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某产品包装箱工况考核试验
摘 要：随着运输部门和顾客对产品防护、贮存和运输安全性和适宜性要求的逐步提高,包装箱的设计和考核也更加严格.结合某产品包装箱的实际使用工况,根据设计要求,确定了试验项目和试验内容,并通过理论分析、计算和试验验证了该包装箱设计的合理性和有效性,可为后续此类产品包装箱的设计提供依据.
关键词：包装箱；使用工况；考核试验
中图分类号：TB487；TB489文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.10.063
近年来,国家在产品防护方面出台和更新了大量标准,运输部门和顾客对产品防护和安全运输也提出了更高的要求,而这些要求主要依靠产品包装箱来满足,因此,对产品包装箱的设计和指标考核越来越严格.笔者结合产品特点,从产品防护、贮存和运输的安全性、适宜性出发,通过理论计算、试验验证来说明该产品包装箱的设计合理性.
1包装箱试验目的
根据该产品包装箱的设计要求,完成了设计任务,并生产了3套样品用于试验验证.通过查阅包装箱制造与验收的技术要求及相关标准,确定了考核内容,包括包装箱堆码、起吊、公路运输和铁路运输试验考核,以此来验证该包装箱的包装、装卸、贮存和运输等功能是否满足使用工况要求.
2包装箱试验内容及考核结果
2.1堆码试验
2.1.1试验要求
根据设计要求,按照GJB2711—96军用运输包装件试验方法第5章方法14进行试验,试验后包装箱应无变形和损伤,内装产品应无明显位移和损伤.
2.1.2配重块数量及规格选用
按照GJB2711—96军用运输包装件试验方法第5章方法14第5.1条：将试验样品按贮存放置状态放置在平整、水平的硬质地面上,把配重块以对称的方式放到试验样品顶部,每0.1m2放置一个配重块,使其受力均匀；第5.2条：预定加压时间1h,预定载荷的计算公式为P等于9.8K2SA.对配重块数量和规格进行选取,盖板结构及上端面承受预定载荷面的尺寸见图1.
式中：P为预定载荷,N；K2为额定加载系数,取250kg/m2；A为试验样品顶部的面积,m2；S为安全系数,箱取2,B级箱取1.5,参考GJB1182—91防护包装和装箱等级相关规定,该包装箱与B级箱对应,安全系数取1.5.经计算,P等于9.8K2SA等于9.8×250×0.133249×1.5≈490N.
本试验通过在盖板中心放置配重块来施加预定载荷,因此配重块的质量
m等于P/9.8等于490/9.8≈50kg.（2）
式中：m为配重块的理论质量,kg,在实施过程中选取配重块的质量M＞50kg.
配重块材料选用钢材,密度ρ等于7800kg/m3,配重块的体积为
V等于M/ρ≈0.007051282m3等于7051282mm3.（3）
式中：V为配重块的体积,mm3；M为配重块的实际质量,kg；ρ为材料密度,取7800kg/m3.
根据GJB2711—96军用运输包装件试验方法中方法14的要求,配重块的平面尺寸应不大于250mm×250mm,考虑加工工艺性和质量分布对称性,将配重块设计为圆柱形,材料为27SiMn,圆柱直径为1800mm、长度为279mm、重量为56.2kg.
3）试验实施.对3套样品包装箱进行堆码试验,首先将产品模拟件装入包装箱；其次将装有产品模拟件的包装箱按贮存状态放置在工房内平整、水平的硬质地面上,把1件配重块以对称的方式放到产品包装箱盖板正中心位置,使其受力均匀,见图2；然后放置1h后取下配重块.
2.1.3试验结果
经堆码试验验证,产品包装箱无变形和损伤,内装产品无明显位移和损伤.
2.2起吊试验
2.2.1试验要求
根据设计要求,按照GB/T5398—1999大型运输包装件试验方法中第6.6.3条进行试验.第6.6.3条规定：将钢丝绳置于试样样品底面上的预定起吊位置,钢丝绳与试验样品顶面之间的夹角为45°～50°,起吊装置以不小于18m/min的速度将试验样品提升至一定高度（1.0～1.5m）后,以紧急起吊和制动的方式反复上升、下降和左右运行5min,再以正常速度降落至地面,重复上述试验3～5次.试验后起吊处应无损伤,包装箱应无损伤和变形,内装产品应无明显位移和损伤.
2.2.2试验实施
对3套产品包装箱进行起吊试验,见图3,具体情况如下.
1）试验开始前,在起重机正下方空旷位置布置警戒区.
2）将装有产品模拟件的包装箱放置在警戒区域的中心部位.
3）用吊带穿过产品包装箱两端的提环,保证吊带与包装箱盖板夹角为45°～50°.
4）操作人员以正常速度将试验样品提升至
1.2m高度后,使用大车档位（速度为20m/min）,以紧急起吊和制动的方式反复上升、下降和左右运行5min,再以正常速度降落至地面,每个包装箱重复上述试验5次.
2.2.3试验结果
经试验验证,产品包装箱起吊处无损伤,包装箱无损伤和变形,内装产品无明显位移和损伤.
2.3公路运输试验
2.3.1试验要求
根据设计要求,按照GJB5045—2001鱼雷包装通用规范中第4.7.16条进行试验.第4.7.16条规定：将运输包装件置于载重车中后部,在公路的中级路面上,以25～40km/h的车速行驶200km,或在二级公路的路面上,以30～50km/h的车速行驶250km,在行驶过程中,急刹车不少于5次.试验后包装箱应无明显变形和损伤,内装产品应无明显位移和损伤.
2.3.2试验实施
对3套产品包装箱进行了公路运输试验,见第65页图4,具体情况如下.
参照公路运输试验要求,使用拉紧器将3套装有产品模拟件的包装箱紧固在1.5t工具车的中后部,包装箱之间使用棉被隔离防护,选取符合试验要求的等级公路进行试验.
2.3.3试验结果
经试验验证,包装箱无损伤和变形,内装产品无明显位移和损伤.
2.4铁路运输试验
2.4.1试验要求
根据设计要求和铁路部门安全运输要求,该包装箱须通过铁路运输试验的考核,包括振动试验和低温跌落试验两项.振动试验要求对包装箱进行垂直方向随机振动,随机振动持续时间为3h,加速度均方根值为0.41g,试验后包装箱应无损伤和变形,内装产品应无明显位移和损伤,低温跌落试
验要求包装箱在-40℃下放置24h,跌落高度为
1200mm,分别做桶顶、桶身和桶底3个方向的跌落,每个样品仅进行１个方向的跌落；试验后包装箱允许有损伤、变形,但各焊缝处和桶身不允许有开裂和撕裂现象,内装产品应无明显损伤.
2.4.2试验实施
对3套产品包装箱进行了振动和低温跌落试验,具体情况如下.
１）将3套装有产品模拟件的包装箱紧固在振动试验台上,包装箱之间使用棉被隔离防护,垂直方向随机振动3h,加速度均方根值为0.41g.
２）将３套装有产品模拟件的包装箱在-40℃下放置24h,按照高度为1200mm的要求,分别做桶顶、桶身和桶底3个方向的跌落,每个包装箱仅进行１个方向的跌落.
2.4.３试验结果
1）振动试验后包装箱无损伤和变形,内装产品无明显位移和损伤.
2）桶身跌落试验后,包装箱有轻微变形,内装产品无损伤,见图5-a.
３）桶底跌落试验后,包装箱无明显变形,内装产品无损伤.
４）桶顶跌落试验后,包装箱压紧螺栓发生变形,上缓冲垫橡胶垫板脱落,内装产品无损伤,见图5-b.
3结论
根据产品防护、贮存和运输的安全性和适宜性要求,确定了包装箱的试验项目和试验内容,并通过理论分析、计算和试验验证了该包装箱设计的合理性和有效性.该包装箱在设计过程中,充分考虑了强度、缓冲性能和防窜动性能等问题,能够满足设计要求规定的堆码、起吊、公路运输、铁路运输功能,并符合实际使用工况,该考核验证试验也为后续此类包装箱的设计提供了一定依据.
（责任编辑尚晓春）
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