包装运输普通版第8章

一、木材及代木材料二、木包装箱分类第八章木包装箱设计三、木包装箱内的基础条件与结构力学四、滑木包装箱五、框木包装箱六、木质包装箱内产品的防护方法1第一节木材及代木材料木包装是木制包装箱、托盘、底盘等一类容器的总称，广泛应用于运输包装。木托盘免检疫免熏蒸木箱（出口）木箱重型机械用包装箱军用木箱胶合板箱举例：底盘优缺点：良好的抗压和抗弯强度；有较好的可挠性，因而具有天然的缓冲能力和减振能力；耐潮、耐磨、耐破；良好的可加工性；便于回收和再生利用；成本较低；▲资源贫乏——生态危机——节木、代木；▲空箱的重量和体积太大，不便运输；▲出口木包装受国外立法的限制；第一节木材及代木材料一、材料质量指标：容重，含水率，干缩率，变形方向差异包装用木材选择阔叶树材容重大，强度高，干燥加工困难针叶树材容重小，易于加工，适于包装主要受力构件（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）作为受力构件第一节木材及代木材料一.树种与品质特性1.树种：针叶树:各种松木；阔叶树:桦木、栗木和山毛榉；第一节木材及代木材料2.木材的物理特性●密度和硬度：单位体积的质量。阔叶树密度大，强度高，干燥和加工困难；针叶树密度小，易于切削加工，适用于包装。●含水率：木材中所含水分的重量占烘干重量的百分率。——影响尺寸稳定性，控制在20%为宜。●干缩率：木材的含水率从饱和到烘干时，其尺寸随含水率降低而缩小的百分率。——因方向而异。横向：弦向收缩大于径向；——弦向:径向:纤维方向（纵向）的收缩比=10：5：0.5.第一节木材及代木材料3.木材的缺陷●木节：硬、脆，降低木材强度，容易变形；●斜纹：降低木材的纵向强度；●裂缝：破坏木材的整体性；●夹皮、虫眼9第一节木材及代木材料4.木构件允许的缺陷第一节木材及代木材料二.木材的试验强度顺纹拉伸、弯曲和压缩试验—测出各种强度极限称为试验强度，用

s

b

表示。试样为小尺寸、静载试验。结果：●顺纹抗压强度<抗拉强度;●抗弯强度介于两者之间。●强度随承载时间增加而减小;长期强度为初始强度的30～40％;●温度愈高，含水率愈大(在纤维饱和点以下)，木材的强度愈低。1.木材的许用应力[s

]

=

k1k2

k3

k4s

b强度降低系数K1——小尺寸的试样不能完全反映木材的强度；木材的实际尺寸<设计尺寸(加工误差，干燥收缩)；对试验强度取一个安全系数K1＝0.75。冲击载荷系数K2——试样承受的是静载荷，木箱起吊和运输时的载荷为 动载荷，K2＝0.3～0.35。木材缺陷系数K3(1)木节。先测木节直径，计算它与板宽的比值，根据下表取K3的值。

(2)斜纹。先测斜纹的倾斜度x/c。然后根据下表取K3的值。如果木材上既有木节，又有斜纹，先要比较两者的大小，然后按影响大的一个因素取的值，不可将两个系数连乘。承载时间系数K4——包装用木箱的承载时间较短，K4

=1三、木材的选用(1)保证性能的同时，还要求货源充足，价格便宜；

(2)要求它的抗劈力和握钉力较好；

(2)含水率原则上应在20％以下；

(3)斜纹倾斜度在1／10以下，木节直径在材宽的1／3以下，钉钉部位及两端不应有木节。用作应力构件的木材，其钝棱及带有树皮的大小不得超过厚度的1／2，在材宽方向不得超过2cm。板材上不能有1.2cm以上的木节孔、虫眼、死节和漏节。第一节木材及代木材料四、常见的代木材料胶合板纤维板刨花板钙塑瓦楞板竹编胶合板第一节木材及代木材料四、常见的代木材料胶合板纤维板刨花板钙塑瓦楞板竹编胶合板第一节木材及代木材料四、常见的代木材料1.农作物麦秸板概念：以塑料、木粉或其他植物纤维为主料，加入添加剂，经挤出或热成型制得。特点：耐用、有类似木质的外观，比塑料硬度高； 具有优良的物理性能，比木材稳定性好；色彩丰富；易于成型；有类似木材的二次加工性能；不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不吸湿变形；能重复使用或回收再利用。韧性低于母体材料，加工设备能耗较大。

(3)应用前景：塑木复合建材运输包装17四、常见的代木材料1.农作物麦秸板四、常见的代木材料2.塑木复合材料概念：以塑料、木粉或其他植物纤维为主料，加入添加剂，经挤出或热成型制得。特点：耐用、有类似木质的外观，比塑料硬度高； 具有优良的物理性能，比木材稳定性好；色彩丰富；易于成型；有类似木材的二次加工性能；不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不吸湿变形；能重复使用或回收再利用。韧性低于母体材料，加工设备能耗较大。

(3)应用前景：塑木复合建材运输包装19四、常见的代木材料2.塑木复合材料第二节木包装箱的分类木箱的种类普通木箱：<200kg,板式结构，人工装卸，考虑手柄、手孔，不必考虑滑木、绳口及插口等结构；滑木箱：<1500kg,机械起吊，必须设置滑木；框架木箱：>1500kg,机械起吊，必须设置滑木；底盘:适应于塔、罐等大型机械设备；500~6000kg;托盘:集合包装工具；胶合木箱：由胶合板及框档组合而成，自重轻，外观整洁的小型包装箱，用于空运。2、木箱结构按产品储运要求封闭箱花格箱胶合板箱第二节木包装箱的分类2、木箱结构按产品重量普通木箱：200kg以下，综合尺寸2600mm以下滑木箱：200～1500kg框架木箱：15000～20000kg按组装方式用钉组装螺栓组装其他连接件第二节木包装箱的分类3、注意事项尺寸规定《硬质直方体运输包装尺寸系列》《通用集装箱最小内部尺寸》等标准规定机车界限尺寸《机电产品包装通用技术条件》中的超限规定重心要求：居中，偏下箱面标志辅助材料的使用第二节木包装箱的分类4.木包装的设计要素产品因素：形状、重量、尺寸、强度、刚度、耐候性（耐水、耐潮、耐微生物）、品质、价格等；环境因素经济因素：包装的造价和运价；造价：材料费用、工时费用、管理费用及配套费用。降低运价：尽可能缩小包装箱体积，节约运输空间；使包装箱具备一定的堆码强度和顶部负载强度，使运输空间充分利用。第二节木包装箱的分类25第三节包装箱的基础条件与结构力学一、木包装箱的使用等级及基本要求1.流通条件等级1：适用于多次装卸、堆放并可承受较大外力的场合。等级2：适用于装卸、堆放次数少，并可承受较小外力的场合。2.

木包装箱的外部载荷顶盖载荷堆码载荷3.

木材的基本参数条件二、木包装尺寸表示方法

1.内尺寸L1

=

L0

+

2DB1

=

B0

+

2d1

+

2DH1

=

H0

+d2

+d3

+

D辅助立柱厚度枕木厚度衡量厚度d1d2d3第三节包装箱的基础条件与结构力学2.外尺寸3L2

=

L1

+

2(d4

+d5

)B2

=

B1

+

2(d6

+d7

)H

=

H1

+d8

+d9

+d10

+d11

+d12

+d13d4

端板厚度；

d5

端档厚度；

d6

侧板厚度；

d7

侧挡厚度；

d8

顶板厚度；

d9

底板厚度；

d10

滑木厚度；d11

辅助滑木厚度；d12

横梁厚度；d13

梁承厚度。第三节包装箱的基础条件与结构力学一.梁lMcWl

l=

1

2221l

=

l

=

1

l4Mc

max=

W

l6bd

2Z

=——抗弯模量Zmaxs

=M

£

[s

]——强度条件8Mc=

W

l第三节包装箱的基础条件与结构力学三、木包装箱受力分析木箱的构件，按受力特点，分为梁、柱和桁架三类。一.梁中央集中载荷。许用弯曲载荷：293l均布载荷。许用弯曲载荷：200bh2[s

]W

=

b

3l两点集中载荷。许用弯曲载荷：400bh2[s

]W

=

b

100bh2l[s

]W

=

b

3(l

-l1

+

l2

)l1第三节包装箱的基础条件与结构力学二.柱（滑木箱中的立挡和框架箱的立柱）短柱：[Pc

]=[s

]长柱（压杆）：压杆的稳定性

(

)2[s

]d木箱压杆的许用压力公式：300[s

]LL[PC]

=

A(1.168

-

0.028

d

)[<

6(28

< <

46)dLds

]

6

<

L

<

28dLd

为压杆失稳方向的厚度；L为压杆长度。c[P

]

=

0.3[s

]

l

2

100

三.桁架（木箱中的框架）X、Y是同一节点上的各力在x轴和y轴上的投影。(3)从只含两个未知量的节点入手，依次求解各节点上的力系——得各杆内力。Y

=0

(1)以每个节点为研究对象，画受力图。(2)以每个节点为原点取一个直角坐标系xy，并对每个节点列出平面汇交力系的两个平衡方程：

X

=

0第四节滑木包装箱一.滑木箱结构滑木箱是中型木箱：内装物质量：150～1500kg；外尺寸长、宽、高之和<7m;宽、高<1.5m;机械产品包装，小件货物的集装。端木1、底座滑木辅助滑木枕木端木底板第四节滑木包装箱滑木bf

=fb——木材许用抗弯强度(＝112kgf/cm2)M——滑木弯矩（kgf·cm）Z——滑木截面惯性矩（cm3）W——内装物重量(kgf)L——滑木长（cm）b——滑木总宽（cm）h——滑木厚度（cm）受力弯曲构件：在用绳索起吊时，以起吊点为支点的简支梁WL1

WLM

8

3WL=

=1

bh2

4bh26Z滑木受力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滑木受力桁架结构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，其尺寸可以较小滑木安装滑木的数量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滑木的安装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55°～65°的斜角滑木安装滑木的对接滑木最好是用一根整木，但是如果截面为

7.5×7.5cm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辅助滑木不作为应力构件，起调节重心作用宽度为滑木宽的80％以上厚度主要是从便于挂绳索或易于插入叉车的货叉考虑枕木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承受均布载荷的枕木fb——木材许用抗弯强度（＝112kgf/cm2）L——外侧滑木内间隔（cm）bW=W——内装物重量（kgf）b——枕木的总宽度（cm）h——枕木的厚度（cm）4bh2f3L枕木承受中央集中载荷的枕木bW=2bh2f3LW——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）枕木承受两点集中载荷的枕木a点弯矩b点弯矩当l1≥l2时，Ma≥Mb

，均布载荷与最大弯矩比值：1/2W1/2Wa

bLl

2l

-l

WlMa=

(1-

1 2

)

1bl

-l

WlM

=(1-

2

l

1

)

222

11Mdl2aM

=4(l

-l

+l

)l当l1=l2=l0时，上式可简化为：Ma

4l0Md

=

l枕木当有中间滑木时，枕木的承载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，即中间滑木中间滑木的载荷：bW=2bh2f3Lb——中间滑木的总宽度cmh——中间滑木的厚度cmfb——滑木的许用弯曲强度（＝112kgf/cm2）L——滑木的中心间距cm枕木求枕木根数的计算方法总结先设枕木的尺寸，再求得该尺寸枕木在均布载荷情况下的许用弯曲载荷W再求均布载荷的许用弯曲载荷的倍数n将a,b的数据相乘，得到两点集中载荷时，一根枕木的许用弯曲载荷P=nW。当有中间滑木时，计算中间滑木的许用弯曲载荷W¢最后求得枕木根数NN=

G-W¢P端木横向连接滑木的构件，在其上安装端板端木所受的载荷比滑木小得多，尺寸也比滑木小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用螺栓紧固在滑木上底板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2、侧面结构侧面结构由侧档、斜档、辅助立柱及侧板构成侧档：承受堆码载荷辅助立柱：支撑梁承，加强侧挡斜档：提高侧面结构整体性梁承：预盖上横梁的支座侧板：承受内装物引起的弯曲载荷第四节滑木包装箱2、侧面结构主要受力构件是侧档和辅助立柱受力情况分析:与滑木共同承受内装物重量引起的弯矩立柱、侧档、侧板联成一体，承受堆码载荷的作用。斜档在装卸时承受拉伸载荷的作用。第四节滑木包装箱2、侧面结构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：25.2＜l≤46中柱：6＜l≤25.2短柱：l≤6fc为顺纹抗压强度：fc=7.0Mpa=71kgf/cm22298

fclfk

=fk

=

fc2tlfck1

-

0.001775

·(

)f

=第四节滑木包装箱§7－3

木箱结构设计2、侧面结构堆码载荷的大小在设计基本条件中已作了规范P

=堆码载荷（kgf

/cm2

)·箱的外宽（cm)·侧面立柱的中心间隔（cm)2A≥Pf

k立柱、辅助立柱和侧板所需截面积3、端面结构端立档、端横档、端斜档、端板组成。作用提高端面结构的整体性使滑木包装有能力承受来自其他货物的横向冲击第四节滑木包装箱4、顶盖结构顶盖安装在侧面和端面之上其主要受力构件是横梁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载荷设计横梁可以按弯曲构件进行设计第四节滑木包装箱4、顶盖结构横梁的受力堆码载荷横梁受到均布载荷的作用21

2b0.0375l

2lfbh

‡b——横梁的总宽度cmh——横梁的厚度cml——横梁的长度cmfb——横梁的许用抗弯强度112kgf/cm2第四节滑木包装箱§7－3

木箱结构设计4、顶盖结构横梁的受力不堆码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缩构件考虑，它相当于柱的作用，其受力情况按柱进行分析Pk

=

Afk

>

PPk——横梁能够承受的压缩载荷kgf/cm2A——横梁的截面积cm2fk——横梁的顺纹抗压强度kgf/cm2P——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）§7－3

木箱结构设计4、顶盖结构顶板顶板顺箱长方向铺设。顶板不作为主要受力构件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所以顶板的厚度根据内装物重量和木箱的宽度而定二.滑木箱的箱挡布置侧面箱挡布置要求：◆两端侧挡中心到端面的距离〈20cm。相邻两侧挡的中心间距〈120cm。斜挡的倾角在35°～45°之间，最好为45°。◆箱的内宽与内高均小于

100cm时只设边立档和上横挡。◆箱内宽超过100cm时要增设中立挡。◆箱内高超过100cm时，可设斜挡，但倾角不得超过

55°，超过需增设水平加强材。对端面箱挡布置的要求：三.滑木箱的起吊强度内装物重量直接作用在枕木上，由枕上传递给滑木，再由滑木通过侧挡的拉 力促使侧板产生弯曲变形；

起吊用的绳索还在箱顶两侧对横梁产生水平方向的挤压力，所以滑木箱起吊时横梁起着支撑两个侧面的作用。决定横梁截面尺寸的主要因素是堆码载荷，故只讨论枕木、滑木和侧板的强度。1．枕木的强度（滑木箱与框架木箱计算方法相同）2.滑木与侧板的强度滑木+侧板+侧挡=整体，共同承受由枕木传递过来的弯曲载荷——组合体的强度——超静定问题。侧挡多——求解复杂。日本的简化方法：内装物重量均匀分布在滑木上，再通过滑木平均作用在各个侧挡上，不考虑滑木与侧板的共同变形，分别计算两者的承载能力，并将两者承载能力之和当成这个组合体的承载能力，据此校核这个组合体的抗弯强度。组合体侧板滑木四.滑木箱的堆码强度承压构件：顶板、横梁、侧挡和辅助立柱。当顶板上堆放小尺寸货物时，其压力要通过横梁传递给两个侧面；当上部货物尺寸很大时，其压力主要落在两个侧面上。因此，在分析滑木箱的强度时，将横梁承受的压力称为顶盖载荷，其载荷集度取

3.923KPa；将侧挡和辅助立柱承受的压力称为堆码载荷，其载荷集度取9.807Kpa。1.横梁的强度简化为受均布载荷的简支梁。2.侧挡与辅助立柱的强度简化为受压柱。五.滑木箱尺寸1.内尺寸L1

=

L0

+

2D1B1

=

B0

+

2D

+

2dd1

表示辅助立柱的厚度d

表示枕木厚度；2d3表示横梁厚度；H1

=

H

0

+

D

+

d1

+

d22.外尺寸2L

=

L1

+

2(d4

+

d5

)2B

=

B1

+

2(d6

+

d7

)12H

=

H

+

d8

+

d9

+

d10

+

d11d4表示端板厚度;

d5

表示端挡厚度;

d6表示侧板厚度;d

表示侧挡厚度;表示底板厚度；7d8

表示顶板厚度；9dd10表示滑木厚度；d11表示辅助滑木的厚五.滑木箱的构件尺寸底座滑木、辅助滑木、端木及底板的截面尺寸按表8—6的规定选用；枕木强度计算——根数和截面尺寸；当底座宽度超过100cm时，增加一根尺寸相同的中间滑木；挂绳口尺寸原则上为15cm，或取滑木长的l0％以下；底座下设置叉孔，叉孔中心间距a应≥70cm，叉孔宽度b应≥30cm，叉孔高度h应≥4.5cm。叉孔是用辅助滑木构成的，因此要按叉孔尺寸确定辅助滑木的长度与厚度。侧面结构：查表或图端面结构：查表或图顶盖:横梁强度计算，按表确定截面尺寸。六.滑木箱的制箱钢钉：普通圆钉(GB350-64)钉钉:滑木箱的强度与钉钉的质量关系极大——钉钉的质量取决于钉长、用 钉数量、钉距和钉的布置。螺栓联结：端木厚度<4.5cm，用钢钉或六角头木螺钉钉在滑木上;端木厚度>4.5cm，用直径9mm的螺栓紧固在滑木上。

枕木厚度<6cm，用钢钉钉在滑木上;枕木厚度>6cm，用直径9mm的螺栓紧固;枕木宽度>15cm，两端各用两个螺栓，但与中间滑木的联结可以只用一个。预制与组装：预制成5个部件：底座、两个端面和两个侧面，然后运到装箱现场组装。将两个端面分别钉在底座上，再将两个侧面分别钉在底座和两个端面上，最后钉横梁和顶板。第五节框架木箱一.框架木箱结构框架木箱属大型木箱：框架木箱的外长〈15m；外宽〈5m；外高〈5m；内装物质量：500kg-60t;包装机械产品，或集装小件货物。1.框架木箱的组成由底座、两个侧面、两个端面及顶盖组成的。（同滑木箱）第五节框架木箱第五节框架木箱一.框架木箱结构2.框架木箱与滑木箱在结构上的区别：①框架木箱的侧面和端面为桁架结构，箱板为立板；②框架木箱箱板在外，骨架全都布置在箱内；⑧框架木箱组装时是先将两个侧面安装在底座上，再将两个端面安装在底座和两个侧面上，最后装钉顶盖。673.框架木箱的尺寸a.内尺寸L1

=

L0

+

DB1

=

B0

+

DH1

=

H

0

+

Db.外尺寸L2

=

L1

+

2(d1

+

d2

)B2

=

B1

+

2(d3

+

d4

+

d5

)912H

=

H

+

d6

+

d7

+

d8

+

dd

表示侧面立柱的厚度；4d5