多层托盘货物单元的振动传递性能研究

多层托盘货物单元的振动传递性

多层托盘货物单元的振动传递性能研究—潘道津，王勇

多层托盘货物单元的振动传递性能研究觹

潘道津，王

（天津商业大学，天津

摘

勇

300134）

要：文章介绍了托盘集装单元的动力学模型，通过扫频振动实验和定频振动实验确

定了各层货箱的固有频率，探讨了其固有频率和振动传递率与堆码高度之间的关系。结果表明，在一定振动频率范围内，对于多层堆码的高粘弹性货箱，底层货箱的固有频率高于顶层货箱的，振动传递率峰值所在频率取决于货箱堆码高度。

关键词：多层堆码；托盘；振动传递率；货箱；振动实验中图分类号：TB485.3

文献标识码：A

文章编号：1005-1295（2009）05-0029-03

ResearchonVibrationTransmissibilityoftheMultiwallPalletPackagingUnits

PANDao蛳jin,WANGYong

（TianjinCommercialUniversity,Tianjin300134,China）

Abstract：Thearticleintroducesthedynamicmodelofthemultiwallpalletpackagingunits,

thenatural

frequencyofeverylayercaseisdeterminedbyvibrationtestatconstantfrequencyandvariablefrequencyexperiment.Therelationshipofitsnaturalfrequencyandpeakvalueofvibrationtransmissibilityversusstackheightisstudied.Theresultsshowed:inacertainrageofvibrationfrequency，forhighviscoelasticitycasesatmultiwallstacking,thenaturalfrequencyofthebottomlayerswerehigherthanthatofthetoplayer，andthefrequencyofpeakvalueofvibrationtransmissibilitydependedonthestackheightofthecases.

Keyword：multiwallstacking;pallet;vibrationtransmissibility;case;vibrationtest

导言

元来实现搬运、装卸和堆码的。托盘是袋装、箱装和桶装等各种包装货物的集装工具。通过标准化尺寸的托盘集装单元，容易实现包装袋、包装箱、包装桶和其它包装、捆扎方式的标准化。国标GB／T16470—1996［1］，规定了主要以满足常规装卸、储藏、运输的托盘货物包装要求。在货物码放方面主要强调尺寸的标准化；在加固措施上推荐了束缚、捆扎、收缩包装、拉伸包装等加工方式。

包装件在运输过程中，不管使用何种运输工具，由于路面和运输工具的原因，包装件都会面临冲击振动等复杂的外界动力作用。目前越来越多的货物采用托盘堆码形式运输；这种

采用多层托盘货物单元储运货物，是提高运输效率、实现储运快捷作业的一种有效手段。本文基于振动力学理论，结合已知成果结论，通过开展扫频和定频振动试验，研究多层托盘货物单元的振动传递特性，分析不同货箱构成的多层托盘货物单元的振动传递规律。从而为深入认识托盘货物单元的动力学性能积累必要的数据。

1

多层托盘化包装的运输形式

托盘是最基本的集装单元化运输工具，大型集装箱内的单件、杂货物是依靠托盘集装单

觹

收稿日期：2009-08-04

基金项目：天津市教委科研专项（2006ZH91）。

作者简介：潘道津（1955～），天津人，本科，副教授，天津商业大学包装工程系专业教研室。多年从事包装

多层托盘货物单元的振动传递性

包装与食品机械2009年第27卷第5期

模型显示第i层货箱受到的合力，既包括该层货箱本身惯性导致的的弹性力、阻尼力成份，也包括相邻层货箱的粘弹性力矢量对其作用的成份。

3

环境下，不仅静力学方面容易出现底层货箱因堆码载荷过大，导致货箱压坏货损；而且会受到外界的振动冲击等动力作用。后者在包装失效时，容易使产品内部的螺钉松动、部件变形、产生裂纹，甚至包装或产品间相互移动造成表面擦伤或漆膜脱落。特别是当发生共振现象时，对产品的破坏作用更大。托盘货物集装单元在物流过程中，外界的激励作用，无论是振动还是冲击，一般由刚度较大的底层托盘（常见为木制材料）传入上部包装货箱。多层堆码的货箱因所在高度不同，从而距动力源距离不同。由于各层货箱自身的缓冲性能会衰减外来振动冲击能量，所以不同高度货箱，对外部激励的动力学响应各异。因而研究托盘集装单元在动力学作用时的响应规律，考察货物多层堆码形式时的动力学特点，非常必要。这方面的成果，可用于指导托盘化包装生产，有利于减少托盘包装运输损失，使托盘包装设计更合理科学。

货箱对多层托盘堆码单元振动传递的影响

运输工具的振动引起包装内的产品的振动响应，可以由振动传递率描述。振动传递率是指振动外力通过缓冲系统传到包装内产品上的力与振动外力的比，亦即产品上响应振动加速度与外部激励加速度的比值［3］，用Tr表示如下：

Tr=Go

Go—外部振动激励加速度。

3.1刚性货箱的振动传递率特点

（1）

式中Gn—包装内产品上的振动响应加速度，

我国在水果卡车运输时，使用塑料包装箱盛装水果的现象比较普遍。与纸箱相比，塑料箱因粘弹性小刚度大，易对水果造成较大的振动损伤。康维民等通过模拟振动试验，测定了振动对多层叠放塑料货箱的振动加速度传递并对其进行解析［4］。该研究对象是比较典型的低弹性材料货箱多层堆码工况。

其实验样品为塑料箱装水果，单果为约重

2

托盘集装单元动力学模型

［2］

近年发表研究成果中，图2所示的“多层堆码单元动力学模型”

最为接近“托盘集装单

元动力学特性”。它将垂直堆码的多只货箱，抽象为多级弹簧与阻尼器支撑的多层质量体。其中mi、ki、ci（i=1…n）分别表示表示各层货箱各自总的质量、材料刚度系数和阻尼系数。

m

1

k1

mi

ki

mN

kN

cN

u

cic1

xix1

500g的日本信州梨产品。包装塑料箱规格：51.5cm×37.5cm×31.0cm。空箱重量1770g。振动

试验时，将装梨塑料货箱按高度方向叠放，即将5个分别盛装30个梨的塑料箱，置于振动台上的角钢架内。振动试验使用VTVH-5型振动装置（日本），该装置由振动台、液压伺服振动控制系统、控制计算机、加速度传感器及其测定解析等构成。

试验分别测定5层叠放塑料箱的底层、中间层、顶层箱自由度振动时各方向的加速度。解析时的数据采集速率以5000Hz，时间为1s。将解析后得到的各层塑料箱在某一方向的加速度值，与振动台在该方向的加速度值之比，定义为塑料箱的加速度传递率。

如图3所示，所获得上下方向振动的顶层、中间层、底层塑料箱的加速度传递率，均在4Hz

xN

图2多层堆码托盘包装单元的动力学模型

多层托盘货物单元的振动传递性

多层托盘货物单元的振动传递性能研究—潘道津，王勇

这一频率附近具有极大值，其值分别为2.29、本研究所使用的包装件为电脑主机包装货箱如图4所示，箱内有发泡聚乙烯缓冲材料制成缓冲垫。瓦楞纸箱与缓冲垫组合成典型粘弹性缓冲结构，符合图2所示的货物单元堆码力学模型。其中，mi、ki、ci（i=1…n）分别表示试样各层货箱总的质量（包括电脑主机质量，纸箱以及缓冲材料质量）、材料刚度系数和阻尼系数。在本试验中一共有4层相同纸箱包装件堆码。瓦楞纸箱外廓尺寸：55.5cm×34cm×57cm，内衬缓冲垫所使用的材料是聚乙烯发泡塑料（EPE），被包装电脑主机尺寸：40cm×14cm×39cm，包装

1.68、1.28。在12Hz各层塑料箱又出现一次较 …… 此处隐藏：4819字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……