纸箱结构设计.ppt
强度设计部分（关键词：抗压力、安全系数、常用单位）,瓦楞纸箱所需纸板或原纸的选择有两种途径:,瓦楞纸箱材料选择,其一，根据瓦楞纸箱尺寸和内装物重量，查表选取一定技术指标要求的瓦楞纸板；,其二，通过抗压强度或堆码强度计算公式逆向求之。,第一步，确定纸箱尺寸；第二步，计算堆码时最底层所承受的压力；第三步，计算堆码安全系数，推算必要耐压强度；第四步，将上列资料代入凯里卡特公式，求出综合环压强度；第五步，根据综合环压强度选择原纸。,客户提出物性：则按物性配纸,I、堆码强度,1、堆码强度,堆码强度,指仓库储存的瓦楞纸箱包装在静态压力之下于堆垛行将坍塌之前所能承受的负荷。,2、最大堆码层数,无托盘堆码的最大堆码层数,Nmax最大堆码层数；Hw仓库最大有效堆码高度（mm）H0瓦楞纸箱高度外尺寸（mm）。,P=9.81KG(Nmax-1),Nmax=Hw/H0,安全系数的选取,1.一般情况,安全系数取3-3.52.内装物本身可承受部分压力,运输条件及藏存情况良好取2-2.5环境湿度大,内装物有放湿性,取4-8,P纸箱抗压强度（N）；K纸箱安全系数；G单个纸箱毛重（Kg）；Hw仓库最大有效堆码高度（mm）。H0 纸箱高度外尺寸（mm）。,P=9.81KG(Hw/H0-1),托盘堆码的最大堆码层数,主要取决于下列因素：,Hw仓库最大有效堆码高度（mm）。T托盘高（厚）度(mm)n每码垛的包装托盘层数；hmax 托盘包装的最大高度（mm）；H0瓦楞纸箱高度外尺寸（mm）。,a.nmax=(hmax-T)/H0,nmax单个托盘包装中最大纸箱堆码层数,b.nmin=Hw/hmax,nmin仓库最大有效堆码高度下可装载最少的托 盘包装的层数,c.H0-max=Hw-nminT,H0-max纸箱可占取的最大净高（mm）,d.Nmax=H0-max/H0,Nmax仓储中纸箱可能的最大堆码层数,e.n=Nmax/nmax,n仓储堆码可能的托盘包装层数,f.N=nmaxn,N可以考虑的堆码层数,NNmax，而Nmax 又不是3、5、7、11、13、17、19、23（除其本身与1外无其他约数），则可以考虑在每个托盘包装上减去一层瓦楞纸箱而重新组合成一个新增加的托盘包装以提高仓储空间的利用率。,安全系数,是纸箱在实际堆码情况下可以得到的安全程度。,K瓦楞纸箱堆码安全系数；P空箱抗压强度（N）；Ps最大堆码负荷（N）。,根据经验数据，安全系数一般为25,K=P/Ps,Ps=9.81G(Nmax-1),K=1/(1-)(1-)(1-),Ps最大堆码负荷（N）。G单个纸箱毛重（kg）；Nmax 最大堆码层数。,瓦楞纸箱强度设计,瓦楞纸箱的抗压强度，是评价瓦楞纸箱的重要指标，是设计瓦楞纸箱的重要条件。,、抗压强度,1、抗压强度,指在压力试验机均匀施加动态压力至箱体破损时的最大负荷及变形量。,正确评价瓦楞纸箱的抗压强度，要包括以下几个方面：,a.最大负荷；b.变形量；c.测试值偏差。,2、影响瓦楞纸箱抗压强度的因素,基本因素,a.原纸强度内面纸、外面纸、瓦楞芯纸的环压强度（RCT）或瓦楞芯平压强度（CMT）；b.瓦楞楞型A、B、C、E；c.瓦楞纸板种类双面、双芯双面、三芯双面等；,d.瓦楞纸板含水率：,含水率与瓦楞纸箱抗压强度的关系：,其中：P瓦楞纸箱抗压强度，Nx瓦楞纸板含水率。%P0含水率为0%时的纸箱抗压强度，N,1、P=0.9xP0,2、,e.在流通领域中外界环境的影响。,相对湿度 50%60%70%80%90%100%,下降百分比 0%10%20%32%52%85%,f.仓储时间的影响,空箱长期堆放仓储，抗压强度变化不大，但包装货物后，纸箱强度因疲劳会随堆放时间的增加而下降。,堆放时间 10天30天90天180天,下降百分比 37%40%45%50%,g.堆码方式的影响,堆码型式 单层放置正常堆积十字堆积错边堆积中间堆积井字堆积,下降百分比 0%(15-20)%(60-70)%(40-50)%(错边1cm)(50-60)%(错边3cm)(40-50)%(50-60)%,堆码的影响,堆码的影响,a.箱型箱形（尺寸比例）；b.印刷面积与印刷设计；c.开孔面积与开孔位置(见下图）；,可变因素,1.同一开孔形状，同一开孔面积越大，纸箱强度降低越大；2.开孔位置越接近纸箱上下两边或箱棱箱角，纸箱强度降低越大；3.开孔位置越接近纸面中位线或中心点，纸箱强度降低越小；4、同一开孔位置，同样开孔面积，分散开孔比集中开孔纸箱强度降低小。,d.纸箱的制造技术问题；e.制箱机械的缺陷；f.质量管理问题。,3、瓦楞纸箱抗压强度计算,一类根据瓦楞纸板原纸，即面纸和芯纸的测试强度来进行计算，另一类则直接根据瓦楞纸板的测试强度进行计算。,凯里卡特（K.Q.Kellicutt）公式,a.凯里卡特公式,P=Px(4aXz/Z)2/3ZJ,P 瓦楞纸箱抗压强度（N）；Px 瓦楞纸板原纸的综合环压强度（N/cm）；aXz 瓦楞常数；Z 瓦楞纸箱周边长（cm）；J 纸箱常数。,瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下,Rn 面纸环压强度测试值（N/0.152m）Rmn瓦楞芯纸环压强度测试值（N/0.152m）C 瓦楞收缩率，单瓦楞纸板来说,Px=(RnCRmn)/15.2,Px=(R1+R2+RmC)/15.2,P=Px(4aXz/Z)2/3ZJ,双瓦楞纸板,公式中的15.2(cm)为测定原纸环压强度时的试样长度。,Z值计算公式,Z 纸箱周边长（cm）；L0纸箱长度外尺寸（cm）；B0纸箱宽度外尺寸（cm）；,aXz、J、C值可查表,Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2)/15.2,Z=2(L0+B0),双瓦楞纸箱凯里卡特常数值,单瓦楞纸凯里卡特常数值,例 计算瓦楞纸箱的抗压强度，其中，长580mm,宽398mm。面纸横向环压强度为360N/0.152m，瓦楞芯纸横向环压强度为150N/0.152m,B楞.,已知：R1=R2=360N/0.152m Rm=150N/0.15m L0=580mm B0=398mm,求：P,解：Z=2(L0+B0)=195.6(cm),查表 aXz=5.00 J=1.27 C=1.361,代入公式,Px=(R1+R2+RmC)/15.2=62.5(N/cm),代入公式,P=Px(4aXz/Z)2/3ZJ=3395(N),b.凯里卡特简易公式：,P瓦楞纸箱抗压强度（N）Px瓦楞纸板原纸综合环压强度（N/cm）F凯里卡特简单常数。,F=(4aXz/Z)2/3ZJP=PxF,P 瓦楞纸箱抗压强度，NPm瓦楞纸板边压强度，N/mDx 瓦楞纸板纵向挺度,MNmDy 瓦楞纸板横向挺度,MNm Z 纸箱周长，cm,马基简易公式(为了简化起见，又有将纸板厚度代替挺度）：,P=0.02028Pm0.75(DxDy)1/2*0.25Z0.5,P=0.05874Pm(tZ)1/2,马基（Makee）公式,P 瓦楞纸箱抗压强度，NPm瓦楞纸板边压强度，N/mt 瓦楞纸板厚度，mmZ 纸箱周长，cm,常用计量单位,
