運輸包裝課件

緒論

包裝？運輸包裝？1包裝的定義包裝是伴隨著人類生產活動和物質文明的進步而發(fā)展起來的一種技術。在流通過程中保護產品、方便儲運、促進消費，按一定技術方法而采用容器、材料及輔助物等的總體名稱。英國標準中包裝的定義為：包裝是一種為市場和銷售準備貨物的藝術、科學和技術。在Paine的書中是這樣描述包裝的：包裝是為運輸、物流、倉儲、零售和最終使用準備貨物的聯合系統(tǒng)；包裝是一種在合理的條件下以最低的成本保證貨物安全有效的送達到最終消費者手中的工具；包裝是一種技術經濟的作用，其目標在極小化傳送的成本，極大化銷售和利潤。在包裝技術的百科全書中包裝的定義：包裝也是新的制造系統(tǒng)中的一部分,并附加了方便消費者和保護環(huán)境的要求。包裝充當著保護產品和環(huán)境的多種角色。

——

運輸包裝的定義？2包裝的分類

包裝類型定義一類包裝直接與產品接觸的包裝消費者包裝同一類包裝銷售包裝同消費者包裝二類包裝二類包裝被設計來包容數個一類包裝運輸包裝以運輸儲存為主要目的包裝工業(yè)包裝同運輸包裝大件包裝同運輸包裝，但體積>1立方米容器同運輸包裝物流包裝同運輸包裝三類包裝同運輸包裝成組包裝方便地保護、陳列、搬運和運輸許多一類包裝陳列包裝同成組包裝，常常是更強調陳列的特性零售包裝類似成組包裝，強調設計應適合于商店的貨架使用過的包裝在產品取走之后剩下的包裝或包裝材料廢棄包裝作為包裝很少能再被使用，但可以回收3運輸包裝的作用防止貨物在物流渠道中的損傷。保護產品的安全，減少產品損失；提高貨物在儲運過程中的操作效率。方便儲運、裝卸、加速交貨、點驗，提高流通效率；傳遞信息。4運輸包裝的發(fā)展過程自然包裝:6千年前用樹皮、藤條捆包食品；傳統(tǒng)包裝:新石器時代陶器、木器、藤器、青銅器等，以手工和作坊式勞動為標志；

近代包裝:18世紀產業(yè)革命特點是使用機器進行包裝作業(yè)現代包裝:1930年世界經濟危機主要特征是工業(yè)體系的形成，包裝行業(yè)開始成為國民經濟的支柱產業(yè)之一世界各國每年的人均包裝消耗值(來源：WPO=WorldPackagingOrganisation,1995)5運輸包裝技術的發(fā)展趨勢物流環(huán)境的變化運輸包裝技術的發(fā)展動向5.1物流環(huán)境的變化小批量多品種要求，零庫存物流信息系統(tǒng)的健全，物流信息系統(tǒng)的實現方式主要有Internet、Intranet、EDI（電子數據交換）、WBM（WebBasedManagement）網絡管理模式、XDI（物流數據交換）、網絡GPS和自動識別技術，如條形碼、RFID。

?在包裝上使用條形碼，目前世界上的一維條形碼的種類達225種左右，最通用的標準有UPC（美國標準），EAN（歐洲標準），39碼（高密度條碼），128碼（高密度條碼）等。我國目前所用的多為EAN條碼。二維條形碼（49碼，更高的密度）。

?在包裝上使用RFID標簽RFID閱讀器主機數據耦合元件（線圈、天線）標簽5.1物流環(huán)境的變化

節(jié)約資源，保護環(huán)境物流國際化發(fā)達國家的勞動力不足，勞動力成本增加，促進機械化作業(yè)水平的提高。

5.2運輸包裝技術的發(fā)展動向環(huán)境對應技術運輸過程中商品損壞--10%發(fā)達國家

50%發(fā)展中國家

--損壞的商品、包裝材料及包裝廢棄物

--污染環(huán)境

--對包裝材料及容器提出了新的要求：環(huán)境對應技術（1）物理保護性（振動、沖擊、堆碼等）（2）強度特性（拉伸、撕裂等）（3）操作安全性（危險物品）（4）物流的方便性（運輸、裝卸的方便性，機械裝卸的可能性等）（5）環(huán)境適應性（重復使用、再生、廢棄物處理的難易等）（6）商品性（標準化、經濟性）

并行設計方法面向市場的設計面向物流的設計面向產品的設計面向環(huán)境的設計--LCA應用實例應用實例—茶點蠟燭原始包裝改進的一類包裝改進的運輸包裝包裝動力學--運輸包裝的理論基礎?

1945年R.D.Mindlin提出包裝動力學的概念；?1949年英國包裝與同業(yè)貿易研究協會建立了第一個完整的包裝試驗站；?1961年美國出版了《沖擊與振動工程手冊》；--緩沖包裝；?1964年美國國防部制定了《軍事標準手冊》；--緩沖包裝，1978年修訂；?包裝件結構復雜，緩沖材料非線形，傳統(tǒng)的動力學理論無法求解---試驗方法---得到產品脆值+緩沖材料的緩沖曲線---提供理論基礎和基本數據。國外包裝動力學研究起步較早的是美國的密西根大學，美國材料試驗協會（ASTM），國內包裝動力學研究起步較早的是江南大學。包裝動力學的研究方法試驗研究動力學仿真集成裝載系統(tǒng)的推進包裝結構如何滿足機械化和自動化運輸過程的需要----輔助設計工具(1)CAPE:包裝設計軟件和集裝箱裝載配置軟件

Truckfill:Truckfill軟件是一個專業(yè)的貨柜、集裝箱、卡車和火車車廂的裝載計劃的優(yōu)化裝箱系統(tǒng)。(與CAPE軟件配套使用)VisionPack:VisionPack是一個專業(yè)的紙箱包裝設計軟件。TopsPro---包裝與物流的專業(yè)軟件

6運輸包裝研究的內容（1）包裝動力學的基礎理論破損形式（商品破裂，變形，變質，商品失靈）-----原因：人為（野蠻裝卸），非人為（振動，沖擊）的各種外力----建立包裝件受力損壞的動力學模型、求解方法和相關理論。-----現有的動力學模型只能近似反映包裝件的沖擊響應。6運輸包裝研究的內容（2）包裝件的流通環(huán)境（流通環(huán)境是影響包裝件破損或產品失效的主要原因）研究從產品包裝出廠到用戶消費的全過程中，導致包裝可能破損的力學環(huán)境特性；生物化學環(huán)境條件的種類；嚴酷程度；各類環(huán)境條件的定量描述方法和相應的測試方法；改善流通環(huán)境的對策和措施。

6運輸包裝研究的內容（3）脆值及評價方法產品脆值是與產品的強度緊密相聯系的一個包裝概念。研究內容：脆值的特性沖擊情況下的邊界損壞理論確定脆值脆值的評價方法和試驗技術

6運輸包裝研究的內容（4）

包裝材料的力學特性靜力學特性動力學特性特性的描述方法和相應的測試方法特性在包裝設計中的應用6運輸包裝研究的內容（5）

緩沖包裝結構設計設計方法包裝襯墊設計補強方式緩沖和防振填料的種類、形狀和尺寸

6運輸包裝研究的內容（6）典型包裝容器的設計與選用瓦楞紙箱木箱集合包裝

6運輸包裝研究的內容（7）包裝系統(tǒng)的試驗方法研究試驗技術的機理、設備和操作程序，以尋找最經濟、最有效的試驗方法。試驗對象：包裝容器試驗包裝貨物試驗試驗原理：靜態(tài)試驗動態(tài)試驗試驗方式：現場（隨車）試驗實驗室模擬試驗7運輸包裝應滿足的要求能承受多次裝卸、跌落、各種運輸方式、起吊、堆碼等外力作用而無損壞；---包裝動力學具有防水、防潮、防腐蝕、防蟲、防鼠、防盜等因產品而異的防護功能；---包裝技術包裝材質與包裝件相容，不致污染和損壞內裝物；---包裝材料、容器與選用，與食品和藥品接觸的包裝材料的法律法規(guī)包裝的外型應符合國際標準或國家標準（重量、尺寸、形式）---國標運輸包裝應具有規(guī)定的標志；---國標包裝材料應符合有關的環(huán)境保護法規(guī)。---包裝及包裝廢棄物法令8運輸包裝的設計原則標準化原則集裝化原則多元化原則科學化原則生態(tài)化原則

包裝緩沖與防振包裝設計

（GB8166-87）一、一般要求減小傳遞到產品上的沖擊、振動等外力分散作用在產品上的應力保護產品的表面及凸起部分防止產品的相互接觸防止產品在包裝容器內移動第1節(jié)緩沖與防振包裝設計的六步法表面保護二、緩沖包裝設計要解決的問題選擇恰當的緩沖材料并確定其形狀和大??；對指定的材料確定其形狀和大小；比較若干不同品種的材料的緩沖效果；判斷現有包裝結構的合理性和可靠性；長期以來，緩沖包裝設計無完善的設計理論——缺乏定量評價手段——類比，模仿——“過包裝”或“欠包裝”！產品特性參數（許用脆值、形狀、大小、體積、重量、重心、數量等）；流通過程中的環(huán)境條件（運輸區(qū)間、運輸方式、裝卸次數、等效跌落高度、沖擊方向、氣候條件、貯存條件等）；包裝材料的特性；外包裝容器的性能狀況（結構、形狀、材質及強度）；封緘材料的特性包裝的工藝性其它的包裝方法（防水、防潮、放銹、防塵等）。三、緩沖包裝設計考慮的因素四.緩沖包裝設計的基本數據流通環(huán)境數據：搬運、跌落次數，跌落高度，等效跌落高度，沖擊次數，沖擊強度，振動頻率等。產品脆值緩沖包裝介質的特性參數：彈性、阻尼、緩沖系數、傳遞率。五.五步法和六步法（1）確定環(huán)境條件；（2）確定產品脆值；（3）如發(fā)現產品脆值過低，應考慮重新設計產品的關鍵件結構，提高其脆值；（4)選擇緩沖材料；（5）設計原型包裝結構；（6）試驗評價原型包裝。第2節(jié)緩沖材料緩沖包裝：用緩沖材料或其他緩沖元件保護內容產品，避免過量沖擊而造成破損的一種技術。組成：外容器+緩沖介質層+內容產品（作為介質的緩沖包裝材料決定了緩沖包裝的主要因素）分類：纖維形結構：木屑，紙制品，紙漿模，紙屑，稻草，瓦楞紙等；動物纖維：毛皮，羊毛，羽毛，毛氈等；纖維類礦物纖維：石棉，玻璃纖維等；按品質分泡沫類天然泡沫材料：軟木等；合成泡沫材料：泡沫塑料，泡沫橡膠等；彈簧類：金屬絲彈簧，板彈簧，橡膠彈簧等；預制成型的各種墊片、墊塊、墊圈等；按物理形態(tài)分現場發(fā)泡；散狀填料，如紙屑，刨花等；對緩沖材料的要求1.良好的彈性和恢復性；2.良好的緩沖性能，能以較小的體積吸收較大的沖擊能量；3.良好的阻尼性能，以衰減包裝系統(tǒng)的振動能量，起隔振或減振作用；

4.成本低，容易采購；5.溫濕度穩(wěn)定性；6.破碎和減耗性：緩沖體破損或粉碎——緩沖失效——破碎的游粒進入制品———影響質量——破碎性越小越好；7.氫離子濃度：Ph值在6.2~8.0內，否則受潮后產生酸度——腐蝕制品8.化學穩(wěn)定性：保持抵抗霉變、耐藥物、耐油污的能力；9.工藝性：加工性能（鉆孔、切割），熱熔性（澆鑄成型），不產生塵沫飛揚及刺激性氣味；10.吸潮性：吸潮，緩沖效果差，金屬腐蝕，吸潮性越小越好；11.廢棄性：廢棄物要易于處理，便于銷毀。

1緩沖材料的力學性質彈性是材料具有緩沖能力的基本條件。緩沖材料

線彈性材料非線彈性材料（一般緩沖材料都處于彈性、塑性和粘滯阻尼相交匯的流變狀態(tài)）緩沖材料的各種彈性狀態(tài)，可用力——變形曲線來表述。為提高材料的彈性，改善緩沖性能——對實體材料進行發(fā)泡發(fā)泡材料的特點：變形泊松比=0，即在受壓方向（縱向）變形時，橫向不變形；

——理想的緩沖襯墊重要的條件之一。實體則不同，如橡膠塊，變形泊松比=0.5。受拉伸和受壓縮時，變形情況與實體材料有很大不同。材料不同，發(fā)泡方法不同——氣泡的形狀、尺寸和分布也就不同，導致同一材料變形的方向性差異。纖維材料或合成橡膠——彈性的方向性差異。1.1線彈性材料k是緩沖材料的彈性系數

E是緩沖材料的彈性模量

A表示垂直于外力F的材料截面積T表示材料未受力的起始厚度1.2正切型彈性材料k0為曲線在x→0時的斜率，稱初始彈性系數；db為材料的形變極限，在x→db時F→∞。正切函數型性質的緩沖材料：泡沫橡膠、棉花、乳膠海綿、碎紙、涂膠纖維以及預壓后的聚苯乙烯泡沫塑料等等。1.3雙曲正切型彈性材料k0為曲線的初始彈性系數；F0為力F的極限值瓦楞紙板、蜂窩板、聚苯乙烯泡沫塑料等塑性較大的材料在其受到外力作用的初期所表現的力學性質屬于這種類型。1.4三次函數型彈性材料k0為初始彈性系數，γ是彈性系數增加率。曲線偏離線彈性直線的速度越大，與之對應的材料也會變的越硬（γ>0）或越軟（γ<0）。硬軟吊裝彈簧結構和木屑、塑料絲、涂膠纖維等材料均屬于這一類彈性體—滿足緩沖包裝的要求

1.5不規(guī)則型彈性材料大部分高分子發(fā)泡材料屬于這類彈性體。

2組合材料的力學性質在緩沖包裝中，發(fā)泡材料+瓦楞紙箱——共同起緩沖作用——組合方式很多——基本類型：疊置和并列2.1緩沖材料的疊置2.1.1線彈性材料(1)E的大小(2)E的范圍

設有＞

設＜

即E2<E<E1

E>E2E<E12.1.2非線彈性材料非線彈性材料，彈性系數k隨應力狀態(tài)而變化——根據兩種材料的應力應變曲線——求出組合應力應變曲線——采用選點法、剩差法或最小二乘法求初始彈性系數。(1)面積相同，厚度不同的材料串聯ε1、ε2分別為兩種材料各自的應變；α、β分別為兩種材料各自的厚度占總厚度的比值，故：α+β=1（1）在圖線上連接同一應力坐標下曲線（1）和曲線（2）上的對應點，得線段aaˊ，bbˊ，ccˊ，……；（2）將各線段按β：α的比例分割；——

哪一段是α？（3）把各分割點聯成平滑的曲線，也就是組合后的應力—應變曲線。αβ（1）（2）或（2）不同面積的串聯組合

（較軟的材料嵌在基礎襯墊的中間）?

外力作用下，兩種材料同時變形?

由于材料(2)很軟，很快達到極限變形量xb，此時的變形量2.2緩沖材料的并列A=A1+A2

2.2.1線彈性材料EA=E1A1+E2A2

根據定義：或假設E1>E2E＞

E＜E2<E<E1

結論（針對線彈性材料而言）：

⑴組合設計的緩沖效果（無論是疊置還是并列），其對應的等效彈性模量與兩種原始材料的彈性模量有關，數值大小介于兩者之間。

⑵等效彈性模量的大小與兩種原始材料的結構尺寸有關，通過改變原始材料的結構尺寸有關，可以使等效彈性模量的數值在取值范圍內連續(xù)變化。

2.2.2非線彈性材料（1）相同厚度的兩種非線彈性材料組合α、β分別為兩種材料各自的受力面積占總受力面積的比值，α+β=1。

（1）在圖線上連接同一應變坐標下曲線（1）和曲線（2）上的對應點，得線段aaˊ，bbˊ，ccˊ，……；（2）將各線段按β：α的比例分割；——

哪一段是α？為什么？（3）把各分割點聯成平滑的曲線，也就是組合后的應力—應變曲線?；颚娄粒?）不同厚度的兩種非線彈性材料并聯?

材料受壓時，材料（1）先變形，t相等時，材料（2）才開始變形；?

曲線（2）的起點在變形量上要滯后一定距離（等于厚度差）；?

兩種材料共同受壓時，承載面積擴大，意味著負荷承載能力提高，為兩種材料負荷承載能力之和：結論（針對非線彈性材料）：⑴對同一種材料的應力應變曲線是相同，其形狀不受結構尺寸變化的影響，組合后的應力應變曲線與原材料的應力應變曲線有關，還與原始材料的結構尺寸有關。改變原始材料的結構改變組合后的應力應變曲線。⑵面積相同，厚度不同的材料串聯應力應變曲線介于兩種原始材料厚度相同，面積不同的材料并列的應力應變曲線之間。[例]已知受力面積為5cm2、厚度為4cm的兩種方形緩沖材料，其力—形變表達式分別為

F1=2x1+0.12x13，F2=3x2+0.32x23設計這兩種材料的并列放置，其中材料1的受力面積為3cm2，材料2的受力面積為2cm2，總的受力面積為5cm2。求組合后的力—形變表達式。解：原題給的兩種材料的力—形變表達式反映了受力面積為5cm2時材料的力學狀態(tài)，它與組合后兩種材料分別參與的受力面積不同。前面已經討論過，材料的力—形變性質與結構尺寸有關，所以不能直接利用前面的結論。

首先，根據已知條件，先求兩種非線彈性材料的應力—應變表達式：

σ1=F1/Aσ2=F2/A式中：A=5cm2考慮到應力—應變性質與材料的結構尺寸無關，在組合前后材料的應力—應變表達式不變。組合后的應力為：式中A1=3cm2，A2=2cm2組合后的力表達式為：考慮到并列放置后，兩種材料的形變相同，即x1=x2=x，可得3緩沖特性與緩沖系數3.1緩沖效率（1）（2）理想緩沖效率——單位厚度緩沖材料吸收的能量

——緩沖材料在力F作用下的變形能E

db——材料的變形極限，超過這個極限，緩沖材料就會失去彈性＜1

db′是一個與材料的結構尺寸無關的常量

（3）選擇緩沖材料的原則：

?

單位體積的吸收能要大；

?

材料給予內裝產品的作用力要小。要求緩沖效率要大緩沖效率與材料的力學特性有關，不同的材料有不同的緩沖效率。緩沖效率還是形變的函數，同一材料在不同的變形量時的緩沖效率是不同的。

對于線彈性材料：

正切型彈性材料：

雙曲正切型彈性材料：

三次函數型彈性材料：

th,tanh——雙曲正切coth——雙曲余切3.2緩沖系數靜態(tài)緩沖系數(靜態(tài)試驗法)動態(tài)緩沖系數(動態(tài)試驗法)緩沖系數越小越好3.2.1靜態(tài)緩沖系數（1）試驗設備：萬能試驗機（2）目的：測定材料的力形變曲線求緩沖系數；（3）基本步驟：

?上壓板速度為12±3mm/min，接近靜力；

?

測量并記錄應變量及其增量；

?

測量并記錄與相應的應力及其增量；

?

求各壓力區(qū)段的變形能的增量及其累計值；

?

計算比值，得緩沖系數C。在σ、e和ε三個變量中，只有一個變量是獨立的

●緩沖系數曲線?

根據試驗結果，取C為縱坐標，σ為橫坐標，繪制緩沖系數——最大應力曲線（C-）；?

取C為縱坐標，ε為橫坐標，繪制緩沖系數——應變量曲線（C-ε）；?

取C為縱坐標，E為橫坐標，繪制緩沖系數——變形能曲線（C-E）。①發(fā)泡聚苯乙烯（比重0.014）②發(fā)泡聚苯乙烯（比重0.020）③發(fā)泡聚苯乙烯（比重0.033）④發(fā)泡聚苯乙烯（比重0.035）⑤人造纖維100（比重0.050）⑥人造纖維150（比重0.060）⑦人造纖維200（比重0.080）⑧聚氨酯泡沫（比重0.03）⑨聚氨酯泡沫醚（比重0.03）⑩發(fā)泡氯乙烯（比重0.31）⑾發(fā)泡氯乙烯（比重0.42）⑿泡沫橡膠⒀木屑（比重0.07）⒁發(fā)泡聚氯乙烯碎屑（比重0.08）⒂塑料碎屑（比重0.087）3.2.2動態(tài)緩沖系數（1）試驗設備：沖擊試驗機（2）試驗方法：?

測出發(fā)生在重錘上的沖擊加速度的最大值Gm

；?A、T、H以及材料不變，改變重錘重量，

——測出不同的Gm；?

以為橫坐標，Gm

為縱坐標，繪制Gm—σst

曲線；?H、A不變，改變T，得出一系列的Gm—σst

曲線；?T、A不變，改變H，得出一系列的Gm—σst

曲線；?

利用Gm—σst

曲線，得到緩沖系數C；

重錘W在H高度的重力勢能=緩沖材料的形變能

?

將Gm—σst

曲線的每一對坐標值，轉換到C—σm

坐標系中；3.2.3影響緩沖系數的因素緩沖系數受材料性質和外界條件有關。試驗方法靜態(tài)壓縮速度的影響動態(tài)非彈性阻尼的大小與材料的形變速率成正比。外界條件溫度：溫度升高緩沖系數的最小值增大。預處理：預處理后緩沖系數的最小值增加，

——材料的力學松弛造成的。4緩沖材料的全面評價4.1沖擊能量的吸收性——有效地減少傳遞到內裝產品上的沖擊。并非吸能大的材料就一定滿足緩沖要求——綜合考慮材料、體積、產品重量、沖擊力的大小——吸收能量與沖擊能量相適應。

彈性大的硬性材料，吸能多——產品重量大、受沖擊力大的場合。彈性小的軟性材料，吸能少——產品比重小、受沖擊力小的場合。

4.2振動能量的吸收性——避免共振緩沖材料的傳遞率Tr材料的成分、密度、工藝條件、溫度阻尼——將材料的振動能量轉化為熱能和塑性形變能,形成對振動的衰減。

緩沖材料名稱阻尼比聚乙烯或聚苯乙烯泡沫塑料0.08-0.20

聚氨酯泡沫塑料0.10-0.50

橡膠0.02-0.16

硅橡膠0.11-0.23

鋼質螺旋彈簧0.008-0.016

4.3回彈性?

定義——緩沖材料在受沖擊和振動的情況下,具備的恢復原來尺寸和形狀的能力,稱為回彈性。

回彈性差的材料幾次沖擊后—結構尺寸變化較大—影響緩沖性能——破損；幾次沖擊后—材料尺寸變小,空隙加大—二次沖擊—破損。?

吸收能量大而回彈性能差的材料,一般不宜作緩沖材料。?

回彈性差的材料可用于僅發(fā)生一次大沖擊的場合,利用塑性變形吸收沖擊能量。?

回彈性：

通過材料靜壓試驗測定，其壓縮量通常取原始厚度的20%，并連續(xù)加載24小時。?

預處理（預壓縮,使之發(fā)生塑性變形）——防止二次沖擊。預壓縮以后應力曲線的變化——

壓縮前的原始厚度；——

壓縮后的厚度；σε4.4蠕變性?

定義——指緩沖材料在受到靜外力作用下,隨著時間的延長使變形相應增大的一種現象。?

包裝件長期貯存——緩沖材料產生蠕變——結構尺寸變小,產生空隙——產品破損率上升。要求良好的抗蠕變性能。?

蠕變率：?

蠕變影響因素：材料性能外力的大小、作用時間環(huán)境溫度；

溫度升高、外力增大,蠕變速率也相應加快。——

壓縮前的原始厚度；——壓縮后的厚度；4.5溫度穩(wěn)定性?

緩沖材料的物理性能與環(huán)境溫度密切相關；?

熱塑性材料低溫，很硬的玻璃態(tài)，彈性模量很大高溫，較軟的高彈態(tài)。?

熱固性材料——性能？能否作為緩沖材料？與熱塑性材料有何區(qū)別？?

選擇的緩沖材料應在較大的使用溫度范圍內，保持其緩沖性能不變。?

常見緩沖材料的最低使用溫度：緩沖材料最低使用溫度（℃）聚氨酯泡沫材料-30聚苯乙烯泡沫材料-20聚乙烯泡沫材料-50動物纖維-40泡沫橡膠-204.6濕度穩(wěn)定性?

許多緩沖材料是易于吸濕的。吸收的水量決定于環(huán)境的相對濕度；?

緩沖材料吸水后，緩沖性能會受到很大影響?！饘僦破飞P，瓦楞紙箱強度降低?！莱碧幚?。4.7耐破損性

?

緩沖材料在沖擊和振動作用下——破損；

?

緩沖材料在受到反復的沖擊與振動時——與內裝物經常接觸并摩擦，會產生碎片和灰塵——表面破壞，粉塵等；要求一定的強度、耐破損和耐磨性。4.8化學穩(wěn)定性影響化學穩(wěn)定性的因素材料的性能化學結構和成分使用溫度緩沖材料應有：

?

較好的化學穩(wěn)定性；

?

耐油、耐酸、耐堿和抗微生物的侵蝕；

?

與內裝物的化學成分相適應。?PH值應在6.0-8.0范圍內4.9物理相容性

緩沖材料與內裝產品是直接接觸，二者的物理性質應相適應，避免發(fā)生有害的物理作用。表面摩擦；摩擦產生靜電；吸附灰塵或其它物質等。5常用緩沖包裝材料5.1塑料緩沖材料5.1.1分類按結構分泡沫塑料（還可按發(fā)泡方法細分，表6-5）氣墊塑料薄膜。按塑料樹脂分熱塑性泡沫塑料（PE,PP,PS,PVC等）熱固性泡沫塑料（PU,酚醛泡沫等）按發(fā)泡方法和工藝不同形成的孔結構分開孔閉孔混合型按泡孔現狀分球形橢球形（橢球長度方向的壓縮強度和彈性模量比短軸方向大2倍）

按孔徑分大泡孔（直徑大于0.5mm)

小泡孔（直徑大于0.25mm)按泡沫密度分低發(fā)泡（密度>0.4g/cm,氣體與固體之比<1.5）中發(fā)泡（密度=0.1-0.4g/cm,氣體與固體之比為1.5-9）高發(fā)泡（密度<0.1g/cm，氣體與固體之比>9）按泡沫體的硬度分硬質泡沫塑料（彈性模量>700kPa)

半硬質泡沫塑料（彈性模量在70-700kPa之間)

軟質泡沫塑料（彈性模量<70kPa)

33323?和50%RH條件下的彈性模量5.1.2EPS(發(fā)泡聚笨乙烯)優(yōu)點：?

抗壓強度大，成本低，加工性能好（可制成帶肋的復雜形狀，節(jié)約成本）；?

光滑的略帶彈性的模塑表面不會磨損內裝物；?

振動阻尼大，即抗振性能好；?

不吸水；耐腐蝕、耐油、耐老化；?

隔熱和絕緣性好；?

可接觸食品；?

熱敏感性低，2秒內可自熄；?

抗蠕變性能極好；?

重載下的緩沖性能好；缺點：?

不耐沖擊；性脆，拉伸強度低。?EPS無法自然分解，體積大，不易回收；焚燒時易燒壞焚燒爐部件，而且產生黑煙和一氧化碳等。歐盟禁用EPS

尋求性價比與EPS相當的環(huán)保型緩沖出來是一大世界難題！5.1.3EPE(發(fā)泡聚乙烯)是一種低密度、半硬質的、閉孔結構的、耐候性好的、無毒的、耐腐蝕、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。優(yōu)點：?

緩沖性能好，能耐多次沖擊，動態(tài)變形??；?

抗拉強度高；?

抗靜電性能好；缺點：

?

比EPS貴；

?

不能模塑。應用場合：?

較貴重和易碎產品的緩沖包裝。5.1.4PU(發(fā)泡聚氨基甲酸脂）

——簡稱聚氨脂，俗稱人造海綿)優(yōu)點：?

極好的緩沖性能好，耐多次沖擊，振動阻尼性能良好；?

成型簡單，可制成復雜形狀，改變密度容易；?

耐水、耐油、耐腐蝕；?

復原性好；?

回收容易。應用場合：?

現場發(fā)泡，適合包裝機械部件、儀器儀表、陶瓷器皿、玻璃制品等。5.1.5EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚橡膠制品)

PEF(聚乙烯化學交聯高發(fā)泡材料)優(yōu)點：

新型環(huán)保材料，具有良好的緩沖隔振性能、回彈性與抗張力高、韌性強、隔熱、防潮、耐腐蝕、無毒、不吸水、成型加工容易；

應用場合：?

要求長期使用的包裝。冷庫保溫材料、機器設備密封緩沖件、各種精密儀器、醫(yī)療刀具、量具的包裝內襯等。

EVA緩沖墊PEF內襯5.1.6EPDM(三元乙丙烯人造橡膠，俗稱多孔橡膠)

CR(氯丁橡膠)EPDM：具有卓越的耐厚型，耐臭氧，可在130?C下長期使用；能耐強酸、強堿、醇、氧化劑、洗滌劑、油、酮、酯和肼等化學藥品的腐蝕；具有優(yōu)異的耐水、過熱和水蒸氣的性能。

CR：高檔緩沖材料，防震、減震、耐候性、耐酸堿、阻燃性等性能較好。EPDMCR用于精密儀器、醫(yī)療設備的運輸包裝，電子產品的防汽防水包裝。在機械建筑、電器、防水、防腐蝕、防震配件也被大量使用。

5.1.7EPP(發(fā)泡聚丙烯，俗稱拿普龍)優(yōu)點：性能優(yōu)于EPE和EPS，但價格高?！癍h(huán)保型（可回收利用、可自然降解）抗壓緩沖隔熱材料?！窬哂惺謨?yōu)異的抗震吸能性能、形變后回復率高、很好的耐熱性、耐化學藥品、耐油性和隔熱性。●質量輕，可大幅減輕物品重量。●易成型（可選用模具成型、裁切成型、刀模沖壓成型、粘貼成型）適用場合：

5.1.8氣墊塑料薄膜

（兩塊塑料薄膜中間夾入空氣熱合而成）優(yōu)點：

●具有耐腐蝕、耐霉變、化學穩(wěn)定性好、不易破碎、無塵、防潮、不吸水、透明、柔軟而不磨損內裝物、緩沖性能優(yōu)良。適用場合：輕型復雜形狀易碎產品的緩沖包裝。

5.1.9塑料薄膜懸掛緩沖包裝采用高強度、高彈性、不易滑動的薄膜來定位產品，防止產品受到沖擊和震動而發(fā)生損壞。優(yōu)點：●適用于各種形狀的產品包裝。●包裝可以折疊，減少儲存空間，也無需專門的設備配合?！窨芍貜褪褂?，減少包裝廢棄物；●含有30%的可回收物料，可再生利用。適用場合：即可用于運輸包裝，又可用于銷售包裝。

4.2紙制品緩沖材料

4.2.1瓦楞紙板優(yōu)點：環(huán)保、易裁切、易模切、易黏合、成本低、與瓦楞紙箱好協調、使用范圍比泡沫塑料寬缺點：對產品表面有磨損，難形成三維曲面、濕度影響大、過載復原性差，多次跌落后緩沖能力下降1/3。適用場合：機電產品的緩沖包裝很多香水、化妝品等都用微細瓦楞紙板做內襯

4.2.2蜂窩紙板優(yōu)點：具有環(huán)保、易黏合、與蜂窩紙箱好協調、使用范圍寬。缺點：●對產品表面有磨損，難形成三維曲面、濕度影響大、過載復原性較差；●加工較難，不好模切；比瓦楞紙板貴。適用場合：4.2.3紙漿模優(yōu)點：●廢紙來源廣泛、質輕、儲運方便、成本低?！裼幸欢ǖ膹姸取偠群途彌_性能。●可模塑成與產品輪廓一樣的形狀、集緩沖、定位、防撞于一身。●有良好的透氣性和吸潮性；易于回收、環(huán)保。缺點：紙漿模制作受干燥、能耗等因素的影響，厚度受限制，不能用于重型產品。紙漿與泡沫塑料混合！適用場合：

4.2.4紙漿發(fā)泡塊利用粉碎后的廢紙和淀粉混合、發(fā)泡、成型為具有多孔的小塊作緩沖材料，緩沖性能優(yōu)于EPS。優(yōu)點：

●緩沖性能極好?！癍h(huán)保、節(jié)約資源。缺點：運輸成本高，適合就近生產適用場合：電子、儀器和敏感材料的緩沖包裝

4.2.6紙纖維成型材料（Pillowpack）利用廢紙漿、渣漿等為原料，不經脫水和干燥輥而直接熱風干燥制成的一種彈性好的緩沖材料。優(yōu)點：

●復原性好，紙面壓花或制成瓦楞狀其復原性更好?！癍h(huán)保、節(jié)約資源。缺點：運輸成本高，適合就近生產

緩沖包裝的定義：以緩和沖擊為目的的包裝常見形式：用有彈性的材料或彈性元件作緩沖襯墊，吸收沖擊能量，延長內裝產品承受沖擊脈沖作用的時間。緩沖包裝的分類：全面緩沖包裝局部緩沖包裝懸浮式緩沖包裝一.全面緩沖包裝

特點：

1.對產品進行全面緩沖防護；

2.減小材料厚度和包裝件體積；

3.適合小批量產品包裝；

4.絲狀、薄片狀或粒狀材料或現場發(fā)泡。第3節(jié)緩沖包裝的形式特點：1.在受力部位或易損部位進行緩沖；2.厚度可變；3.節(jié)省包裝材料；4.適于大批量形狀不規(guī)則產品的包裝,應用最廣。二.局部緩沖包裝常見局部緩沖包裝的其它形式角滾式整體澆注式支撐式三.懸浮式緩沖包裝特點：1.用彈簧懸吊包裝物；2.適用于精密、脆弱產品，如大型電子管，大型計算機，制導裝置等；3.外包裝必須使用堅固的外包裝容器。一.襯墊結構選型第4節(jié)緩沖襯墊的設計貼片襯墊角襯墊孔型襯墊產品重量、結構形狀和尺寸；代表流通環(huán)境條件的等效跌落高度；

a.經驗公式法人工裝卸中，包裝件的跌落高度與重量的關系式：

h=300×W-1/2

h—跌落高度，cmW—重量，Kg（>16kg）

b.標準量值法（根據產品重量、最大尺寸范圍及運輸條件直接查表）國標GB4857.5—84跌落試驗高度日本JISI0202自由跌落試驗條件美國軍用標準MIL—P—116H自由跌落試驗條件二.確定設計的基本參數

代表產品特性的脆值參數a.試驗法：通過脆值試驗，再根據價值大小、強度偏差、重要程度，考慮運輸中破損的風險度，確定許用脆值。

b.標準量值法美國軍用標準MILHDBK304

美國MTS標準日本防衛(wèi)廳規(guī)格NDS

英國綜合防護手冊根據產品屬性、價值大小、重要程度，綜合各國標準確定一個合理的許用脆值。c.理論估算法：根據產品結構、尺寸、材料特性，用力學模型計算推導出產品的脆值。選材原則：●脆值大的產品，選彈性較小的緩沖材料；●脆值小的產品，選緩沖性能好的緩沖材料；

[G]<20g，彈簧

30g<[G]<250g，泡沫塑料、海綿

400g<[G]<600g，橡膠，木材

[G]>1000g，不用緩沖材料選定材料后，找相應的曲線：緩沖系數～最大應力（C－σm）曲線

——

靜態(tài)緩沖系數

緩沖系數～靜應力（C－σs）曲線

——

動態(tài)緩沖系數

緩沖系數～應變率（C－ε）曲線——

應變率緩沖系數～變形能（C－E）曲線——

變形能振動傳遞率～頻率特性(Τr－f)曲線——

傳遞率代表材料性能的緩沖特性參數?

對指定材料計算尺寸；?

選擇最合適的材料并決定尺寸；?

比較不同材料的優(yōu)劣；三、選取特性曲線確定襯墊基本尺寸T:襯墊厚度，cmW:產品重量,NA:襯墊有效面積,cm2G:產品脆值H:等效跌落高度,cm1.緩沖系數～最大應力（C－σm）曲線的應用確定材料—

選定曲線—

選定包裝形式（全面緩沖包裝和局部緩沖包裝）

—

設計計算（面積、厚度等）?

全面緩沖包裝求A，A=產品表面積；求T，——

利用曲線查出C值——

（定義）

——?

局部緩沖包裝最省材料法最小緩沖系數法（1）作切線得；（2）（3）常用的設計步驟C－σm例1一重為100N的產品，脆值為80g，要保證從60cm的高處跌落而不破損，規(guī)定用密度0.031g/cm3的聚氯乙烯作襯墊，計算襯墊尺寸。解：已知W=100N，G=80g，H=60cm

查緩沖系數—最大應力曲線圖在σm=3.6×105Pa時對應最小緩沖系數C=3.6

故T=CH/G=3.6×60/80=2.7cmA=WG×104/σm=100×80×104/(3.6×105)=222cm2?

對指定的材料計算尺寸例2用紙箱作內包裝，把一重為100N，脆值為30g的產品裝入箱內，用襯墊把它與外包裝箱隔開，箱底面積2000cm2，設定跌高為60cm，試選擇適當的緩沖材料，計算其尺寸。解：已知W=100N，G=30g，H=60cm

采用全面緩沖包裝則A=2000cm2

σm=WG/A×104=100×30/2000×104=0.15×105Pa

查緩沖系數—最大應力曲線圖當σm=0.15×105Pa時，密度為0.08的發(fā)泡聚氯乙稀有最小緩沖系數，C=3.5

故T=CH/G=3.5×60/30=7cm

該設計采用密度為0.08的發(fā)泡聚氯乙稀作緩沖墊，尺寸為A×T=2000×7(cm3)選擇最適當的材料計算尺寸

例3:一重力為90N，脆值為50g的產品，欲裝入一底面積為750cm2的容器箱內，設定的跌落高度為60cm，如果采用密度為0.075g/cm3的石棉作襯墊，試檢驗該設計的合理性。解：已知W=90N，G=50g，H=60cm,查緩沖系數—最大應力曲線圖該石棉材料，最小緩沖系數C=5.7，對應的應力值為

σm=0.17×105PaA=WG×104/σm=90×50×104/(0.17×105)=2648cm2若選用密度大一倍的聚氨酯泡沫，則最小緩沖系數為C=3.3，對應的最大應力值為σm=0.7×105Pa，此時的承載面積為：

A=WG×104/σm=90×50×104/(0.7×105)＝643cm2

墊的厚度T=CH/G=3.3×60/50=3.96cm此面積大于容器底面積，無法裝入，說明本設計不合理。比較不同材料的優(yōu)劣??2.最大加速度～靜應力（G－σs）曲線—

動態(tài)緩沖系數曲線

全面緩沖法：已知面積，求T

（1）求靜應力；

（2）根據H、G、在G－σs曲線上找交點，若此交點位于兩條厚度曲線之間，可用比例插入法確定出緩沖材料厚度T。

局部緩沖法：（1）根據H找對應曲線；（2）在對應的許用脆值處作一條水平線，它與緩沖曲線有很多交點。（3）取與之相交的厚度較小的緩沖材料進行設計，得到T。（4）選最右邊的交點（靜應力較大的交點），用料面積最省。（G－σs）曲線的應用例：

一重為200N的產品，脆值為60g，產品底面積為50cmx40cm,預計跌落度為50cm，規(guī)定用圖6-6中的聚氯乙烯作襯墊，計算襯墊尺寸。解：已知W=200N，G=60g，H=50cm（1）求靜應力查最大加速度——靜壓力曲線（b）,與Gm=60g的交點為圖上B點B點在曲線族左邊，說明靜應力太小，沒必要用全面緩沖，可改為局部緩沖！????(2)設計局部緩沖襯墊在Gm=60g處作一條水平線，取厚度較小的緩沖曲線進行設計；則T=4cm，它的兩個交點為C和D，取交點D進行設計最省料。D點對應靜應力為，所需承載面積：圖中E對應的加速度值最小，緩沖性能最好，產品的安全率最高，若用E點設計有：故該設計取T=4cm的聚苯乙烯泡沫墊，承載面積可作兩種選擇，節(jié)約用料取A=285Cm2，提高產品安全率取A=500cm2。由于局部緩沖，通常都采用角墊形式，那么每塊角墊的承載面積為A角=1/4A面。四.緩沖襯墊的校核1.產品強度校核(產品支承面的應力校核)

—產品許用應力；Pa；

—沖擊時最大應力；Pa。

應力過大：●擴大承載面積；●改用較軟的襯墊；●采用軟硬不同的材料做成組合襯墊，使支承面的應力與其他各部位的強度相適應等。2.撓度校核襯墊尺寸的面積與厚度之比超過一定比值時，襯墊容易撓曲線或變彎，大大降低襯墊的負重能力

Amin/（1.33T）2>1或Amin>（1.33T）2T—厚度，cm；A—面積，cm2。3.跌落姿態(tài)校核

和都是以理想姿態(tài)為前提（試樣平直，底面著地）。實際跌落姿態(tài)：角跌落受力情況變化較大——對基本設計尺寸作棱跌落校核和調整面跌落結論：角跌落或棱跌落時，產品承受的加速度比面跌落時小。原因：?

角跌落或棱跌落時，外包裝容器的變形大，吸收了較多的沖擊能量，產品所受的沖擊減少。（容器相當于一個緩沖器）

?

角跌落或棱跌落時，襯墊的負載面積比面跌落時增大了。（1）全面緩沖條件下不同姿態(tài)的跌落試驗（2）全面緩沖時等效面積的確定l、d、b分別表示產品的長、寬、高

三個緩沖面在水平面的投影面積為：

Ae=3lbd/若產品為立方體，即l=b=d則

Ae=3l2/=l2計算結果表明:全面緩沖條件時，角跌落與面跌落相比，角跌落的等效負荷面積大，相當于面跌落的1.73倍。（3）局部緩沖包裝的等效面積確定采用角襯墊時，角襯墊由三個面積為的面襯墊組成，角沖擊的等效面積為構成此角三個側面在水平面上的投影面積。

Ae=L2(l+b+d)/若產品為立方體：Ae=L2在角沖擊時不僅跌落角的襯墊參與緩沖，該角三個側面上的其他襯墊也參與緩沖，相當于4個角襯墊，故：Ae=4L2(l+b+d)/

實際包裝件的外包裝容器不是剛體，在沖擊過程中產生變形，傳遞到各個襯墊上的作用力不相同。應根據外包裝容器的性能，通過測試，在1～4之間選擇一個合適的系數K。

Ae=KL2(l+b+d)/（4）棱跌落的等效面積確定?

當產品為立方體時，全面緩沖包裝Ae=L2，它介于面跌落面積L2與角跌落等效面積L2之間。?

對局部緩沖包裝，若角襯墊面積為L2，產品為立方體，假設外包裝容器為剛體，棱沖擊的等效投影面積Ae=4L2，同樣它介于面跌落面積4L2與角跌落等效面積4L2之間。角襯墊校核通過，滿足棱沖擊的要求。4.蠕變量校核蠕變增量按下式計算：

Tc=T（1+Cr）式中：Tc—修正后的厚度cm；

Cr—蠕變系數%；

T—原設計厚度cm；5.溫濕度校核

環(huán)境溫度和濕度的變化對襯墊的緩沖能力有明顯的影響；溫度的升高或降低，還會引起襯墊尺寸的變化。因此，應根據流通過程中可能出現的環(huán)境條件修正緩沖襯墊的尺寸。[例]已知一產品W=200N，G=85g，產品為正立方體，規(guī)定的跌落高度不超過90cm，并指定采用如圖所示特性的材料作局部緩沖，試設計面跌落和角跌落時襯墊所需尺寸（設蠕變系數為10%）。解：（1）采用角襯墊；（2）T=5cm，兩個交點為A、B，對應的靜應力分別為0.015×105Pa和0.05×105Pa，為節(jié)省材料，取B點進行設計；（3）角襯墊尺寸為（4個角襯墊）：L2=A/4=400/4=100（cm2）

（4）撓度校核：Amin>（1.33T）2

，L2=100>（1.33T）2=44，滿足要求?角跌落時的有效受力面積為（若取K=1）Ae=KL2=173(cm2);此時靜應力為：

σs=W/Ae×104=200/173×104=0.116×105(Pa)該靜應力對應的加速度超過產品脆值，所以校核通不過校正的辦法是取B點對應的靜應力來確定角襯墊角跌落有效面積，有Ae=W/σs×104=200/(0.05×105)×104=400(cm2)L2=400,L2=400/=231.3(cm2)L=15.2cm則面跌落時的受力面積和靜應力為：

A=4L2=4×231.3=925（cm2）

σs=W/A×104=200/925×104=0.0216×105（Pa）此靜應力對應的加速度值小于產品的許用脆值。（6）蠕變量校核：

Tc=T（1+Cr）=5（1+10%）=5.5（cm）所以，角襯墊的厚度為5.5cm，邊長為15.2cm。（5）產品強度校核：五.最省材料的緩沖設計方法（C～曲線）假設緩沖襯墊的面積為A，厚度為T，則體積為：V=AT由于A=WG/T=CH/GV=HWC/其中產品重量W和跌落高度H都為常數，C是的函數，對上式求導有

V′=WH（C′-C）/2要使上式有極值，令V′=0則C′=C/在C-曲線上找一點（C0，），使得該點的緩沖系數值C0與最大應力值的比值等于此點的導數值C0′。作圖法（過原點切線法）（1）過坐標原點（0，0）作C～曲線的切線；（2）切點（C0，）為極值點；（3）由極值點設計出的緩沖襯墊用料最省，有時不能完全滿足要求；（4）在緩沖系數最小值點與過原點切線的點之間選擇一個合適的點進行設計，即能滿足設計要求，又可使材料較省。產品的重力為50N，選用的緩沖材料的特性曲線如圖所示，等效跌落高度為50cm，產品的許用脆值為40g，試確定緩沖襯墊的尺寸。解：（1）最小緩沖系數法：在C—

曲線中最小緩沖系數為C=2.4,對應的最大應力值為10KPa，那么緩沖襯墊面積為：

A=WG/=50×40/（10×103）×104=2000（cm2）材料厚度：T=CH/G=2.4×50/40=3(cm)體積為：V=AT=2000×3=6000(cm3)（2）過原點切線法：切點坐標值為：C0＝2.6

＝11.5KP。則緩沖襯墊面積為：A=WG/×104=50×40/11500×104=1739.1(cm2)厚度為：T=CH/G=2.6×50/40=3.25(cm)體積為：V＝AT=1739.1×3.25=5652(cm2)

過原點切線法設計出的緩沖襯墊比最小緩沖系數法設計出的緩沖襯墊用料要省。校核！第5節(jié)防振包裝設計一.振動對產品的主要破壞形式（1）共振時，產品的共振加速度>許用值,發(fā)生類似沖擊的破損效應；（2）非共振條件下，長時間的循環(huán)交變載荷導致材料的疲勞老化；（3）振動導致產品與緩沖介質（各種包裝膜、襯墊、填料）之間的摩擦，使產品表面產生摩痕，擦傷；誘發(fā)某些產品銹蝕或剝落；（4）特定條件下，振動會改變某些產品的結構狀態(tài)，如：螺紋連接松，儀表失靈，某些粘稠物品變稀——影響產品性質和價值。防振包裝——伴隨運輸全過程——無法避免；緩沖包裝——突發(fā)性沖擊（跌落，野蠻裝卸）——采取措施，可避免。結構上防振包裝形式上有彈性的阻尼目的避免共振緩沖包裝一致材料作襯墊不同吸收沖擊能量二.襯墊設計按緩沖要求進行設計；校核其防振能力。三.防振包裝設計解決的基本問題（1）按照傳遞特性，選擇防振襯墊；（2）對緩沖襯墊作防振校核；（3）評價現有包裝的防振能力，改進防振結構。

設計的基本參數：振動環(huán)境的激勵特性；包裝件的固有頻率；足夠的可供選擇的防振材料傳遞率數據；防振介質的阻尼特性。四.傳遞率曲線及其應用防振性能——系統(tǒng)的固有頻率和阻尼?！獌妊b產品與外包裝箱之間的介質襯墊材料，它的剛度及阻尼，對系統(tǒng)起決定性的作用。1.確定固有頻率(1)線性系統(tǒng)振動理論實際包裝件（2）非線性系統(tǒng)對非線性緩沖包裝系統(tǒng)，其固有頻率按襯墊材料的應力～應變(σ～ε)曲線來計算。是σ～ε曲線在靜平衡位置的斜率(又稱為彈性率)，記為E；

A為襯墊的承載面積，T為襯墊的厚度。非線性包裝系統(tǒng)的固有頻率——取決于彈性率，靜應力和材料厚度?！L制固有頻率—靜應力(fn～σ)曲線。靜應力——固有頻率曲線2.阻尼系數——試驗測定

3.包裝件對振動的傳遞率(在實際工作中，傳遞率是通過用特定的包裝模型進行試驗來確定的)——傳遞率曲線。影響因素：材料品種，材料密度，襯墊的形狀和尺寸，負載（應力）狀況。——改變任何一個因素，傳遞率都變化。緩沖材料名稱阻尼比聚乙烯或聚苯乙烯泡沫塑料0.08-0.20聚氨酯泡沫塑料0.10-0.50橡膠0.02-0.16硅橡膠0.11-0.23鋼質螺旋彈簧0.008-0.016

五.振動防護設計方法(1)計算緩沖材料的靜應力值：

σ＝W／A×l04(Pa)(2)找出該靜應力值對應的緩沖材料振動傳遞率～頻率特性（～)曲線，并找出峰值處的傳遞率及頻率；(3)確定在流通過程中包裝件在頻率為時的最大振動加速度；(4)計算產品在共振時的最大響應加速度。其中為產品的最大響應速度，為包裝件在頻率時的最大加速度，為頻率時的振動傳遞率；(5)不滿足,重新設計；(6)，由于振動加速度反復作用——產品疲勞損壞——重新設計。例：產品的重力為300N，底面尺寸為30ｘ30cm2，產品上的脆弱部件具有25Hz的固有頻率，0．02的阻尼比，可承受的最大沖擊加速度為45g。產品的沖擊防護設計采用了全面緩沖方法，選用的緩沖材料厚度為10cm，產品在運輸過程中，受到的振動輸入如圖所示，忽略疲勞作用，確定這樣的襯墊能否提供足夠的振動防護。解：(1)確定包裝件共振時脆弱部件的響應加速度：

σ＝W/A×104=300/(30×30)×104=3.33(kPa)根據靜應力σ及材料厚度T——查材料的振動傳遞率～頻率特性(Tr—f)曲線——得曲線的峰值對應的頻率為7Hz，傳遞率為2.5。而7Hz時振動輸入加速度為1g，則產品的最大加速度為：＝2.5×l＝2.5(g)

則脆弱部件響應為：

該值小于其可承受的最大沖擊加速度45g，部件不會損壞。

(2)確定脆弱部件共振時的響應加速度。由圖可得，在頻率25Hz時的振動輸入加速度為0.55g，緩沖材料的振動傳遞率為0.25，則產品的最大加速度響應為：

=0.25×0.55=0.14(g)

脆弱部件共振時有：

則脆弱部件的最大響應加速度為：

故由沖擊防護選定的襯墊可以提供足夠的振動防護。

Tr==≈1.04

Tr≈==25第6節(jié)緩沖襯墊的結構設計一.緩沖包裝設計過程（1）了解產品形狀和特性；（2）了解產品的流通環(huán)境；（3）選擇適當的緩沖材料；（4）基礎的設計計算；（5）由基礎設計的參數決定緩沖包裝方法（全面、局部和懸浮式緩沖包裝）。二.緩沖襯墊結構設計適用于規(guī)則形狀產品1.確定受壓面積已知：產品或內包裝箱的尺寸目的：保證產品在不觸底的情況下，應能吸收被壓縮時的變形能量以減少產品所承受的加速度。觸底：包裝件在承受沖擊時，緩沖體的變形量達到或超過極限變形量時，內裝物受到的沖擊加速度急劇增大，這種現象稱為“觸底”。當外容器沒有足夠的空隙容納產品位移時，部分棱、角或凸緣將與容器壁碰撞，或者在實際的跌落高度>設計的高度時，都會發(fā)生觸底。方法：調整受力面積。

?重量大，體積小的產品，要求緩沖面積>底面積，緩沖材料和產品之間要用硬質材料膠合板或纖維板等隔開,使硬質材料一側承受總的沖擊，再由緩沖材料對硬質材料進行緩沖。

?重量輕，體積大的產品，需要減小受壓面積時，可將不接觸部分切去，縮小接觸面積．以確保合適的緩沖面積。2.形狀不規(guī)則物品的緩沖包裝有突起物的基本緩沖結構。

T>d／(1一E)式中：T--緩沖材料厚度，

E--變形量％，

d--突起物高度。認真選擇緩沖材料的厚度，防止發(fā)生沖擊時造成突起物接觸箱底的情況。帶突起物的緩沖結構帶突臺包裝件的緩沖結構預留變形量的結構

緩沖襯墊各部位厚度不同，變形量不同，突起部分先受力，為避免這種情況須留出緩沖材料的變形量。有突出部分的產品，緩沖材料的厚度應以該部分的最外側到外包裝容器的內側的尺寸為準(如圖6—29所示)。

3.緩沖結構的其它要求(1)對于有可動機件的機器，機器的表面不能承受沖擊時,要用硬質材料，將其他部分固定住，使其全體來承受沖擊。(2)產品底面的四棱如果只有很窄的受匝面積，運輸裝卸過程中產品在緩沖材料之間就會發(fā)生移動，嚴重時會從受壓面跌落。因此最好做成長的凸筋，產品即使發(fā)生一些位移，也不會影響受壓面積。產品固定法產品防移法(3)緩沖材料的凸筋可位于產品一側，以位于外側的凸筋緩沖效果更好。(4)對于跨度較大的產品，要在跨度的中部設置受壓的緩沖塊，或使兩端緩沖塊往中央方向至少延伸1／4以上。(5)對于重心偏向一側的產品，從前后、左右、上下各個方向分別測定其重心位置。根據重心位置按比例地進行分配受壓面積。(6)不規(guī)則形狀的產品可以用模制的襯墊進行緩沖，也可以將產品固定或支承在內包裝容器中，再用緩沖材料加以保護。(7)大型產品，如有較為脆弱而又可以拆卸的部件，可單獨包裝。為防止運輸中產品表面被擦傷，可使用緩沖材料對表面加以保護，對體積、重量較大的產品進行緩沖時，可將其連接在一個緩沖基礎上。(8)當運輸中產品的各方向受到的載荷不同時，或產品各方向的脆值不同時，各方向可以采用不同程度的緩沖包裝。第7節(jié)等效面積理論及應用產品表面形狀不規(guī)則——平板材料不滿足設計要求——緩沖襯墊的結構要根據產品形狀進行設計——各種各樣不規(guī)則的緩沖襯墊?！愋谓Y構——緩沖襯墊的等效面積Ae。四棱臺，頂面為邊長為b的正方形，底面為邊長為a的