Грузоведение. Сохранность и крепление грузов. Грузоведение сохранность и крепление грузов

• Название: Грузоведение сохранность и крепление грузов
• Анкор: Грузоведение. Сохранность и крепление грузов.doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 3.03 Mb.
• Имя файла: Грузоведение. Сохранность и крепление грузов.doc
• Тип: Документы; #6027
• страница: 5 из 27

Многооборотная транспортная тара и ее эффективность. При­менение многооборотной тары позволяет значительно снизить рас­ходы материалов и трудовых ресурсов на подготовку груза к пе­ревозке и хранению. Экономические преимущества многооборот­ной тары определяются условиями ее эксплуатации и в первую очередь числом оборотов в год. Как показали практика и теоре­тические исследования, многооборотная тара значительно эконо­мичнее разовой для многих видов продукции при пяти и более обо­ротах в год.

Сферами рационального применения многооборотной тары яв­ляются внутригородские и внутриобластные перевозки продукции массового назначения, а также перевозки в рамках постоянных ко­оперированных или хозяйственных связей между поставщиками и потребителями продукции. При отсутствии постоянных связей меж­ду поставщиками и потребителями многооборотная тара может применяться только при достаточно больших объемах поставок, когда прибывшей с грузом тары в разобранном или сложенном

32

виде достаточно для комплектования отправки при возврате тары отправителю.

Для изготовления многооборотной тары применяют дерево, ме­таллы, полимеры и др. Наиболее распространенной является де­ревянная многооборотная тара в виде разборных и складываю­щихся ящиков и специальных ящичных поддонов. Такая тара удобна в эксплуатации и имеет относительно небольшую собствен­ную массу (12—20% массы груза). В машиностроении обычно ис­пользуют металлическую многооборотную тару в виде специалы ных и стандартных ящичных и стоечных поддонов, которые ус­пешно применяют для внутризаводских перевозок и многоярусного хранения на складах. Металлическая многооборотная тара исполь­зуется также для перевозок грузов по кооперированным связям между отдельными предприятиями. Металлическая многооборот­ная тара отличается повышенной прочностью, надежностью и дол­говечностью, но имеет большую собственную массу (20—30% мас­сы груза).

Все более широкое применение находит многооборотная жест­кая полимерная тара, особенно для перевозки пищевых продуктов. Указанную тару отличают незначительная собственная масса (до 2—3% массы груза), удобство и простота санитарной обработки при повторном использовании.

Целесообразность применения многооборотной тары и рацио­нальные расстояния перевозки грузов в такой таре определяются на основе допустимых транспортных расходов по возврату порож­ней тары.

В
еличина допустимых транспортных расходов АС определяет­ся разностью между стоимостью изготовления единицы новой та­ры одноразового использования и стоимостью изготовления еди­ницы многооборотной тары, приходящейся на один оборот, с уче­том затрат на ремонты:

a s> г> ^бП(* +#_сл ви)

где С_р, С_мн — стоимость изготовления соответственно разовой и многооборот­ной тары, руб.;

α_о—поправочный коэффициент, равный отношению объемов разовой

и многооборотной тары;

β₀ —коэффициент, учитывающий увеличение расходов на ремонт мно­гооборотной тары за один оборот;

N_сл —срок службы тары, годы.

Таким образом, если ΔС≤О, применение многооборотной та­ры нецелесообразно. В случае когда ΔС>0, возникает вопрос по определению экономически обоснованного расстояния перевозки грузов в многооборотной таре. Расстояние определяют на основе общих допустимых транспортных расходов на перевозку партии порожней тары ΔС_оби действующих тарифов на соответствующий вид перевозки. При этом общее количество единиц порожней та-

² Зак. 1782 33

р
ы в партии (отправке) зависит of вместимости подвижного сос­тава. Общие допустимые, экономически оправданные транспорт­ные расходы на перевозку партии порожней тары

где М — количество единиц порожней тары в отправке.

К возвратной таре относятся многие типы деревянной, фанер­ной, тонкостенной, картонной транспортной тары. Многие типы деревянной тары могут быть использованы без существенных ре­монтов 2—3 раза. Однако часть деревянной тары в процессе пе­ревозки повреждается и для повторного использования ее необхо­димо отремонтировать или переработать (переделать) на тару с другими параметрами. Например, в системе Госснаба СССР дей­ствует большая сеть специальных тароремонтных предприятий, осуществляющих сбор неисправной тары, ее ремонт и переработ­ку, а затем возврат промышленным предприятиям для повторного использования.

Основными условиями эффективного использования многообо­ротной и возвратной тары являются четкое взаимодействие заин­тересованных сторон, строгое выполнение нормативов оборачивае­мости тары, хорошо организованный контроль и учет. В перспек­тиве с увеличением объема упаковываемой продукции и улучше­нием организации возврата порожней тары повторное ее исполь­зование возрастет, а функции возвратной и многооборотной тары еще более сблизятся.

Прогрессивные тарные материалы и конструкции тары. Наибо­лее предпочтительными тарными материалами из группы древес­ных, с точки зрения экономии материальных ресурсов, являются тонкостенная дощечка, древесноволокнистая плита, картон, поли­мерные материалы.

Тонкостенная дощечка толщиной 4—5 мм используется для из­готовления разовой и возвратной тары неразборной или разборно-складной конструкции. Преимуществами тонкостенной тары* сши­той или армированной проволокой, являются небольшая относи­тельная масса, прочность и устойчивость к повышенной влажности. Сферой ее наиболее эффективного применения являются перевозки плодоовощной продукции на дальние расстояния. Производство та­кой тары позволяет получать экономию древесины до 40% по срав­нению с традиционной дощатой. Улучшаются также объемные по­казатели тары (например, отношение внутреннего объема тары к внешнему), благодаря чему увеличивается использование вмести­мости транспортных средств, снижается стоимость тары, а также трудоемкость ее изготовления за счТет механизации процесса сбор­ки. Разборро-складная конструкция тонкостенной тары позволяет использовать ее как возвратную до двухттрех раз.

Древесноволокнистые плиты применяются взамен досок для об­шивки боковых и торцовых стенок крупногабаритной тары каркас-

34

ной и каркасно-щитовой конструкции. Такую тару целесообразно применять для перевозки изделий машиностроения массой до 10 т. При использовании 1 тыс. м² древесноволокнистой плиты толщи­ной 3—4 мм достигается экономия примерно 14 м³ пиломатериа­лов. Еще большая экономия может быть получена при использо­вании древесноволокнистых плит взамен строганных досок для из­готовления крупногабаритной тары в экспортном исполнении, ког­да к обработке поверхности тары предъявляются повышенные тре­бования.

Тарный картон находит все более широкое применение для упа­ковывания и транспортирования самых различных грузов. Произ­водство картонной тары отличается высоким уровнем механиза­ции, что позволяет автоматизировать процесс упаковывания гру­зов. Картонная тара в сравнении с деревянной является более эко­номичной по таким показателям, как относительная собственная масса, стоимость, полезный объем, материало- и трудоемкость из­готовления. К недостаткам тары относятся ее гигроскопичность и недостаточная прочность, ограничивающие сферу применения.

Для изготовления транспортной тары используется плоский и гофрированный картон, причем последний может быть двух-, трех-и пятислойным. Механическая прочность картона зависит от ис­ходного материала, типа и размера гофр, а также от способа их образования (поперек или вдоль полотна бумаги). Способ продоль­ного гофрирования, разработанный Всесоюзным научно-исследова­тельским и экспериментально-конструкторским институтом по таре и упаковке (ВНИЭКИТУ), позволяет увеличить торцовую жест­кость картона с 43 до 54 Н/см, а сопротивление продавливанию — с 1,2 до 1,8 МПа. Кроме того, появилась возможность выпускать пятислойный гофрированный картон с перекрещивающимися на­правлениями гофр, что значительно увеличивает прочность тары.

Осваивается производство влагопрочного картона, обладающе­го повышенными физико-механическими свойствамл. Влагопроч-ность достигается пропиткой картона расплавами воска, парафи­на или склеиванием в особых условиях.

Спрос на картонную тару превышает объем ее производства. Поэтому для более экономичного использования картонной тары ее распределение осуществляется на основе коэффициента заменя­емости Азам* который определяется отношением индивидуальной нормы расхода древесины круглого леса Н_л, м³, к соответствую­щей норме расхода картона Н^к_т, т, или Н^к_м, м², на упаковывание 1 т продукции: k_зам=Н_л/ Н^к_т; k_зам = Н_л/ Н^к_м. В первую очередь картон­ной тарой обеспечиваются те предприятия, у которых указанный коэффициент выше.

Картон используется для производства специальных картонно-навивных барабанов, заменяющих сухотарные бочки: каждая ты­сяча единиц такой тары экономит 23 м³ лесоматериалов.

2*

35

Капрен и резофан являются новыми прогрессивными материа­лами для изготовления транспортной тары. Капрен представляет собой комбинацию картона, бумаги и вспененных полимеров, при­дающих картону необходимую жесткость и прочность. Резофан — слоистый материал, состоит из двух слоев низкосортного шпона и запрессованной между ними резиновой прослойки. Прослойка из­готовляется из отходов резино-кордового производства. Подбирая ее состав, можно получить нужные свойства как прослойки, так и и резофана в целом. Резофан может использоваться как листовой материал в качестве обшивки тары, из него можно изготовлять многооборотную тару, имеющую большой срок службы. Опытные перевозки грузов в таре из резофана подтвердили целесообраз­ность его применения.

Полимерные материалы — полиэтилен, поливинилхлорид, поли­стирол, полипропилен и др.— находят все более широкое примене­ние при изготовлении как потребительской, так и транспортной тары. Полимерная тара обладает рядом преимуществ: низкая от­носительная масса (0,5—2,0% массы груза), высокая прочность, эластичность, герметичность, химическая стойкость, простота ути­лизации.

Полимерная тара может быть жесткой, полужесткой и мягкой. Жесткую используют в основном как многооборотную. Она обла­дает высокой прочностью, удобна в эксплуатации, изготовляется самой различной формы. К полужесткой таре относятся различ­ные бутылки, флаконы, баночки, используемые в основном как по­требительская тара.

В пищевой и некоторых других отраслях промышленности для изготовления потребительской тары используется полимерная пленка в сочетании с бумагой, фольгой и другими материалами. Это значительно расширяет сферу применения полимерных пле­нок.

Наибольшее распространение получили мягкая полимерная та­ра в виде различных чехлов, мешков, пакетов, а также пленки для скрепления транспортных пакетов. Мягкая полимерная тара изго­товляется из различных видов полимеров, насчитывающих более 20 наименований.

В общем объеме производства полимерной тары удельный вес пленок составляет 75%. Для скрепления тарно-штучных грузов в транспортном пакете применяют два вида полимерных пленок: термоусадочную и растягивающуюся. Применение термоусадочных пленок основано на их способности сокращаться под действием тепла. Пакет сначала обертывают пленкой, а затем нагревают; пленка натягивается и прочно скрепляет пакет. Перед нанесением на пакет растягивающейся пленки последняя растягивается внеш­ней силой, а затем навивается на пакет. Величина внешней силы должна обеспечивать окончательное удлинение пленки не более чем на 20%; при таком усилии остаточных деформаций в пленке

36

не наблюдается. После снятия внешней силы пленка сокращается и скрепляет пакет. Полимерные пленки, используемые для скреп­ления пакетов, должны обладать достаточной прочностью, оптиче­ской прозрачностью, а также воспринимать типографскую краску для нанесения маркировки.

Гофропласт (пластмассовый картон) представляет собой про­филированный материал из термопластичной массы, состоящей из двух гладких листов с вертикальными перемычками или гофра­ми между ними. Для изготовления гофропласта используют поли­этилен, полипропилен, полистирол и др. По конструкции гофро­пласт напоминает трехслойный картон, может применяться для изготовления тары любой формы: лотков, коробок, ящиков, чехлов, а также контейнеров и поддонов разового использования. Свойства гофропласта позволяют упаковывать в тару самую разнообразную продукцию пищевого и технического назначения. Гофропласт обла­дает высокой прочностью, легкостью, прозрачностью, высокой водо- и паронепроницаемостью, масло- и химстойкостью, кроме того, морозоустойчивостью, устойчивостью к гниению, развитию микрофлоры и т. д. Сдерживающими факторами развития произ­водства тары из гофропласта являются высокая стоимость и дефи­цит исходного материала.

Стандартизация и унификация транспортной тары. Постоянный рост объема производства, расширение и обновление ассортимента продукции приводят к увеличению типоразмеров транспортной та­ры, используемой в народном хозяйстве. Увеличению типоразмеров способствует также то обстоятельство, что изготовляют транспорт­ную тару многие отрасли промышленности, руководствуясь при этом как государственными и отраслевыми стандартами, так и тех­ническими условиями отдельных предприятий.

В результате в обращении находится неоправданно большое число типоразмеров транспортной тары, что затрудняет ее взаимо­заменяемость при упаковывании однородной продукции, значитель­но усложняет учет, планирование и распределение по потребителям и приводит к перерасходу материальных ресурсов. Уровень унифи­кации типоразмеров составляет для деревянной тары не более 25%, для картонной — 35—40% ·

Международная стандартизация в рамках СЭВ в области тары и упаковки и внутрисоюзная стандартизация направлены- в первую очередь на унификацию размеров транспортной тары с целью со­кращения числа типоразмеров тары, создания условий для ее пов­торного использования и взаимозаменяемости. При этом появляет­ся возможность изготовлять тару серийно, а ее производство меха­низировать и автоматизировать.

Унификация размеров тары осуществляется на базе одного мо­дуля. В соответствии с рекомендациями международной организа­ции по вопросам стандартизации ИСО, а также решениями Евро­пейской федерации упаковки, Международного железнодорожного

37

-союза и других организаций модулем для унификации размеров транспортной тары был принят размер поддона 800X1200 мм. Размеры принятого модуля имеют много общих деталей, что созда­ет удобства для унификации размеров транспортной тары [10].

Ряд предпочтительных внешних размеров транспортной тары получают делением длины и ширины базового модуля на целые числа. Для устранения большого разрыва ближайшими размерами и учитывая потребности народного хозяйства, основной ряд допол­нен числами, кратными базовому модулю.

Унифицированный ряд чисел для наружных размеров тран­спортной тары, мм:

1200	1023	800	643	500	360	300	240	120
1143	1000	748	600	465	353	285	228	100
1120	960	720	720	571	435	333	280	200
1080	900	685	560	424	320	266	150
1065	885	667	532	400	311	250	133

На основании полученных величин строятся сочетания длины и ширины тары прямоугольного сечения, использующие площадь поддона на 100%. Число таких сочетаний 32. Практика показала, что этого недостаточно для удовлетворения всех потребностей на­родного хозяйства. Поэтому вводятся дополнительные сочетания размеров, использующие площадь поддона не менее чем на 80%. Высота тары также принимается из чисел модульного ряда.

Ряд унифицированных максимальных наружных диаметров транспортной тары круглого сечения получается моделированием их в диагональном и ортогональном порядке на модульном поддо­не с учетом максимального использования его площади, но не ме­нее 60%.

Приведем ряд наружных диаметров транспортной тары, мм:

800	484	400	351	294	266	226	200
600	435	370	320	277	246	219

2.3. Основные принципы расчета прочности транспортной тары

Факторы, влияющие на прочность тары. Прочность конструкции транспортной тары определяется:

характером груза и его допустимой массой в единице тары, за­висящей от способа выполнения перегрузочных работ (вручную или механизированно) и от грузоподъемности погрузочно-разгру-зочных машин;

размерами тары и ее отдельных деталей. При этом необходимо соблюдать оптимальное соотношение длины, ширины и высоты тары, обеспечивающее минимальный расход материала;

38

механическими свойствами материала, используемого для изго­товления тары;

условиями эксплуатации транспортной грузовой единицы, т. е. климатическими, химическими, биологическими и механическими воздействиями.

В процессе обращения каждая единица тары должна выдер­живать статические нагрузки при штабелировании на складе и & вагоне, а также динамические и вибрационные нагрузки, возника­ющие при механизированном формировании и расформировании транспортных пакетов, выполнении перегрузочных операций и дви­жении транспортных средств. Развитие средств механизации погру-зочно-разгрузочных работ приводит к заметному изменению стати­ческих и динамических нагрузок. Это связано с увеличением массы одного грузового места, высоты штабелирования при наполь­ном хранении, с уменьшением высоты падения (сбрасывания) при установке тары с грузом в штабель или стеллаж и с повышением скоростей перемещения грузов ПТМ подъемно-транспортными ма­шинами.

Усилия, действующие на тару. Статическое сжимающее усилие Рст, Н, которое должна выдерживать тара, расположенная в ниж­нем ряду штабеля:



где Q — масса тары с грузом, кг;

g— ускорение свободного падения (£=9,81 м/с²);

H — высота складирования (для деревянной тары H≤6 м, для картон­ной—H≤3 м);

h— высота единицы тары, м.

При транспортировании по железной дороге на груз в таре дей­ствуют вертикальная Р_в и горизонтальные (продольная Р_при попе­речная Р_п) инерционные силы. Следовательно, элементы тары дол­жны быть проверены на восприятие нагрузок, которые составляют:



где а_в, а_пр, а_п — соответственно вертикальное, продольное и поперечное ускоре­ния, м/с² или доли g;

n_в, n_пр, n_п — число грузовых единиц соответственно в вертикальном, про­дольном и поперечном направлениях штабеля, размещенного б кузове подвижного состава.

Расчет конструкции крупногабаритной тары, масса брутто ко­торой составляет 500—20 000 кг, производится с учетом попереч­ных сжимающих нагрузок, возникающих при строповке тары с грузом, и изгибающих усилий, действующих на элементы тары Яри подъеме груза [4].

Схема действия сил на крупногабаритную тару в процессе гру­зовой операции показана на рис. 2.1. Усилие массы груза G, Н,

39

д
олжно быть компенсировано вертикальными составляющими реак­ций в стропах:

где R — реакция в стропах, Н;

β — угол между стропами и горизонтальной плоскостью крышки тары, град.

Горизонтальная составляющая реакции R=Rcosβ с учетом пре­дыдущей формулы: R_г=0,25Gctgβ. Тогда сжимающее усилие попе­рек ящика составляет R_п=0,25Gctgβsinα. При этом угол в должен быть не менее 45°.

Н
еобходимо учитывать, что перемещение грузов кранами про­исходит в условиях переходных режимов, действия ускорений. Средняя величина ускорения составляет а_ср=0,6—0,8 м/с², поэтому в формулу для определения R_nнеобходимо ввести динамический коэффициент k_дучитывающий увеличение нагрузки:

Т
акже следуетучесть, что в процессе обращения тара подвер­гается перегрузкам многократно, в результате чего появляются усталостные напряжения и снижается прочность тары. Поэтому в формулу для определения Gвводится коэффициент перегрузки k_пер, значение которого принимается 1,1—1,25 в зависимости от числа перегрузок. С учетом k_д и k_персжимающее усилие

Необходимо также рассмотреть оптимальные зоны строповки транспортной тары, которые определяют усилия на изгиб полоза,

работающего как свободно ле­жащая балка. Максимальные усилия на изгиб при этом возни­кают в точках опоры и в сере­дине полоза. Правильно опреде­лив зоны строповки, можно до­биться минимальных значений изгибающего момента. Расчеты показали, что такие зоны распо­лагаются на расстоянии 0,2L от торцовых стенок ящика (см, рис. 2.1).

Расчет прочности картонной тары. При расчете сжимающего усилия, которое должна выдер­живать картонная транспортная тара при штабелировании, на складе учитывается коэффици­ент запаса прочности k_зап, кото­рый зависит от продолжительно­сти хранения и колеблется в rape 40

Таблица 2.1

Показатель		Норма для картона марок (при влажности 6						-I 2 %)
	Д	T-0 | T-1 T-2			т-з	Т-4	П-1	П-2	п-з
Сопротивление	_	54	40	36	30	20	100	80	60
торцовому сжатию, Н/см Сопротивление	0,2	1,3	!,2	1,1	0,9	0,7	2,07	1,7	1,4
продавливанию, МПа

д
елах 1,6 (срок хранения менее 30 сут) — 1,85 (срок хранения более 100 сут). Тогда сжимающее усилие Р_Сж, Н, действующее на картонный ящик, составит

P_Cm^^_agQ(H-h)/h.(2.1)

С другой стороны, сопротивление сжатию картонной тары за­висит от параметров ящика и прочности гофрированного картона на торцовое сжатие. В соответствии с упрощенной формулой Макки [13]

^сж = 2,55Р_ту₀Х_| (2.2)

где Р_т—торцовая жесткость, Н/см;

σ — толщина картона, см;

Z— периметр ящика, см.

Торцовая жесткость принимается в зависимости от марки кар­тона (табл. 2.1), а толщина практически равна высоте гофр. Сопо­ставляя формулы (2.1) и (2.2) и зная параметры ящика, можно определить допустимую высоту штабелирования на складах и в ва­гоне, а также на основе оптимальной высоты штабелирования — необходимые параметры и марку картона.

Расчет прочности картонных навивных барабанов производится на основе статического сжимающего усилия, определенного с уче­том оптимальной высоты штабелирования:


Р^бсж-^K^ngQ (И-h_H)lh_Ht(2.3)

где H_н —наружная высота барабана, м.


Преобразуем выражение (2.3) с тем, чтобы получить зависи­мость расчетного усилия от параметров барабана и объемной массы затаренного в него груза. Масса груза в барабане значи­тельно больше массы самого барабана, поэтому последней величи­ной пренебрегаем. Масса груза может быть определена на основе объемной массы данного груза и внутреннего объема тары:

(?=0,25рЯЯЙ/й_Вс,

где d_Bth_B— внутренние соответственно диаметр и высота барабана, см; с — объемная масса груза, г/см³.

41

Выражение (З—Л_З)/Л_З заменим выражением Я/Л_в> что допусти­мо, так как #//й_В» (#—Л_н)/Л_н. Тогда

Сопротивление сжимающему усилию картонного барабана Р_сж зависит от жесткости, числа слоев картона и диаметра бара­бана [13]:

где «ел — число слоев картона;

Ж — жесткость картона по кольцу, Н/см; Ккл—коэффициент, увеличивающий жесткость за счет клеевого слоя.

В условиях равенства сжимающего усилия и сопротивления этому усилию можно определить допустимую высоту штабелиро­вания данного груза в барабанах определенных параметров



или на основании оптимальной высоты штабелирования и приня­той технологии навивки барабанов (Ж=созп1, /i(wi=const)—диа­метр, который обеспечитнеобходимую поочность:

Сопротивление сжатию барабана можно увеличить» изменяя число слоев картона» образующих стенки барабана, или используя другую марку картона, обладающую повышенной жесткостью.

Расчет прочности полимерных пленок. Параметры пленок для скрепления пакетов определяются в зависимости от величины про­дольных инерционных сил как наибольших, возникающих в про­цессе движения подвижного состава» фрикционных свойств груза, массы пакета, а также от свойств самой пленки [25].

42

Рассмотрим принципиальную схе­му сил, действующих на транспорт­ный пакет, скрепленный термоусадоч­ной пленкой (рис. 2.2). На пакет мас­сой Qдействует продольная инерци­онная сила /^>_np=flnpQf которая стре­мится сдвинуть пакет относительно поддона. Считаем, что поддон не про­скальзывает по полу вдоль вагона. Пленка оказывает на пакет равно­мерное давление Р_пл. Равнодействую­щая этому давлению сила Рпл5 при­жимает пакет к поддону и зависит от

свойств плетки и площади верхней плоскости пакета S. На боко­вые плоскости пакета действуют силы натяжения пленки, равные по величине и обратные по направлениям, поэтому они в расчет не принимаются.

В результате действия силы тяжести G=gQ и силы Р_Пл$ возни­кает сила трения F_rp:

где / — коэффициент трениямежду поддоном и пакетом.

Если P_np>F_Tp, пакет сдвигается относительно поддона и при этом происходит деформация пленки, т. е. ее растяжение на верти­кальных гранях. Усилие, возникающее в пленке /?, не должно быть больше допустимого:

где [о] — допускаемое напряжениена растяжение пленки, Н/см²; о — толщина пленки, см; #пл — длина пленки в сечении разрыва, т. е. по вертикальной грани паке­та, равная высоте пакета, см

Реакция пленки может быть найдена из уравнения сил, дей­ствующих на пакет (см. рис. 2.2), Р_пр—f(G+P_n*S)—2R—0. Тогда толщина пленки определится из соотношений:



В процессе движения на пакет действуют вибрационные силы, которые ослабляют натяжение пленки, поэтому ее толщину рассчи­тывают при условииР_пл=0:

2,4. Упаковочные материалы

В зависимости от назначения упаковочные материалы разделя­ют на изолирующие, поглощающие и амортизационные.

Изолирующие материалы служат для защиты грузов от воздей­ствия внешних агрессивных факторов. К таким материалам отно­сятся разнообразные виды бумаги, фольги, полимерных пленок, а также различные их сочетания. Бумажные изолирующие мате­риалы используются в основном для предотвращения проникнове­ния жиров (пергамент, подпергамент, пергамин) и влаги (парафи­нированная, водонепроницаемая, битумная и дегтевая). Битумная и дегтевая бумага имеет ограниченное применение, так как вызы­вает коррозию металлов. Применяются специальные сорта бумаги,

43

такие, как биостойкая и антикоррозионная. Антикоррозионная бу­мага содержит в своем составе особые вещества (ингибиторы), ко­торые связывают кислород и вызывают образование на поверхно­сти металла предохранительного слоя.

Для изоляции продукции от проникновения посторонних запа­хов, жиров и влаги применяется фольга из меди, свинца, алюминия, олова, нержавеющей стали. Фольга используется часто в сочетании с другими различными материалами. В качестве изолирующих ис­пользуются также полимерные пленки. Герметичные чехлы из по­лимерных пленок обеспечивают защиту металлических изделий от коррозии в самых экстремальных климатических условиях при температуре до +60 °С и влажности до 100%. Герметичность обес­печивается сваркой швов упаковки, однако для предотвращения конденсации влаги внутрь упаковки необходимо вкладывать вместе с изделием поглощающие материалы.

Поглощающие материалы используются для поглощения избы­точных паров воздуха, проникающих внутрь упаковки, или для предотвращения распространения внутри упаковки жидкостей, вы­текающих из поврежденной потребительской тары. К таким мате­риалам относятся активированный уголь и силикагель, обладаю­щие высокой гигроскопичностью, и некоторые другие материалы, впитывающие влагу. У силикагеля при упаковке должна быть влажность не более 2%. Если же его влажность выше, необходимо предварительно высушить материалы, а затем расфасовать сили­кагель в тканевые мешочки массой 1 кг и в таком виде укладывать в упаковку. Общая масса силикагеля, необходимая для осушения избыточных паров, зависит от площади поверхности груза.

Амортизационные материалы обеспечивают сохранность изде­лий при ударах, вибрации, трении выступающих частей изделия о внутренние поверхности транспортной тары и других нагрузках. Требования к амортизационным материалам следующие: неболь­шая объемная масса, достаточная механическая прочность, мини­мальная остаточная деформация, возникающая в результате дей­ствия механических нагрузок, негигроскопичность и химическая инертность, отсутствие абразивных свойств, низкая стоимость и простота изготовления.

Характеристика амортизационных материалов. Каждый вид амортизационных материалов имеет свои специфические свойства, определяющие условия использования и ограничивающие сферу применения.

Древесная стружка обладает высокой эластичностью, исполь­зуется для амортизации тяжелых предметов, однако ее упругие свойства нестабильны, они зависят от влажности. Оптимальная влажность древесной стружки составляет 12—18%. При большей влажности стружка теряет эластичность, а при меньшей ломается и пылит. Кроме того, древесная стружка может содержать смо­листые вещества, вызывающие коррозию.

44

Войлок и шерсть отличаются достаточной упругостью, хорошо сопротивляются повторным деформациям, но, гигроскопичны, под­вержены гниению и поражению насекомыми.

Стекловолокно обладает наибольшей упругостью, негипроско-пично, не подвержено сгоранию, но характеризуется высокой абра-зивностью, что значительно ограничивает сферу его применения.

Бумага и картон — наиболее распространенные виды амортизи­рующих материалов. Они легко принимают нужную форму, стои­мость их производства относительно невелика, хорошо амортизи­руют легкие изделия, применяются для упаковывания пищевых, парфюмерных, медицинских и других грузов, но боятся сырости,, при повторном использовании теряют упругие свойства.

Пенистые полимеры являются наиболее перспективными амор­тизаторами. Среди них необходимо выделить пенополистирол, амортизирующий и теплоизолирующий материал с микроячеистой структурой. Плотность пенополистирола 25 кг/м³. Он обладает большой механической прочностью, стоек к влаге, низким темпера­турам, не дает пыли, но при повторных нагрузках изменяет свои амортизационные свойства. Применяются также пенополиуретан, пенополиэтилен, велофлекс и др., отвечающие всем современным требованиям, но обладающие пока высокой стоимостью. Свойства пенистых амортизационных материалов достаточно хорошо изуче­ны, разработаны методики расчета прокладок из указанных мате­риалов.

Динамическая характеристика амортизационных материалов. При перевозке различными видами транспорта, хранении на скла­де в штабелях, выполнении погрузочно-разгрузочных работ систе­ма «изделие — упаковка» подвергается воздействию различных видов нагрузок, ударов и вибрации.

Практика показала, что наиболее опасными нагрузками, дей­ствующими на систему ««изделие — амортизация — тара» в процес­се доставки от изготовителя до потребителя, являются удары. Нормативные воздействия нагрузок на тару и груз при различных условиях перевозки и перегрузки следующие:

Условия перевозок и перегрузок Величина нагруз­ки, доли g

Перемещение по железной дороге 2,0
Воздействия при соударении же­
лезнодорожных вагонов 3,0

Перемещение автотранспортом:

по асфальтовому покрытию. . . 1,0—1,5

» грунтовой дороге. ..... 3,5

Перемещение морским транспортом 1,0

» авиатранспортом . . 2,0—5.0
Воздействия при выполнении гру­
зовых операций 2,0—5,0

Удары при падении 25,0 и более

45

Выбор амортизационного материа­ла для конкретных условий работы осуществляется на основе его дина­мической характеристики, определяе­мой специальными испытаниями. В процессе испытания имитируется па­дение груза (молота) переменной мас­сы на подкладку из амортизационно­го материала. По результатам испы­таний строится график зависимостей ударной перегрузки от статической нагрузки. Эта зависимость и является динамической характеристикой амор­тизационного материала. Кривая, вы­ражающая зависимость «ударная перегрузка — статическая на-прузка», представляет характерную вогнутую форму (рис. 2.3) с ярко выраженным минимумом.

При малой массе молот (левая ветвь динамической кривой) создает на амортизаторе нагрузку меньшей величины по сравне­нию с необходимой для того, чтобы, преодолев упругие силы мате­риала, деформировать его на значительную величину (происходит отскок); возникают значительные ударные перегрузки. С увеличе­нием массы молота деформация материала увеличивается и, нако­нец, достигает такой величины, при которой материал обнаружи­вает наилучшие амортизационные свойства. Эта нагрузка соответ­ствует минимуму динамической кривой.

При дальнейшем увеличении массы молота возрастает остаточ­ная деформация. Вследствие сильного сжатия материал начинает терять свои амортизационные свойства, ударные перегрузки вновь увеличиваются (правая ветвь кривой). Таким образом, зона мини­мума кривой (динамической характеристики) соответствует опти­мальным условиям работы испытываемого материала.

Расчет параметров амортизирующих прокладок. Пусть изделие с массой Q и площадью опнрания S требует защиты от ударов в процессе выполнения погрузочно-разгрузочных работ. При этом известно, что само изделие может выдерживать максимальную перегрузку П_доп, а максимальная высота его падения Я.

Для защиты указанного изделия используются специальные прокладки из амортизационных материалов, динамические харак­теристики которых описываются выражением [18]

а_г И



ЛВ

где Л — ударная перегрузка, доли g\

С — статическое давление изделия на прокладку, Н/см²; h— высота прокладки, см; ось аз — размерные постоянные величины, характеризующие ударозащит-ные свойства материала, Н/см², см^а/Н; од — коэффициент амортизации.


Выбор амортизационного материала определяется условием

"min^ "доп.

где tfmin — минимальное значение ударной перегрузки, которое может обеспе­чить амортизационный материал определенного вида в заданных условиях.

Минимальное значение ударной перегрузки

—с ТГ^+аз(—) °\


Значение статического давления, которое минимизирует функ­
цию (2.4),

/>*=Л/Я А/бй/б₃'.


Минимальное значение ударной перегрузки находим* подстав­ляя в выражение (2.4) вместо С значение Р*. После подстановок и преобразований получим

где А — обобщенный коэффициент амортизации:


-4=0^+2 V б,б₃ ·

Таким образом, если Япип^Ядоп, амортизационный материал данного вида может быть использован для изготовления про­кладок.


Толщина прокладки уточняется при условии:

/7т1п=/7доп; к = АН/П_п0ц.(2.5)

Площадь прокладки определяется из условия обеспечения опти­мального значения статического давления от массы изделия на


прокладку:

P*=h/HYOi/o, =Q/S_np, где Sbp— площадь амортизирующей прокладки.

Тогда S=Q#/(Ay

где At— размерная постоянная величина, характеризующая свойства аморти­зационного материала, см²/Н:


А у Oi/Оз

Полученная площадь прокладки 5_Пр сравнивается с площадью опирания груза S. Если S/2^S_np^S, то прокладку изготовляют площадью Sapи располагают ее под центром тяжести груза; если S_np>5, то следует выбрать другой материал и повторить расчет.

По проведенным расчетам конструируют прокладки, произво­дят упаковку изделия и ударные испытания. Кроме того, оценива­ют виброзащитные свойства упаковки с амортизирующими про­кладками по методике, установленной соответствующими стан­дартами.