第七章木箱设计

1、第七章木箱设计 第七章 木箱的设计 第七章木箱设计 71 木箱概述 n一、材料 q质量指标：容重，含水率，干缩率，变形方向 差异 q包装用木材选择 n阔叶树材容重大，强度高，干燥加工困难 n针叶树材容重小，易于加工，适于包装 n主要受力构件（木，方，梁，柱）以落叶松， 马尾松，榆木为主，不可采用带缺陷的材料 （活节，死结，裂缝等）作为受力构件 第七章木箱设计 71 木箱概述 n一、材料 q代木材料 n胶合板 n纤维板 n刨花板 n钙塑瓦楞板 n竹编胶合板 第七章木箱设计 71 木箱概述 n二、木箱结构 q按产品储运要求 n封闭箱 n花格箱 n胶合板箱 第七章木箱设计 71 木箱概述 n二、木箱

2、结构 q按产品重量 n普通木箱：200kg以下，综合尺寸2600mm以下 n滑木箱：2001500kg n框架木箱：1500020000kg q按组装方式 n用钉组装 n螺栓组装 n其他连接件 第七章木箱设计 71 木箱概述 n三、注意事项 q尺寸规定 n硬质直方体运输包装尺寸系列 n通用集装箱最小内部尺寸等标准规定 n机车界限尺寸机电产品包装通用技术条件中的超限规 定 q重心要求：居中，偏下 q箱面标志 q辅助材料的使用 第七章木箱设计 72 木箱设计基本规定 n一、木材的许用强度 q由于试验条件、树种、产地、树龄等的不同，木材 在实际使用时不可能达到试验条件下的理想状态 （无缺陷、静态负荷

3、等），所以必须考虑了安全系 数后才能作为实际使用时的设计依据。 木材的许用强度 Mpa(kgf/cm2) 抗弯强度 顺纹抗压强度 顺纹抗拉强度 径向 弦向 11.0(112) 8.04(82) 7.0(71) 14.0(143) 第七章木箱设计 72 木箱设计基本规定 n一、木材的许用强度 第七章木箱设计 72 木箱设计基本规定 n二、顶盖载荷和堆码载荷 q顶盖载荷 n顶盖载荷主要由横梁等顶盖构件来承 受 n按500kgf/m2载荷设计的横梁已很少 发生损坏 n在GB5398-85大型运输包装件试 验方法中规定顶盖载荷为 500kgf/m2 第七章木箱设计 72 木箱设计基本规定 n二、顶盖载

4、荷和堆码载荷 q堆码载荷 n堆码载荷主要由侧面的框架结构来 承受 n堆码载荷值是用来确定立柱等构件 尺寸大小的 堆码载荷 内装物质量 （kg） 堆码载荷 KPa(kgf/m2) 5000 10.0（1020） 500010000 15.0（1530） 10000 20.0（2040） 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n一、木箱结构 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n一、底座结构 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n一、底座结构 q底座是滑木箱的底面，起安装侧面和端面及支撑内 装物的作用 q底座不是唯一的承重构件，所以在未装侧面和端面 时，不能对底座进行起吊作业 q底座的主要承重构件是

5、滑木和枕木 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n一、底座 q滑木 q辅助滑木 q枕木 q端木 q底板 第七章木箱设计 滑木 n受力 q弯曲构件：在用绳索起吊时，以起吊点为支点的简支梁 fb= qfb木材许用抗弯强度(112kgf/cm2) qM滑木弯矩（kgfcm） qZ滑木截面惯性矩（cm3） qW内装物重量(kgf) qL滑木长（cm） qb滑木总宽（cm） qh滑木厚度（cm） W L 22 1WL 83WLM = = 1bh 4bh 6 Z 第七章木箱设计 滑木 n受力 q拉伸构件 在用绳索起吊时，把滑 木看成侧面桁架的下弦 材，内装物载荷由滑木 和侧框架共同承担桁架 结构 用木材做

6、的桥梁桁架， 其骨架是用螺栓及联结 用金属配件组装起来的。 而框架木箱的侧面，其 骨架是用很多钉子钉在 侧板上组装起来的。因 此，把这骨架看作具有 几乎相同强度的桥梁结 构 第七章木箱设计 滑木 n受力 q桁架结构 n在骨架的各个构 件上有压缩或拉 伸的内力在起作 用，作为整体发 挥桁架的强度， 所以作为下弦材 的滑木，其尺寸 可以较小 第七章木箱设计 滑木 n安装 q滑木的数量 n滑木一般应均匀排布，且中心间隔不大于100cm，当超过 规定间隔时，中间要增加一根相同截面尺寸的滑木 q滑木的安装 n滑木端部不得突出箱外 ，无辅助滑木时，滑木两端距底 面高度二分之一处应制成5565的斜角 第七章

7、木箱设计 滑木 n安装 q滑木的对接 n滑木最好是用一根整木， 但是如果截面为 7.57.5cm以上，而又 没有长料时，滑木可以 对接，但对接的位置不 要在长度的中心处，而 且个滑木的对接位置要 左右错开 第七章木箱设计 辅助滑木 n不作为应力构件，起调节重心作用 n宽度为滑木宽的80以上 n厚度主要是从便于挂绳索或易于插入叉车的货 叉考虑 第七章木箱设计 枕木 n枕木是横向搭在滑木上安装的，起联结滑木及支承内装物、 固定内装物作用，其截面尺寸由外侧滑木的内间隔、内装 物重量及形状来决定 q承受均布载荷的枕木 W内装物重量（kgf） b枕木的总宽度（cm） h枕木的厚度（cm） fb木材许用抗

8、弯强度（112kgf/cm2） L外侧滑木内间隔（cm） 2 b 4bh f W= 3L 第七章木箱设计 枕木 n承受中央集中载荷的枕木 2 b 2bh f W= 3L W内装物重量（kgf） b枕木的总宽度（cm） h枕木的厚度（cm） fb木材许用抗弯强度（112kgf/cm) L枕木长度（cm） 第七章木箱设计 枕木 n承受两点集中载荷的枕木 qa点弯矩 qb点弯矩 q当l1l2时，MaMb ，均布载荷与最大弯矩比值： 1/2W 1/2W a b L 2 11 (1) 2 llWl Ma l 212 (1) 2 llWl Mb l ) 2 1 2 1 4(ll Md l Ml l a 当

9、l1=l2=l0时，上式可简化为： 0 4 Md l Ml a 第七章木箱设计 枕木 n当有中间滑木时，枕木的承载 q当滑木的内间隔大于100cm时，为改善枕木的负载 情况，提高箱体结构的强度和刚度，应在两滑木之 间加设第三根滑木，即中间滑木 q中间滑木的载荷： 2 b 2bh f W= 3L b中间滑木的总宽度cm h中间滑木的厚度cm fb滑木的许用弯曲强度（112kgf/cm2） L滑木的中心间距cm 第七章木箱设计 枕木 n求枕木根数的计算方法总结 n先设枕木的尺寸，再求得该尺寸枕木在均布载荷情况下 的许用弯曲载荷W n再求均布载荷的许用弯曲载荷的倍数n n将a, b的数据相乘，得到两

10、点集中载荷时，一根枕木的许 用弯曲载荷P=nW。 n当有中间滑木时，计算中间滑木的许用弯曲载荷W n最后求得枕木根数N G-W N= P 第七章木箱设计 端木 n横向连接滑木的构件，在其上安装端板 n端木所受的载荷比滑木小得多，尺寸也比滑木 小 n端木主要作为组装底座和端面的连接构件考虑， 其安装是从滑木的二端让出端板厚的距离 n用螺栓紧固在滑木上 第七章木箱设计 底板 n底板不作为受力构件，只起加强底座、防止底 座歪斜、变形的作用，并能密封防水 n为了通风和排水，底板之间可以留有0.5 1.0cm的间隙，或不留间隙，但在不与内装物 接触的部位开四个直径为1.2cm的孔 第七章木箱设计 73

11、木箱结构设计 n二、侧面结构 q侧面结构由侧档、斜档、辅助立柱及侧板构成 q主要受力构件是侧档和辅助立柱 q受力情况分析: n与滑木共同承受内装物重量引起的弯矩 n立柱、侧档、侧板联成一体，承受堆码载荷的作用。 n斜档在装卸时承受拉伸载荷的作用。 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n二、侧面结构 q侧档与辅助立柱构成一体承受堆码载荷，因而 是受压构件。受压构件的受力情况按压杆进行 设计 q沿轴线方向受压缩载荷的直杆称为柱，柱有长 柱、中柱和短柱之分 长柱：25.246 中柱： 625.2 短柱： 6 fc为顺纹抗压强度： fc=7.0Mpa=71kgf/cm2 2 298fc fk ff k

12、c 2 )(001775. 01 t l f f c k 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n二、侧面结构 q堆码载荷的大小在设计基本条件中已作了规范 2 /) 2 kgfcmcmcm P 堆码载荷（箱的外宽（侧面立柱的中心间隔（ A P f k 立柱、辅助立柱和侧板所需截面积 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n二、侧面结构 q侧面结构形式是随着箱的长度而变化的 q斜档的角度最好在3555的范围内 q侧档的中心间距通常小于120cm q辅助立柱安装在侧板的内侧，其加强侧档及支撑梁 承的作用 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n三、顶盖结构 q顶盖安装在侧面和端面之上 q其主要受力构件是

13、横梁 q起承受顶盖载荷的作用，和承受起吊时绳索夹持所 施加的压力 q当横梁承受顶盖载荷作用时，根据前面的设计基本 规定，按500kgf/m2载荷设计 q横梁可以按弯曲构件进行设计 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n三、顶盖结构 q横梁的受力 n堆码载荷 横梁受到均布载荷的作用 2 2 12 0.0375 b l l bh f b横梁的总宽度cm h横梁的厚度cm l横梁的长度cm fb横梁的许用抗弯强度112kgf/cm2 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n三、顶盖结构 q横梁的受力 n不堆码 n对于储运过程中不堆码的木箱，横梁主要是承受绳索起吊时对 它的压缩载荷，所以横梁此时是作为压

14、缩构件考虑，它相当于 柱的作用，其受力情况按柱进行分析 qPk=AfkP Pk横梁能够承受的压缩载荷kgf/cm2 A横梁的截面积cm2 fk横梁的顺纹抗压强度kgf/cm2 P两根绳索起吊时一根绳索施于横梁的最大压缩载荷 （按内装物重量的1/4计） 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n三、顶盖结构 q顶板 n顶板顺箱长方向铺设。顶板不作为主要受力构件 n它必须能承受在上面堆放小型货物的载荷强度，在承受起 吊绳索的压缩载荷时，也能部分承担绳索水平方向的压缩 力 n所以顶板的厚度根据内装物重量和木箱的宽度而定 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n组装方法 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n固定方法 q固定是为了是内装物不因运输即装卸中的振动、冲 击及货物倾斜而移位、滚动，同时根据产品的形状 及坚固程度，适当分散其固定面及支承面的载荷， 以便防止造成产品损伤而采取的措施 第七章木箱设计 73 木箱结构设计 n固定方法 q螺栓固定当产品 的底部有螺栓孔 时，可以用螺栓 把产品紧紧地安 装在外包装容器 的基础上。螺栓 孔所在位置必须 是设在底座的受 力构件上，如滑 木、枕木上，而 不能单独设在底