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防震包裝的設(shè)計方法(下)

2010/3/6 7:48:32 人評論

  四、 選擇合適的防震緩沖墊
  前兩步是把沖擊和振動過程分開考慮的,考慮實際情況,必須把兩者兼顧,以設(shè)計出對沖擊和振動都可以起到良好的防震緩沖墊。應用緩沖曲線時,要同時采用沖擊緩沖曲線和振動傳輸數(shù)據(jù)。
 ?。?)沖擊緩沖曲線,系指最大的傳輸沖擊加速度和靜態(tài)應力的關(guān)系曲線。

  圖8-7所示為聚乙烯的沖擊緩沖曲線,它表示在不同靜態(tài)應力值的情況下由各種不同厚度的聚乙烯防震緩沖墊傳輸?shù)募铀俣确逯怠lo態(tài)應力指單位緩沖墊面積上承受的包裝產(chǎn)品重量。
  為了選用最經(jīng)濟的防震緩沖墊,應當選用與在第一步中選擇跌落高度相同的跌落高度緩沖曲線,根據(jù)這些曲線選擇防震緩沖墊的類型與厚度,以便將傳輸加速度峰值限制到等于或低于在第二步的易損性試驗過程中確定的損壞g值。此外,采用什么結(jié)構(gòu)的抗震緩沖墊,要以既安全又經(jīng)濟為原則。 主要結(jié)構(gòu)如上節(jié)所述,有全面防震結(jié)構(gòu)和部分防震結(jié)構(gòu)。
  主要的緩沖材料都有現(xiàn)成的曲線可查,對那些沒有的,可以進行動態(tài)緩沖試驗,得到一系列數(shù)據(jù),繪制其緩沖曲線。
  試驗時應用垂直跌落試驗機與沖擊試驗機,采用一個可調(diào)重物的滑塊,調(diào)好跌落高度。在跌落重物上裝上速度計,以便在沖擊時記錄加速度脈沖。
  每次試驗產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)點,加速度峰值由示波器直接讀出,或從波形分析儀讀出。靜態(tài)應力是由滑塊重量除以緩沖面積得到的。對每一防震緩沖墊的厚度與跌落高度,記錄下相對于不同靜態(tài)應力載荷的傳輸加速度峰值的數(shù)據(jù)點,作為繪制緩沖曲線的依據(jù)。
  (2) 輸率數(shù)據(jù),系指固有振動頻率和靜態(tài)應力的關(guān)系曲線,圖8-8為在產(chǎn)品的臨界頻率時用抗振緩沖墊減小振動的實例。

  圖中的頻率是指產(chǎn)品和抗震緩沖墊組合的固有頻率。在選用最合理的抗震緩沖墊時,應努力求出一種類型、結(jié)構(gòu)和厚度,它所產(chǎn)生的固有頻率不會超過在第二步中所確定的最低臨界共振頻率的一半,這樣就可以保證在臨界頻率時出現(xiàn)合理的振動衰減量。如果如圖8-8所示那樣,產(chǎn)品和抗震緩沖組合的響應曲線在15Hz時達峰值,當在臨界頻率時對產(chǎn)品的輸入減小60%,如果有更高的臨界頻率,則向產(chǎn)品的輸入會更小。
  然而,如圖8-8所示的曲線通常是得不到的,在大多數(shù)情況下,必須自己動手進行試驗以獲得可靠的緩沖振動數(shù)據(jù)。把抗震緩沖材料安裝在振動機上,以不同的靜態(tài)應力值,監(jiān)控工作臺和重物的加速度,就可以在頻率掃描過程中產(chǎn)生與圖8-8類似的曲線,然后可以記錄作為靜態(tài)應力下函數(shù)的固有頻率。
  應當注意,抗震緩沖墊的設(shè)計必須同時滿足沖擊與振動的要求,在任何給定的抗震緩沖墊與靜態(tài)應力值的情況下,都必須檢查這兩組數(shù)據(jù),以保證傳輸?shù)膅 值與固有頻率都符合要求。
  有時,因為易損性g值或臨界頻率太低(或全低),使得設(shè)計很困難。這時,必須將設(shè)計的防護水平犧牲到一定程度或者采用更加徹底的包裝。在不少情況下,為了降低總成本,要對產(chǎn)品堅固性等加以改進。
  五、 設(shè)計和制造原型包裝
  設(shè)計和制造原型包裝的依據(jù)有以下幾項:
  (1)獲取并確定相關(guān)資料;
  (2)包裝材料的經(jīng)濟性;
  (3) 需要考慮的其他保護問題;
  (4) 特殊的裝運要求;
  (5) 包裝封閉結(jié)構(gòu)及其他特殊問題。
  原型包裝應當非常接近預定的最后包裝,材料、封閉、尺寸、重量等都要與最后包裝一樣。這樣就可以確保試驗的原型包裝確實是最后包裝的代表性樣品。理想情況是原型包裝在試驗時顯示的特性與最后包裝所期望的相同。
  原型包裝要制造一定數(shù)量,以備多次試驗用。
  六、 試驗原型包裝
  是試驗有產(chǎn)品的原型包裝,以證明是否達到了預期的效果。要知道,為了簡便,在前幾步的設(shè)計中忽略了很多本應考慮的變量,例如防震緩沖墊形狀、側(cè)墊的摩擦、底墊的密封等等,因此,必須要對原型包裝進行試驗。
  1.沖擊試驗
  就傳輸?shù)募铀俣确逯刀裕街钡涫亲顕乐氐?,因此,要用平直跌落來試驗原型包裝。
  不加引導很難使包裝重復地平直跌落,產(chǎn)生真正平直跌落的最準確而且也是可以重復的方法,是把包裝件放在沖擊試驗機臺上,當沖擊臺碰到程序裝置時,沖擊臺連同包裝件就跌落并發(fā)生極快的速度變化。這種速度變化試驗叫做步進速度試驗。
  所采用的沖擊機可以和易損性試驗所用的相同,不同的是采用不同的沖擊程序裝置。該程序裝置產(chǎn)生短時間(2ms或更短)的沖擊脈沖。包裝件對這些短脈沖的響應,類似于容器自由平直跌落在堅硬地面上時受到的近乎瞬時的速度變化。
  另外,在沖擊臺上應裝有儀表以觀察輸入的速度變化是否正確,也應當在包裝產(chǎn)品上設(shè)置加速度計,用以確定由防震緩沖墊傳輸?shù)姆逯礸值是否仍在易損性極限內(nèi)。
  在包裝件可能以其任何一邊跌落時的大多數(shù)情況下,應當在三個坐標軸的每個軸的兩個方向進行試驗,總共進行六次。
  進行步進速度試驗時,先將沖擊機上的跌落高度調(diào)定在希望的高度,然后使沖擊臺升起并跌落。它沖擊回彈,又由回彈制動器使其停止;記錄傳到包裝產(chǎn)品的加速度脈沖和沖擊臺的速度變化,檢查產(chǎn)品,確定包裝是否能起到保護作用。該試驗可重復多次,以便獲得多種結(jié)果。
  2.振動試驗
  先使包裝件承受在預定的加速度值時的一系列頻率掃描,然后觀察共振頻率時的停止試驗。因為共振頻率時最可能出現(xiàn)損壞,因此主要是在這些頻率下進行試驗。
  將包裝件固定在與第二步所用的振動頻率曲線下操作,用以查證防震緩沖墊的固有頻率。一般來說,這個工作也應當在包裝件三個坐標軸的每一個軸上進行,然后將該種振動機調(diào)到在每個共振點(產(chǎn)品、防震緩沖墊組合的固有頻率與全部的產(chǎn)品共振)“停止”規(guī)定的時間周期。
  正弦振幅和停止時間的確定都帶有任意性。
  如果包裝件性能在沖擊和振動方面均滿足設(shè)計要求,就可以再做一些其他試驗,如壓縮、溫度、濕度等。否則,就必須修改并重新試驗。
  只要堅持以上步驟,就可能使商品在分發(fā)中避免損失。

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