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1. 包装物冲击试验

1. 包装物冲击试验: (1) 流通过程中的冲击现象
水平冲击试验是模拟运输车辆在运行过程中紧急制动、车辆耦合等实际情况,测量
包装承受水平冲击的能力。适用于所有运输包装和内容物 容器,尤其是体积较大且难以进行跌落试验的运输包装和容器。 设备测试。车辆行驶时,由于路面不平、超过突出物,可能会引发紧急情况。 起动和制动常常会引起水平冲击。典型的水平冲击波形是半正的 正弦波,但在实际影响中,由于多种因素的影响,往往是单一的 以复杂冲击波、冲击振荡衰减波和随机波为主,冲击波较为常见 波形如图6-25-1所示。
公路运输时车辆受到的水平冲击力一般大于铁路 车钩运行时对车辆的水平冲击力较小,其水平冲击 和路况有很大关系。据了解,一般道路运输车辆 水平冲击加速度值为(1.5~2.5)g;当车辆行驶在相对平坦的路面上时 在道路上行驶时,其水平加速度小于1g。当车辆水平加速时 当该值大于1g时,如果包裹未紧固在车厢内,则会接触车厢侧面。 (端)表面发生碰撞。此时,包装件受到的水平冲击力相当于这个 包裹从5~30cm高度落下时受到的冲击力(冲击速度) 为0.99~2.42m/s)。


图6-25-1 常见冲击波波形
(1) 半正弦波
(2)单一复合冲击波 (3)随机波


据测量,在道路运输中,汽车高速驶过突出物体时产生的水平加速度值最大。什么时候 当车速为50~100km/h,车辆经过2cm高的突出物时,车辆的水平加速度为(1.1~1.3)g。
叉车运输托盘并在困难路面行驶时,托盘下部的水平冲击值最大,一般为0.65~ 0.75克。
列车装卸作业时产生的水平冲击是流通过程中可能遇到的最严重的水平冲击危害。 一、吊钩速度为14.5km/h时,冲击加速度值为18g。
在航空运输中,飞机盘旋时产生的水平冲击加速度值最大,其值一般为0.6g。另外,愤怒 流量的影响也会产生一定的影响值。
海上运输过程中,波浪的冲击也会导致船体晃动,产生水平冲击。一般来说,冲击加速度 小于1克。
从以上分析可以看出,在综合因素中,铁路车辆耦合运行引起的水平冲击的影响最大限度。因此,我们在进行水平冲击实验时,以模拟铁路耦合运行为基础,综合考虑其他因素 流通环境条件。水平冲击试验有斜面冲击试验、摆锤试验和受控水平冲击试验三种类型。 分别介绍一下。
(2)倾斜冲击试验
1。测验设备
斜面冲击试验机示意图如图6-25-2所示。主要由钢轨、挡板和小车组成。
(1) 导轨 导轨由两部分组成 直轨与水平面对齐 (10±1)°夹角,安装在测试中 检验机本体上。
(2) 挡板 挡板和导轨 导轨垂直(90°)并安装在 导轨最下端,挡板表面 一定厚度的硬木板横跨挡板支撑框架。挡板在16MPa静载荷下变形小于0.25mm,拆卸方便。 损坏时可以及时更换。


图6-25-2 斜向冲击试验机示意图
1—挡板 2—锁定机构 3—轨道 4—测试样品
5—电磁释放机构 6—限位开关 7—滑轮 8—电机


(3)小车 为保证小车在撞击时不变形,型钢采用整体焊接,小车下方安装4根。 滚轮,四个轮子的安装位置必须在同一平面上,以保证运转平稳。
(4)释放装置释放装置由滚轮板、电磁铁等组成,位于小车后端,用按钮打开。 断控,完成小车及释放装置在轨道预定位置的钩挂、上移、下降、停止、释放等功能。 有能力的。
(5)缓冲锁紧机构当包裹以一定速度与挡板碰撞时,虽然对小车的冲击力较小 缓冲了,但小车仍会有一定的能量与挡板支撑架发生碰撞,严重影响设备的使用寿命。为了 为了防止这种问题的发生,在小车前端安装了一组弹簧,对小车进行缓冲。该机构位于小车的碰撞块上。 在作用下,小车被锁定在预定位置,防止往复冲击对试验的影响。
2。测试方法
①首先准备3个测试样品,并在每个部分进行标记;根据流通情况进行温、湿度预检。 治疗;预处理后5分钟内开始测试。
② 将测试样品放在小车上。其位置应使测试样品的冲击表面或边缘与台车的前边缘齐平。 或者超出汽车前缘的距离小于或等于5cm。按照预定的冲击速度,将小车拉至一定位置后松开。 将样品撞击挡板。冲击时的瞬时速度随高度(即滑动距离)而变化。 相同的。可用以下公式表示:


h=l·sin1 0°


式中v——冲击时瞬时速度(m/s)
l——小车滑动距离(m)
h——小车起始位置高度(m)
g——重力加速度(9.8m/s2
冲击速度一般在1.5、1.8、2.2、2.7、3.4、4.0m/s范围内选择。道路运输基本价值 铁路运输基本值为1.8m/s,变化范围为1.5~2.7m/s;铁路运输基本值为1.8m/s,变化范围为1.8~ 4.0米/秒。变化范围的选择由包装件的运输条件、质量、产品特性等决定。
③各冲击面或边缘的冲击力 命中次数为1~4次(一般 2次)。
④测试后按相关标准及规定执行 定期检查包装和内容物是否有损坏 情况,分析测试结果,并写出 实验报告。
通过实验可知,随着小车 随着上包装质量的增加,释放距离 距离相同,其中冲击速度值增大 另外,最大冲击速度值是理论值 值时,空车时冲击速度值最小。 图6-25-3显示了使用激光测速仪的测量 不同冲击距离的倾斜冲击试验机 测量远离物体的水平冲击速度 获得斜坡冲击试验机性能 曲线。
(3)悬挂测试
1.测试设备


图6-25-3 倾斜冲击试验机性能曲线
1—空载时速度 2—装载100kg时速度 3—理论速度


摆锤试验机结构示意图如图6-25-4所示。它主要由悬架组成 它由起升装置和挡板组成。
(1) 悬挂装置 悬挂装置由结构架、悬挂钢管(或 钢丝绳)和压板。悬挂钢管铰接在结构框架上,铰链 安装有轴承,减少摆动时的阻力,防止臂架移动幅度过大 过程中产生的旋转运动;桌面由角钢框架和木板组成。 有足够的强度和面积来支撑测试包。
(2) 挡板 挡板由钢筋混凝土构成,与水平面垂直 表面,表面光滑且有足够的强度,任何 当1cm2的面积受到1565N的载荷时,变形不大于 0.25mm,冲击时挡板无明显变形(挡板也可 其他材料的硬度和强度要求)。
2。测试方法


图6-25-4摆锤试验机结构图
1—挡板 2—表 3—测试样品


测试方法如下:
①预处理后5分钟内对实验样品进行编号并进行摆锤试验。
② 将预处理后的测试样品放在桌子上。当工作台处于自由悬挂静止状态时,测试样品 产品的冲击面或边缘正好接触挡板的冲击面。
③按照预定的冲击速度,将压板拉至一定位置,然后松开。将样品移动到近似水平。 速度v撞击挡板,产生冲击力。冲击速度与工作台升降高度有如下关系:


即:


冲击速度的选择应根据循环条件而定,并参考斜面冲击试验中介绍的范围。
试验结束后,按照相关标准检查包装及内容物是否有损坏,并对试验结果进行分析。
图6-25-5显示了使用激光测速仪在摆锤试验机上测得的台面提升高度-冲击力。 命中速度 (h-v) 图。
3。两台试验机对比
(1)适用范围考虑测试过程中的稳定性和平台 一般来说,斜面冲击试验机适合车辆的承载能力。 适用于质量小于200公斤的运输包装。此外,由于 轨道具有导向性,试验状态比较稳定,试验精度比较高。 到更高。
摆锤试验机结构比较简单,也能测试较高的质量 大型运输包裹。另外,由于繁荣很容易 产生不同程度的旋转,测试状态比较不稳定。 因此,测试精度稍低。
(2) 性能 理论上,两台试验机均 采用不同的方法使包裹相对于挡板具有一定的速度。 冲击,评价包装件承受水平冲击的能力。因此,只要包装物的冲击速度相同, 对于同一状态的包装件,它们所受到的冲击力应基本接近(忽略空气阻力、悬挂装置的摩擦力、 小车与轨道之间的摩擦力等)。


图6-25-5 摆锤试验提升高度- 冲击速度图
1—负载45.5kg 2—空载 3—理论速度


通过两台试验机对同一样品进行对比测试,得到样品上的冲击加速度值、波形和脉冲 测量冲击持续时间,结果见表6-25-3和表6-25-4。

表6-25-3 两台试验机性能对比

倾斜冲击测试 摆锤冲击试验
试验次数/
ν/
m·s-1
试样冲击加速度
度xg/m·s-2
平均脉冲持续时间
持续时间/s
测试次数/次 ν/
m·s-1
试样冲击加速度
度xg/m·s-2
平均脉冲冲量
点击时间/s
1
2
1.63 146
138
4.5×10-3 1
2
1.63 140 4.5×10-3
1
2
2.17 211
167
4.3×10-3 1
2
2.17 180 4.5×10-3


表6-25-4 两台试验机计算误差值

冲击速度/m·s-1 试件冲击加速度误差/% 脉冲持续时间误差/%
1.63 1.4 0
2.17 4.8 4.4


由表6-25-3和表6-25-4可见:进行斜面冲击试验时,试样受到的冲击力略大于摆锤的冲击力。 冲击试验时对试样的冲击力;两台试验机的最大冲击加速度误差和脉冲持续时间误差 两者均低于5%。因此,总体来说,两种试验机在模拟水平冲击工况时,效果基本相同。
(4)受控水平冲击试验
列车耦合作业时产生的水平冲击是包裹在流通过程中可能遇到的最严重的水平冲击危害。 较重的,虽然可以用以上两种测试方法来模拟包装的负载情况,但由于测试条​​件和 实际环境不同,所以测试结果与实际结果也有差异。例如,在测试过程中,封装直接与块接触 当板材碰撞时,小车的冲击速度就是包裹的冲击速度。事实上,当车辆发生碰撞时, 车辆连接器上的牵引力传递装置将冲击载荷通过车厢传递到包装件上。在传动过程中,牵引传动装置 传输装置会吸收部分能量,实际包装中受到的冲击较小,因此测试情况比实际要小 工作条件恶劣。例如,卡车连接处采用标准牵引连接机构时,冲击速度为3.6m/s(即12.6km/ h),对包装件的冲击加速度值为10g,脉冲持续时间为0.03s。中、斜面冲击试验机 当包装件受到相似速度冲击时,在包装件上测得的冲击加速度值一般为60~80g(有时高达 100g),脉冲持续时间为0.007~0.010s。另外,在运输过程中,包装物一般以堆叠的形式放置在车厢内。包裹的后面(或周围)还有其他货物。当冲击发生时,包装件不仅受到一个表面(或边缘)的冲击,而且还受到冲击力的影响。 同时受到后部货物的挤压力。因此,模拟测试与实际运输情况存在一定的出入。
为了进一步使测试更加接近铁路联结、制动等操作时包装件的水平冲击,美国 材料与试验学会于1981年制定了受控水平冲击试验方法标准,我国也于1989年制定了标准。 受控水平冲击试验方法。
1。测试目的及用途
受控水平冲击试验用于测试运输包装容器保护内容物免受水平冲击的能力。也可以用 用于测试运输包装件在运输环境中承受各种危害的能力。
2。测试原理
测试原理是以一定的速度冲击预定状态的测试样品,通过脉冲程序加载。 设置控制所需的冲击脉冲,如图6-25-6所示。
3。测验设备
(1) 水平冲击试验机 水平冲击试验机包括 钢轨、沿导轨运行的小车、冲击面和脉冲程序 设备。在:
钢轨:是两条直钢轨,固定在水平面上 在跑道上,跑道表面应保持清洁、光滑。
小车:小车有水平垂直隔板;手推车上的水 该平面必须有足够的尺寸以容纳测试样品的放置和检查负载;台车必须有足够的强度和刚度,保证在受到冲击载荷时不变形。小车的运动是由 机械、液压或气动驱动可以控制车辆的冲击速度,使其以预定的速度进行冲击。


图6-25-6 测试原理示意图
1—小车 2—检查负载 3—测试样品
4—分区5—脉冲程序装置


冲击面:冲击面安装在轨道末端,其冲击面与小车运动方向成(90±1)°。冲击面 它必须有足够的质量或固定以防止撞击时移动,并且必须安装特殊装置以确保小车不会移动两次。 影响。
脉冲程序装置:该装置可以采用液压、弹簧或缓冲材料的形式来控制冲击试验 机器产生的冲击脉冲参数,如脉冲波形、峰值加速度和持续时间等。可安装在冲击器上 也可安装在台车熔板上。
(2)倾斜冲击试验机倾斜冲击试验机又由钢轨、小车、冲击面和脉冲程序装置组成 其结构与卧式冲击试验机大致相同,但不同之处在于:
①轨道与水平面成10°角放置;
② 台车上设有自动释放装置,与牵引机构配合使用,使台车可以定位在斜坡上的任意位置。 释放了。
(3)摆锤冲击试验机摆锤冲击试验装置由悬挂装置、工作台、冲击面和脉冲程序装置组成。 配置组成。平台结构除平板外,还设有与其垂直的隔板。
(4)止回负载装置止回负载装置是与试验样品相同或相似的模拟装置。它是在测试期间放置的。 测试样品的后面。
在实际运输过程中,除了来自前方的水平冲击载荷外,安装在车辆上的包裹还受到 在测试样品后面设置校核载荷的目的是为了模拟包装盒背面的挤压力。 组件后部的负载。
(5)测试系统 测试系统由加速度传感器、信号放大器、显示器和记录装置组成。 显示并记录包装件在冲击过程中所经历的峰值加速度、冲击脉冲波形和冲击持续时间。
4。测试程序
①准备测试样品,对样品各部分进行标记,并根据流通环境条件进行温湿度预处理。
确定试验参数:试验参数包括冲击速度变化、冲击次数、冲击脉冲作用时间、停止 返回负载重量等。运输环境中的冲击次数一般为2~15次;速度变化为0.5~5m/s。 公路运输基本冲击速度为1.5m/s,铁路运输基本冲击速度为1.8m/s;影响持续时间取决于运输方式 运输货物的牵引装置,铁路运输一般在0.03~0.30s之间,公路运输为0.04~0.80s,有时 长达1秒;冲击加速度值是速度变化和冲击脉冲时间的函数。铁路运输中的加速度值一般为 0.1~6g,公路运输0.1~15g。一般运输过程中会多次发生水平碰撞,因此建议 测试时,以较低的冲击值进行多次冲击测试,或由低到低逐渐增加每次冲击的强度,而不是 只造成一次大的影响,这样您就可以对包裹的损坏情况有更详细的了解。
止回载装置的重量由运输车辆的性能和运输环境条件决定。如果包装是同质的, 通过使特定负载装置减速而产生的力与负载装置的重量成比例。一般情况下,这种相互 该关系可以用以下公式表示:

p=ρgF


式中P——校核加载装置对试样单位面积的挤压力(Pa)
ρ——测试样品密度(kg/m3
g——重力加速度(m/s2
F——比例因子(m)
比例因子 F 由车辆牵引装置、脉冲持续时间以及包装与车厢地板之间的摩擦系统决定。 根据经验,F一般取0.89m。在无特殊要求的情况下,止回负载装置的重量可按下式确定: 由以下经验公式确定:


式中W——校核载荷装置的重量(N)
WP——测试样品重量(N)
L——试验样品水平冲击方向的长度(m)
如采用斜面冲击试验机进行试验,应适当减轻校核载荷装置的重量,以适应​​非水平表面。
③将试验样品放置在小车(倾斜冲击试验机、水平冲击试验机)或平台(悬挂试验)上 在机器的轴向中心位置),受冲击面或边缘稳定抵靠隔板,并将止回载荷装置置于试验样品上。 产品后部靠近测试样品。
④ 试验前,首先进行预冲击,将试验样品更换为模拟样品,按预定的冲击加速度值,冲击 根据冲击波形和冲击时间进行冲击,找到合适的脉冲程序装置。
确定脉冲程序装置后,更换为真实的测试样品,以预定的冲击速度进行冲击,并测量 测量冲击过程中包装件上的加速度-时间曲线,并完成预定次数的冲击。
⑥ 每次撞击后,检查包装及内容物是否损坏,分析测试结果,评估包装效果。
⑦按要求写出测试报告。
5。与前两台试验机的比较
受控水平冲击试验与前两种水平冲击试验相比具有以下特点:
①在其挡板上安装了不同的缓冲材料,以模拟运输过程中的一些弹性碰撞。
手推车做成箱形。碰撞时,包裹会与台车壁碰撞,并与带有挡板的台车壁碰撞,模拟运输。 输入包裹放入车箱时的碰撞情况。
③ 在测试样品后放置相应的校核载荷,模拟运输过程中水平冲击时包装件之间的相互作用。
因此,采用该方法进行模拟测试,测试结果更加接近实际运输情况。
(5)包装碰撞测试
运输包裹除了在流通过程中受到冲击外,还会受到持续、反复的碰撞。喜欢 在公路运输中,由于路面不平,会对车辆上的包裹造成长期的反复冲击。这种 虽然冲击与跌落冲击不同,它会给包装带来很大的冲击加速度,但由于长时间重复 对包裹施加负载也会造成很大的伤害。因此,我国于1992年制定了国家标准《运输包装件碰 撞试验方法》,该测试方法用于评价运输包装在运输过程中承受多重载荷的能力。测试复合材料机械碰撞的冲击强度和包装保护内容物的能力。
1。测试原理
包装件冲击试验采用直接安装或过渡结构的安装方式,试验样品用带子紧固在冲击件上。 将其放在碰撞平台上,使其按照规定的峰值加速度、脉冲持续时间、脉冲重复频率和碰撞次数进行碰撞。 如有必要,可以向测试样品添加一定的负载,以模拟包装在堆叠底部经受重复条件。 性机器与环境碰撞的情况。
2。测验设备
(1)碰撞试验机 碰撞试验机主要由水平滑台、导柱、编程器和底座组成。测试 该机结构框图如图6-25-7所示。
碰撞台是用于放置测试样品的水平平台。工作台必须平整、坚硬,并能沿导柱上下移动。 移动;导柱表面应光滑,不会影响试验时碰撞台的移动;编程器可以是气动的、液压的或橡胶的 垫结构,通过调节气体或液体的压力或改变橡胶垫的厚度,碰撞台可以冲击编程器并产生 产生不同峰值和次数的半正弦碰撞脉冲,并将波形误差限制在一定范围内。如图6-25-8所示 所示,误差应限制在实线所示的公差范围内。


图6-25-7 碰撞试验机结构图
1—试件 2—水平滑台 3—导柱
4—编程器 5—底座


图6-25-8 冲击试验脉冲波形及公差
D——标称脉冲持续时间(s)
A——标称脉冲峰值加速度(m/s2
试验时实际碰撞脉冲对应的速度变化容差应在标称值的±20%以内。实际碰撞脉冲 脉冲速度的计算应从脉冲前0.4D到脉冲后0.1D进行积分,如图6-25-8所示。
碰撞台的冲击重复频率指示误差不得超过±10%。在规定的工作范围内,碰撞台垂直 垂直于冲击方向的正负加速度在任何时候都不得超过标称脉冲加速度值的30%。
(2)测试仪器测试系统包括加速度计、信号放大器、显示器、计数器和监视器。 计数器用于控制测试过程中重复碰撞的次数;监视器用于监测碰撞台的冲击波形和峰值加速度。 度和脉冲持续时间等,以确保测试样品在预定状态下受到碰撞。
3。测试方法
首先准备好测试样品,给样品贴上标签,然后按照预定的条件调节温度和湿度。
将经过预处理的测试样品置于正常运输状态下的碰撞台上,采用直接安装或过渡方式 该结构的安装方法是用带子将试验样品紧固在碰撞台上。过渡结构应有足够的刚度 避免引起额外的共振。
按照预定的峰值加速度、脉冲持续时间、脉冲重复频率和碰撞次数进行碰撞试验。必须 如有必要,可以向测试样本添加负载。
改变编程器的气压、液压或更换橡胶垫都可以改变碰撞参数。碰撞参数的选择可以是 参见表6-25-5。
试验结束后,根据相关标准和规定检查包装及内容物有无损坏,并根据试验记录对试验结果进行分析 结果,写出测试报告。
表6-25-6为日本生产的几款碰撞试验机的性能参数。

表6-25-5 碰撞参数

项目 单位 标称值
峰值加速度 g 米/秒2 100 250
脉冲持续时间 t 女士 11 6
对应速度变化
ν=2gt/π
米/秒 0.70 0.95
脉冲重复频率 次/分钟 60~100
碰撞次数 1000±10
脉搏波形  近似半正弦波


表6-25-6 碰撞试验机性能参数

试验机型号 CDS-20 CDS-30 CDS-50
样品尺寸/cm 20×20 30×30 50×50
样品最大质量/kg 5 20 50
冲击加速度值/m·s-2 (6~30)g (60~30)g (60~30)g
脉冲动作时间/ms 6~16 6~16 6~16
脉冲重复频率/时间·
分钟-1
20(不变) 10~60
(数字记录显示)
10~60
(数字记录显示)
脉冲波形
缓冲垫
控制系统
半正弦波
硬质橡胶(2种) 硬质橡胶(3种) 硬质橡胶(3种)
自动控制(1~99999次)(计数器显示)
跌落高度/mm 5~20 5~20 5~20
试验机尺寸/mm 500×400×610 800×700×500 1020×900×700
试验机质量/kg 180 300 700