防震包裝的設計有兩方面的含義，一是指對新產(chǎn)品防震包裝的設計；二是指對舊產(chǎn)品原包裝進行改進設計。對于舊產(chǎn)品原包裝進行包裝改進設計之前，應當先考慮能否永久性改進產(chǎn)品，使其更加堅固，這樣比采用更保險的防震包裝要經(jīng)濟。
一、防震包裝的設計程序
這里敘述的設計程序是針對用防震緩沖墊（又稱緩沖墊或防震墊）對整體產(chǎn)品進行防震包裝的情況，設計程序分為五步：
(1) 確定環(huán)境；
(2) 確定產(chǎn)品的易損性；
(3) 選擇合適的防震緩沖墊；
(4) 設計和制造原型包裝；
(5) 對原型包裝進行試驗和修正。
設計時一般只考慮沖擊和振動因素，影響設計的因素還有壓縮、濕度等，這些因素為修正因素，在包裝初步定型后再進行一次修正。
二、確定環(huán)境
在第一節(jié)中已講到產(chǎn)品所處的環(huán)境主要是沖擊和振動。對于沖擊來說，在整個運輸過程中會多次遇到，而且大小程度不同，因此，就要選擇用戶所希望防護的最苛刻的跌落高度作為基準。
產(chǎn)品所受到的振動是非常復雜的，比較典型的有兩種：一種是沖擊后隨之而來的減衰振動，這種振動的影響不會超過沖擊影響，故一般不再單獨考慮；另一種是持續(xù)不斷的振動，這種振動的頻率若和產(chǎn)品或產(chǎn)品中某些零部件的固有頻率共振，就將給產(chǎn)品帶來損害的可能。后一種振動影響的大小一般要從環(huán)境數(shù)據(jù)資料或所測加速度--頻率曲線中考慮。不同運輸方式，所形成的振動環(huán)境是不一樣的，在普通運輸環(huán)境中，所出現(xiàn)的振動頻率一般為1～200Hz。振動環(huán)境確定后，要畫出這種環(huán)境的加速度-頻率曲線，作為設計時用。
三、 確定產(chǎn)品的易損性
1．確定產(chǎn)品的沖擊損壞邊界
沖擊破壞的原因是因慣性力引起過大內應力。慣性力與加速度成正比，故沖擊易損性可用可承受的最大加速度值來表示，即該產(chǎn)品能承受多小個重力加速度g。這里的“多少個”,即第一節(jié)所定義的允許加速度系數(shù)Gm。
當?shù)涞陌b件沖擊地面時，容器表面上的加速度最高可達幾百個g 。防震緩沖墊可以改變傳到內裝物的沖擊脈沖，從而使最大加速度大大減小，沖擊脈沖持續(xù)時間延長。設計的目標就是保證以防震緩沖墊傳到內裝物上的加速度值小于允許加速度值，即G < Gm。
表征產(chǎn)品抗沖擊性能的方法源于沖擊譜和損壞邊界原理。用這些原理可描畫如圖8-4所示損壞邊界曲線。
邊界水平線所對應的縱坐標代表最小損壞沖擊脈沖的峰值加速度，邊界的垂直線所對應的橫坐標代表導致?lián)p壞所需的最小速度。對任何產(chǎn)品都可確定一條損壞邊界曲線。圖中陰影區(qū)域的沖擊脈沖都將使產(chǎn)品損壞，陰影之外區(qū)域的沖擊脈沖都不會使產(chǎn)品的損壞。該曲線圖垂直線左邊區(qū)域稱低速度部分，這部分內即使有極高的加速度也不發(fā)生損壞。該區(qū)域內，速度變化很小，產(chǎn)品本身就起到了減振作用。曲線圖中水平線下面區(qū)域內，即使速度變化很大，也不產(chǎn)生破壞，這是因為產(chǎn)生的力在產(chǎn)品強度極限范圍之內。
圖8-5表示了速度變化邊界(垂直邊界線)與脈沖的波形無關。但是，對半正弦脈沖與鋸齒脈沖，損壞邊界曲線的加速度值與速度變化有關。應用這個損壞邊界，需要精確預測跌落高度及外包裝防震緩沖墊的恢復系數(shù)。然而，這種預測通常是不可能的，故一般應用梯形脈沖。用梯形脈沖產(chǎn)生的損壞邊界包圍著其他波形的損壞邊界，故采用它是可靠的?！?/P>
2．進行易損性試驗
進行易損性試驗的目的是為了確定產(chǎn)品的損壞邊界，一般在沖擊試驗機上進行。
將待試產(chǎn)品固定在沖擊機的頂部，將沖擊臺提升到規(guī)定的跌落高度，然后松開，讓其自由下落，沖擊機器的底板。當產(chǎn)品從底板回彈后，由一制動機構使其立刻停止，這樣，只產(chǎn)生一次沖擊。沖擊脈沖的類型可以由沖擊程度裝置來控制?？刂铺菪蚊}沖的程序裝置是一種可使壓力不發(fā)生變化的氣壓氣缸，通過調節(jié)氣缸中壓縮氣體的壓力來控制梯形脈沖的G值，速度變化則由調節(jié)跌落高度來控制。
第一次跌落是在最低的高度上開始，落下后檢查是否有損壞，然后增加跌落高度進行第二次跌落，再檢查產(chǎn)品，依此重復直到出現(xiàn)損壞為止。記錄下每次沖擊時速度變化與峰值加速度，一旦發(fā)生損壞，就停止邊界試驗，因為產(chǎn)生損壞必需的最小速度及損壞邊界曲線的速度變化部分已經(jīng)確定了(見圖8-6（a）)。損壞邊界線位于無損壞的最后一次跌落與引起損壞的第一次跌落之間。
為了繼續(xù)確定加速度邊界線，重新把一個新的試驗樣品固定到?jīng)_擊臺上，將跌落高度調到臨界值的1.6倍之上，將程序裝置的壓縮氣體壓力調低，讓其產(chǎn)生一個較低的g值沖擊。然后依次提高壓力、依次檢查產(chǎn)品是否損壞，這樣就可能在相同的跌落高度而不同的g 值下沖擊，直到出現(xiàn)損壞為止。用這個g 值就可確定損壞邊界曲線水平線的高度。該線位于無損壞的最后一次跌落與引起損壞的第一次跌落之間。
把垂直線(速度邊界線)與水平線(加速度邊界線)連接起來就可以畫出損壞邊界曲線。兩條直線相交的角實際上是圓角而不是直角。在大多數(shù)情況下用直角就行了，在特殊情況下要通過附加試驗來確定角的形狀?！ D8-6（b）所示為用上述方法畫出的典型的損壞邊界曲線。
從曲線圖可看出兩點：
(1) 若產(chǎn)品經(jīng)受的速度低于臨界速度，則不需要緩沖防震；
(2) 若產(chǎn)品將要經(jīng)受的速度高于臨界速度，則應設計防震緩沖墊，使其傳輸?shù)募铀俣鹊陀谂R界加速度值。
在產(chǎn)品可能以任意一邊跌落的大多數(shù)情況下，應分別在三個坐標軸進行試驗，確定出六個損壞邊界。
3．確定產(chǎn)品的臨界共振頻率
一般認為，穩(wěn)態(tài)振動環(huán)境是屬于幅度很低的加速度，由于是非共振慣性載荷，所以不會產(chǎn)生破壞作用。當一種產(chǎn)品的某些零部件具備可為環(huán)境激發(fā)的固有頻率時，就具有了發(fā)生損壞的可能性。如果產(chǎn)生的共振充分、長久，零部件的加速度和位移就可能增強到破壞的程度。
產(chǎn)品或零部件對輸入振動的響應，可用與圖8-8所示的曲線來表示。
由圖8-8可知，在頻率極低時，響應加速度與輸入加速度相同，當頻率極高時，響應加速度比輸入加速度小得多。在中間范圍，響應加速度可能是輸入值的許多倍，這是最可能發(fā)生損壞的頻率范圍。
產(chǎn)品和零部件的共振頻率是靠試驗確定的。共振試驗在振動試驗機上進行。試驗機由振動臺和加振裝置組成，振動可以是上下方向或上下和水平兩方向。振動波形一般采用正弦波，最大加速度可達1g以上，頻率可以連續(xù)變化，一般在2～10Hz的范圍。將待試產(chǎn)品固定在振動臺上，按照所選定的加速度--頻率曲線使其經(jīng)受上下方向振動。改變頻率，觀察產(chǎn)品是否發(fā)生共振。一般需在三個坐標軸上分別試驗，記錄下三組臨界頻率。
（未完待續(xù)）
共有 網(wǎng)友評論