2015-04-30
2338
Важной характеристикой прочности картонных ящиков является сопротивление сжатию от действия вертикальных сжимающих усилий. Именно этот параметр определяет возможность штабелирования, а в современной практике высота складирования постоянно увеличивается. Этот показатель важен и для процесса транспортирования.
338______________________ ^________________________ Глава 8
Суммарное сопротивление сжатию (Н) можно в общем виде определить зависимостью
Р=2Ж(1ЩКрКлК1ККкКвКа, (8.5)
где Ж — торцевая жесткость картона, Н/см; / — длина ящика, см; Ъ — ширина ящика, см; Кр — коэффициент прочности ребер; Кл — коэффициент устойчивости стенок ящика; К — коэффициент анизотропности картона; К — коэффициент площади основания; Кк — коэффициент способа укупорки клапанов; Ка — коэффициент продолжительности действия нагрузки; Кц — коэффициент цикличности нагружений.
Для определения прочности картонного ящика на сжатие необходимо знать конкретные величины коэффициентов, отражающих влияние действующих факторов на прочностные показатели картонных ящиков. Указанные коэффициенты могут быть определены опытным путем.
|
|
|
Существующая технология изготовления гофрированного картона, при которой гофры располагаются поперек полотна материала, не полностью использует прочностные свойства, присущие самим исходным материалам — бумаге и картону. Гофрированный слой лучше всего противостоит сжатию вдоль гофров, а облицованные слои — вдоль машинного направления полотна, в гофрированном картоне эти направления взаимно перпендикулярны.
Для конструирования картонной тары из гофрированного картона необходимо заранее определить необходимые прочностные показатели. Поданным Мэлтенфорта [105], можно применить следующие эмпирические формулы: для ящиков с гофром А
Тш = 5,81+125 - 1,1#+6,5Ж+365; для ящиков с гофром В
Г = 5,81+125 - 2,1Я+6,5Ж+350; для ящиков с гофром С
Тв - 5,81+125 - 2(1#+5,4Ж+212, (8.6)
где Г — прочность вертикального сжатия в фунтах; Ь — длина ящика в дюймах; В — ширина ящика в дюймах; Я — высота ящика в дюймах; Ж— жесткость плоских слоев картона, фунт/дюйм.
Формула, предложенная Макки [20], применена для ящиков любой стандартной высоты, изготовленных из картона с любыми типами гофра:
р=2,028^74б(7ед Г* -^т - <8-7>
где Р — прочность ящика на сжатие, фунт; Рт — прочность образца гофрированного картона на сжатие, фунт/дюйм; Ох — жесткость материала в продольном направлении, фунт/дюйм; В — жесткость материала в поперечном направлении, фунт/дюйм; 2— периметр ящика, дюйм.
Конструирование тары из картона и гофрокартона 339
Из формулы (8.7) видно, что прочность ящика в большей степени зависит от прочности образца на сжатие и в меньшей степени — от периметра тары.
|
|
|
Вышеприведенная формула (8.7) может быть преобразована в более упрощенную зависимость, Н:
Р=2,55Рт7б7г, (8.8)
где 8 — толщина картона, см; 2 — периметр ящика, см; Рт — торцевая жесткость, Н/см.
Формула (8.8) может быть применена для приближенных расчетов прочности картонных ящиков на сжатие.
Прочность гофрированного картона торцевому сжатию (Р) зависит от свойств гофрированного и плоских слоев картона. Установлена следующая зависимость между прочностью продавливания плоского слоя, жесткостью гофрированного слоя и сопротивлением торцевому сжатию гофрированного картона [105]:
Рт«0,968 (Рд+Рг+ЗД (8.9)
где Р — сопротивление сжатию, Н/см; Р. — одного плоского слоя; Р2 — второго плоского слоя; Р3 — гофрированного слоя.
Жесткость картона при изгибе влияет на прочностные свойства картонной тары. Кроме того, это свойство картона оказывает существенное влияние и на процессы изготовления картонной тары. От жесткости картона зависит качество биговки или рилевки, наносимой на картон для образования линий сгиба. Недостаточная жесткость картона приводит к его деформации на печатно-просекальных и фальцевально-склеивающих машинах, в результате чего ящики приобретают неправильную форму. Это затрудняет их использование при автоматизированной укладке продукции и штабелировании.
Установлено, что решающую роль имеет не среднее значение жесткости картона при изгибе, а ее минимальное значение и разброс этого показателя. Чем меньше разброс, тем легче обеспечить необходимые прочностные показатели картонной тары.
Сжатие картонной тары при штабелировании. Рациональное использование складских помещений и объемов хранилищ и складов, где хранится продукция, упакованная в картонную тару, имеет большое значение. Поэтому при укладке продукции стремятся увеличить высоту штабеля и более эффективно использовать складскую площадь. Это достигается использованием сформированных пакетов на стандартных поддонах, установкой их в несколько ярусов.
Общая высота штабеля картонной тары (см), уложенной на стандартные поддоны,
Глава 8
Н=к-п+кж, (8.10)
где к — высота одного ящика, см; п — количество рядов в одном пакете; к. — толщина поддона, см; п, — количество поддонов в штабеле.
На высоту штабелирования картонной тары оказывают влияние: способ штабелирования, климатические условия, их влияние на прочность картонной тары.
Продолжительность хранения продукции в таре и условия влажности окружающей среды влияют на прочностные свойства картонной тары. На рис. 8.57 приведены график снижения прочности картонных ящиков из обычного гофрированного картона в процессе их хранения при различных условиях влажности [20, 34], а также график снижения прочности картонной тары с увеличением влажности и график изменения влажности тары в зависимости от изменения влажности окружающей среды.
|
| ** ™ " |
| 3 3 а Э I Ъ |
| I |
0,005 0.2 0.5 0,1 0.3 0,7 2 3 5 10 30 70 200
0,1 0,03 о,07 0,2 0,5 1 7 20 50 100
Время хранения, дней
| */ч | \ Ч/ |
| ■ \х | |
| ■ У | |
| - А | |
| /V | |
| : / \ | |
| г / ^ | |
| / ■., | |
| 5 10 15 20 25 | |
| Влажность тары, % |
Рис. 8.57. Снижение прочности ящиков из гофрированного картона с увеличением
продолжительности хранения (а) и влажности воздуха (б):
1 — влажность; 2 — прочность тары
Высота штабелирования с учетом сроков хранения определяется по ГОСТ 18211-72 из следующей зависимости:
О = 0ЛКС(Н-к)/(к5), (8.11)
где И — величина сопротивления сжатию, МПа; К — коэффициент запаса прочности; С — масса продукции, кг; Я — высота штабеля, см; к — высота ящика, см; 5 — площадь основания, см2.
Коэффициент запаса прочности характеризует сроки хранения затаренной продукции: при хранении до 30 дней К= 1,6; до 100 дней К= 1,65; свыше 100 дней К=2.
|
|
|
Высота штабелирования (см) исходя из вышеприведенной зависимости (8.11) равна
Конструирование тары из картона и гофрокартона
| н= |
| (8.12) |
к(10Р5 + КС) КС
Для определения сравнительных характеристик и способности тары к штабелированию предложен метод [20] определения фактора штабелирования Р, в основе которого зависимость
С(*-1) Ри
(8.13)
где I — длина ящика, см; В — ширина ящика, см; С — масса затаренной в ящике продукции, кг; N — количество рядов ящиков в штабеле; К — коэффициент запаса прочности; Рк — прочность ящика, Н; Рн — нагрузка на ящик, Н.
Для определения этого показателя применительно к стандартному четырехклапанному ящику разработана номограмма, представленная на рис. 8.58. При помощи этой номограммы определяют возможное количество ящиков в штабеле и фактор штабелирования. Чем выше фактор штабелирования, тем целесообразнее применение данного ящика, при прочих равных условиях, для упаковки продукции.
| 50-= | 1—1 | —120 | 18,0^ | СГ0А ^0.5 | [Р30 | С-325 | |||
| 45"^= | — 2 | —г | ~^ | —— | Г | —350 | |||
| 40^ | — 3 | =-160 | 13,5з | Г1'0 | 1.20 | —375 | |||
| ^н | —= | 1_2 | — | -425 | |||||
| 35-9 | — 4 | ^-180 | -^ | I-3 | - | —450 | |||
| — 5 | — | Ключ ^^ | — 10 | 1.475 | |||||
| 30 — | — 6 | ^210 | -3 | \.Ь+Н = N-*^N=^) | ^ | — 9 — 8 | 1-500 | ||
| к-* V | -7 — 8 | ^240 | 9,0" | 2.С+Ы" Ян->* |Рн = С(ЛГ-1)1 | |\ | _7 -6 | ^550 | ||
| 25-= | — 9 ^10 | 1-270 | *^^ ^^^™ | хри+а+в)*р | * \ | Ц-600 | |||
| НЕ. | = 10 | — 5\ | |||||||
| ~ | §-300 | — 4 \ | 5^650 | ||||||
| 20 ^Ё | —15\ | ^330 | ^1700 | ||||||
| • | Е-360 | ^ | =_20 | — 3 | |||||
| Е" 20 \ | Е-390 | — | |||||||
| Е-420 | — | Е_ зо | |||||||
| ^ | Г" 25 | ^_ | 1=_50 | ||||||
| 5; | =-450 | ||||||||
| 15-Е | ^-30 | 5.480 | 4.5з | Е.90 | _2 | ё-1000 | |||
| Л. см | Л/ 1 | ■/, см | С, кг рн? 1 | N 1 | + В, см |
Рис, 858. Номограмма для определения фактора штабелирования чстырсхклапанного
|
|
|
картонного ящика
Глава 8
Необходимое сопротивление ящика сжатию (Н) определяют на практике по формуле
Р-5р5рА, (8.14)
где 5 — коэффициент прочности при единовременной нагрузке; 5С — коэффициент прочности при длительной нагрузке; о — нагрузка на
нижний ящик при возможной высоте штабелирования, Па; А — площадь основания ящика, м2.
| о? |
Коэффициент прочности при единовременной нагрузке
5,-100/Р,, (8.15)
| в з: х |
где Р — изменение сопротивления сжатию, учитывающее распределение нагрузки на поверхности ящика, %.
| 20 40 60 80 Нагруженная поверхность, % Рис. 8.59. Зависимость сопротивления сжатию от распределения нагрузки на поверхности ящика |
Величина Р определяется по гра-Тоо фической зависимости, приведенной на рис. 8.59.
Коэффициент, учитывающий длительность нагрузки, определяется по формуле
5,-100/п, (8.16)
гдет) — процент относительной нагрузки, определяемый по графической зависимости, представленной на рис. 8.60.
Рис. 8.60. Зависимость относительной нагрузки т] на ящик от продолжительности
действия нагрузки
Для обеспечения требуемой прочности картонных ящиков картон должен иметь необходимый показатель сопротивления излому РИ (Н/см), который определяется по формуле
Конструирование тары из картона и гофрокартона
Р-250
| (8.17) |
Р =
" З,3572(/Тб)' где / — длина ящика, см; Ъ — ширина ящика, см.
