广 None! High Lightt CoFof图1计算堆码强度参数对话框Fig. 1 Stacking Strength Dialog Box参数定义结束后，堆码强度分析结果（见图2）就

4、显示出来了。图 2由两部分构成:illI, UntiEted:Length: 20.5S25:Width:Height:Weight:Prod 命：10.1390117.00003.850.00PsEleE: GMA (Notched) (46.0x40.0) Flole Dir Along D即Ih Flap Gap: O OOOD Dim Veit: feplh Priming: Ita Div Style:Brd Spacing： 266印 Mang: 0.4063 Huitudily: SOCs/byer 60Layers/load 3 Interlock: AJJStg lime:.

5、 1 MortihAl 1 Load High, bottom case must support Z 7U lbs曲训铀脚MEih毗.Edge CrushLWltd Rnnil Ctnbotill N迦 5(nl25X135 毎 3CM36 為33恥S 3J26M-33 33.30M-33期MUQEN Q2eiM 290-MULlEN 42-33M9 MCT 29#ECT 29SCT Z3#ECT 32#eCT 32#ECT 琥CTConstruclion33-33M-33 藝36恥33 35HR*26O 4N3O33 35HR-3EJ135HR 35HR30OHR 35HR印 H33T(r

6、talBo Safety Safety Loads ECT 伽Flute LabFW Factor Margin High IbsAn /1DOOfl20.000 QOOO 0 000 血 血 QiOJO OOOO 0.000Q.OOQ 0.000 QOOO0.0000.000 0.0000.000 0.0000.000 00000.000 0.0000.0000.00DD.00OCCCCCCC C C CCCCCCCCCCCCCC415.Q 4EG9 483 9509.1035123564.96fle.e和40n4邓45&3B44.J6991购G膜.qJ73.e499.G50M5321523

7、.S130.2146.4147.407U74156.0160.7ir.2206.0 iie.e12651346136.3 UG2K.1219.0152315651485156.4153.D1689161.353.B8 1590%60.61 13011%61.01 1,013% 65.09 T973%61.01 m 闕 571925%66.61 1988% 理羽2200%85 27 295%49.113 1413%52.361542%55.73 1640%56.40 im5363 03JB6 XM9a.G3 ZZ43%0.tW IB77% 6477 1932% 6149 im6174 O%K 0

8、31965%6909 2067%6800 2133%e s 32.07.2 aeo72 SO7.0 39.07.2 36 07.6 3817.a 39.00.e 43.09.9 amG.Q 39.5E.3E7E77.19731.333.133.535.349.01Q.4 52 07.57.67.37.67.0B.10.D37.238136.430.239.1机9C.0ISTOPSPro图2堆码强度分析结果Fig. 2 Stacking Slrengtli Results ScreenR-W1）所有码垛方案堆码强度分析结果列表。包括：纸板等级与结构、 安全因子及裕量、堆高托盘数、边压值、单位面积

9、价格等。2）所选码垛方案的堆码强度分析结果统计。包括：已输入的运输箱和托盘参数、集装码垛形式和最 底部纸箱所承受的压力大小。楞型、抗压强度理论值与实际值、堆码强度是指在一定的流通环境条件下容器不出现破损所能承受的最大压力载荷。瓦楞纸箱容器承受 上方载荷的能力受到容器本身结构及其流通环境、支撑载荷的内包装结构、内隔板、角支撑等的影响。瓦 楞纸箱抗压强度与堆码强度有关。TOPS Pro软件利用McKee公式计算0201型瓦楞纸箱的堆码强度。2 McKee公式简介0201型瓦楞纸箱（即常规开槽容器 RSCs）是最简单、最常用的运输包装容器。该型纸箱的瓦楞方向通 常与从上到下的堆码力平行。若已知箱子的

10、周长、纸板的边压测试值、纸板的弯曲阻力、纸箱长宽比和其 它因数，RSCs纸箱的抗压强度可以通过McKee公式估算：SCT 二 2.028 X (ECTT?幅 x5确定抗压强度需求值举例如果已知抗压强度和流通环境，任何RSC箱子有效的堆码强度就能很好的估算出。同样，如果已知流式中：BCT为0201箱型容器的抗压强度理论值（N）; ECT为纸板的边压值（cm）; Dx为纸板制造方向弯曲刚度（N/ cm）; Dy纸板横向弯曲刚度（N/cm）; BP为箱子的周长（cm）。（1）但在测试和计算方面易于使用的McKee简化以纸板厚度代替弯曲刚度，得到了准确度接近于原始公式 公式：BCT = 5. 87 X

11、 ECT x (卩严呀 乂 (SC严5. 87 X ECT X JBP x RC，就可以算出纸板的边压值 （ECT），从而可确定出合适的纸板结式中：BC为纸板厚度（cm）。 如果把对箱子需求的抗压强度值代回式 构组成。BCTECT =J 5, 87 X X /iC(3 )3 由环压值计算边压值TOPS Pro软件通过下面的公式从环压值当输入一个新的纸板结构和使用环压值法作为计算方法时，（RCF）求得边压值（ECT）.1）对于三层瓦楞纸板：A=（面纸1 RCF）+（面纸2RCF）+（楞纸RCF） X （瓦楞拉紧因子）2）对于五层瓦楞纸版：A=（面纸1 RCF）+（面纸2 RCF）+（面纸3 RC

12、F）+（楞纸1 RCF） X （瓦楞拉紧因子1）+（楞纸2RCF） X （瓦楞拉 紧因子2）如果每 92. 9m2（1 000ft2）面纸的综合质量w 38. 6 kg（85 lbs），那么：ECT=（A /6） X 0. 8+12，否则， ECT=（A / 6） X 1. 2764 基于McKee公式的TOPS Pro纸箱抗压强度分析纸箱容器在流通中的特性受它在所经历的环境条件的影响很大。其中某些条件，如堆码时间、相对湿 度等难于改变；而其它一些状况，如托盘集装式样、超出托盘量大小、托盘组成板间隙和野蛮装卸等可通 过集装来确定。为了获得纸箱性能，TOPS Pro在利用McKee公式计算抗压强

13、度值时考虑了一系列结构因子和环境因子。计入纸箱结构因子，纸箱抗压强度矫正值计算如下:TBCT = ECT X SF X LWRF x HFF x PF式中：TBCT为TOPS Pro纸箱抗压强度矫正值（N） ； SF为形状因子。与相对于高度的箱子的比例尺1。否则，为0. 9；寸有关；LWRF为长宽比因子；HFF为水平瓦楞因子。如未选择非垂直瓦楞，该值为 PP为印刷因子。与印刷类型及印刷量有关。计入环境因子，纸箱实际的抗压强度值计算如下：BP = TBCT X EGF x HF x STF x FSF x IF 累 OF + PS(5)式中：BP为TOPS Pro纸箱抗压强度实际值（N） ； F

14、GF为封舌间隙因子；HF放时间因子；PSF为托盘间隔因子；IF为互锁式码垛因子； OF为超出托盘因子， 这些环境因子及其乘子如表为湿度因子；STF为堆 PS为产品支撑力（N）。1所示。表1环境因子Tab, I Environmental Factors环境因子抗压强度损失乘子lOd损失370,63载荷下堆放时间30d损失400.6090 d损失450.55180d损失500.50载荷下相对湿度RH（RH周期性的变化会进一步加剧损失）50%损失01.060%损失100.970%损失200.880%损失320*68190%损失520.48100%损失850J5托盘码垛式样柱型，对齐柱型，错位互锁式

15、超出托盘托盘板间隙野蛮装卸损失忽略损失10-15损失40-60损失20 “40损失10-25损失10-400.90,60.80*90,9量箱0.850.400.600.750.60箱子在集装箱里从底部一直码到顶，180d 的堆放时间， 80相对湿度，互锁式码垛；箱子尺寸(外尺寸):0. 5mX 0. 25m x 0. 30m;集装箱高：3. 05m，码垛高3m ;箱子毛重： 12kg。求解： 1) 确定底层箱上方箱子的数目：2)3)4)5)6码垛高箱厚度 -1=30. 3-1=8 ；箱子数目X箱重=8 X 12=96(kg);5(互锁式码垛 ) =0. 17；确定底层箱上的载荷：确定环境因子： 0. 5(180d)X 0. 68(80RH)X 0.确定环境乘子： 1 0. 17=5. 88确定抗压强度需求值：载荷X环境乘子=96kg X 5.结语88=564kg 。通环境、容器尺寸和楞型，抗压强度需求值也能计算出。后者很有用，因为一旦确定出抗压强度需求值，ECT 的需求值也就跟着确定了 (由此既可选出纸板构成 )。所谓纸箱抗压强度需求值是指在预期的