运输木箱连接件数量选取研究

卢 丹，许 曼

武汉信息传播职业技术学院

运输木箱连接件数量选取研究

卢 丹，许 曼

武汉信息传播职业技术学院

对运输木箱的箱板连接件进行受力分析，并对选取数量进行数学研究。箱板强度及连接件的数量直接影响到包装的质量是否满足要求，因此，先建立所需的力学模型，然后再运用数学计算的方式来分析箱体受力，并研究常见两种箱型的连接件选取方法。通过对木箱箱体以及连接件的受力分析，得到箱体所受载荷及连接件选取数量的计算公式。

运输包装；连接件；载荷；力学模型

随着中国包装行业的快速，稳健发展，运输包装中不断涌现新理论、新技术和新结构。本文研究的对象是采用钢带结合连接件的特殊木箱，在当前森林木材资源不足，包装材料要朝着环境友好化、可持续化方向发展的现状下，这种新型木箱以其装配及拆卸方便、可重复使用的优势，具有广阔的前景。

常见的种类有三片箱和六片箱，三片箱就是箱体可以拆分为顶、围及底三个部分，六片箱就是可以拆分为完全独立的六个部分。下面将围绕这两种常见箱型进行研究。

1.三片箱

1.1 箱体受力分析

三片箱箱体的长、宽、高分别为x，y，h。内装物为流动性物体时，各箱板所受载荷最大，以此为假设，对密度为ρ，箱体底边x边所使用的连接件数量为m，则可以得到：

箱底板所受到的压力为：Fh=ρgh∫0xdx∫0

ydy=ρghxy,其中的g为重力加速度。

1.2 连接件数量选取研究

为了研究x边受力的最大情况，可以略去y边连接件的应用情况，假设第m个连接件受力为Fm，则有:2m∙Fm=Fh

根据连接件受力模型分析可以知道：Fm=8τs，则有：

则可以得知D为一常数，D≈3.6，由此可以得到：m≥ρDxy

由上式可以知道箱体的长、宽都是已知量时，三片箱箱边上使用的连接件数量m与内装物的密度有关。

2.六片箱

2.1 箱体受力分析

六片箱箱体长、宽、高分别为x，y，h，内装物为流动性物体时，各箱板所受载荷最大，以此为假设，内装流体密度为ρ，箱侧面所用连接件数量为n，第n个连接件到箱顶面xy面距离为k,图1中Q面即阴影面的节点到第n个连接件的h方向位移变量为z，则可得到：

Q面某点所受到的压强为：Pz=ρg(k+z),受力面积为：Sz=dz∙dy

则该点所收内装物的压力为：Fz=ρg(k+z)dzdy

假设Q面所受到内装物压力的等效力为Fl，其到O点的h方向距离为ι，则由上面公式可得到：

2.2 连接件数量选取研究

为使h边的第n个连接件受力最大，考虑箱底边的连接件，根据受力平衡定理可以得到：，根据连接件力学模型进行受力分析：Fn=8τs综合上述计算可以得到如下结果：

由上式可以看出当箱体的宽度和高度为已知量时，六片箱侧边使用连接件数n与内装流体的密度有关。

图1 六片箱力学模型

3.结论

本文通过建立三片箱及六片箱的力学模型，运用数学推导的方式来进行箱体以及连接件的受力分析，得到箱体所受载荷及连接件选取计算公式。由此计算公式可以知道两种箱型的连接件数量选取都与内装物密度有关，对木箱包装设计起到数据指导作用，并对提高木箱包装的安全系数具有实际意义。

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卢丹（1986-）,女，硕士,武汉信息传播职业技术学院讲师,主要研究方向：运输包装及包装结构。