第12章 运输包装试验

第12章运输包装试验一、包装试验的测试对象分类（1）包装流通环境试验：评价流通环境（2）包装材料试验：测定材料的力学性能和缓冲防振能力（3）产品脆值试验：测定产品的强度及耐破损能力（4）包装货物试验：检验包装好的产品在流通环境中的可靠性第一节概述二、货物试验◆货物试验的目的（1）可靠性试验：检测包装能否有效保护产品。（2）暴露试验：暴露包装件的缺陷或薄弱环节，改进包装。（3）对比试验：比较不同包装结构的优劣。◆货物试验的方式（1）单项试验：评价包装对某一特指的环境下保护产品的能力。（2）多项试验：检验货物承受多种外部负荷的能力。（3）综合实验：使两种或两种以上的负荷同时作用于试样，目的是检验货物的综合防护能力。三.试验方法（1）随车试验：待测包装件置于车辆上，按即定的装载量、行车速度、行使路面和气象条件走完一定的路程，开箱检查其完好程度。◆优点：操作简单，试验结果直观；◆缺点：费用大，时间长，有一定局限性。对破损原因很难定量分析；试验条件难控制。（2）室内模拟试验：在实验室内作模拟完成，考核包装的防护性能。◆等效模拟：如振动中的正弦波试验；◆完全模拟：如振动中的随机振动试验；◆优点：试验费用小，时间短，实验条件比较典型，且容易控制，重现性较好；◆缺点：投资大，技术要求较高；国家标准四.相关的试验标准◆瓦楞纸箱的试验标准GB451.2厚度GB1538摇盖耐折GB2679.7戳穿强度GB1539耐破强度GB6546边压强度GB6548粘合强度GB4857.4空箱抗压强度◆纸盒的试验标准GB451.3厚度GB450.2定量GB2679.7戳穿强度GB1539耐破强度GB6546边压强度GB4857.4空箱抗压强度第二节运输试验（随车试验）一、随车试验简介1.定义：使用计量和记录仪表等手段，对包装货物的实际运输过程作系统的跟踪和监督。2.随车试验的方式（1）以产品为对象，观察了解该产品及其包装在既定的运输过程中破损特性和破损规律——为产品包装设计提供数据。（2）以环境为对象，了解运输工具、装卸机械本身在运行操作中激励破损的情况、性质和严酷程度——为评价商品的流通环境条件提供基础的统计数据。二、试验和数据统计方法1.测定产品的耐破损能力测试设备：使用测震设备，如加速度计（传感器）、冲击记录仪、示波器、信号分析记录仪等。测试方法：仪表固定于被包装产品的适当部位，同产品一同运输。——加速度峰值+加速度发生频率——记录时间长，记录纸运行速度低——记录曲线可反映峰值的大小，峰值发生的次数，而不能反映振动频率◆可测试数据（1）在某一预定的运输区间，包装产品承受加速度的大小和次数；（2）运输过程的等效跌落高度——根据记录曲线和记录波形的最大峰值换算出来。试验前（或以后），把装有冲击记录装置的产品沿记录器的感受方向作自由跌落，可得跌落高度和在这一高度下跌落冲击强度的关系。用随车试验记录到的最大加速度峰值同跌落试验的统一峰值比较，可以找到这个峰值所对应的跌落高度。因为它同跌落高度等效，就称为等效跌落高度。（3）货物体积或重量同等效跌落高度的关系。（4）某些峰值发生的时刻和这一时刻货物所在的地理位置——调查破损事故的原因（5）不同运输方案的对比分析。2.测定运输工具的激励能力测振设备应直接固着于车厢底板上。记录装置的运输时间较短，可采用快速驱动的记录纸带。按照记录到的曲线，可以读出峰值的大小、冲击振动发生的次数，由于纸带移动的速度是可控的，可以测出单位时间内的振动次数，即频率。整理对运输工具的测量结果可得出以下数据：（1）交通路面的环境特征（路面）（2）运输工具在不同运行状态下的振动特性（起制动）（3）车厢底板不同位置的加速度值（4）车厢底板加速度和包装件内装产品加速度值的比值。这个比值显然同地板位置、缓冲条件、堆码方式等有关。3.测定运输过程环境温湿度对温度、湿度很敏感的药品、化工产品、生鲜食品、电子产品尤为重要。第三节货物试验货物:(外包装+缓冲保护介质+内装产品)=运输包装件运输包装件基本试验标准GB4857-84中规定：各种试验在实验室进行一、货物试验的一般原理1.货物破损的外部负荷（1）冲击：垂直冲击，水平冲击；（2）振动（3）压力（4）局部应力：堆码中货物倾斜、摇晃、碰撞而产生的局部弯曲、剪切、戳穿和摩擦擦伤等。（5）气象性负荷（6）货物的实验室试验，就是采用一系列机电设备模拟上述主要的环境负荷，检验被包装产品的可靠性。2.正确选择试验项目和试验强度（1）选择试验项目或试验项目组成的依据◆选择的试验项目同该产品的实际流通情况相接近，试验强度规定恰到好处，试验结论稳定可靠，保证货物流通安全；◆控制试验成本（2）正确规定试验强度：试验强度值分为基本值和最终值两种。◆基本值是出于标准化和系列化的目的而编制的，它只具有宏观的指导意义。◆最终值是结合具体的产品，具体的流通条件，对基本值进行修正而规定的。判断试样是否合格，是根据强度最终值作出的。3.试验大纲（1）说明货物流通的主要环节；（2）说明主要环境负荷的种类和严酷程度；（3）确定最必要的试验项目或项目组合；（4）规定试样数量，预处理状态、试验次数等附属条件；（5）确定试验强度最终值；（6）规定试验设备及设备必须的性能；（7）确定试验程序；（8）评定试验结果；4.运输包装件试验标准（GB4857-84）适用范围：任何运输方式下流通的运输包装件的性能试验包含标准：（1）运输包装件基本试验总则；（2）运输包装件各部位的标示方法（3）温湿度调解处理（4）运输包装件试验信息记录（5）编制运输包装件试验大纲导则（6）堆码试验方法（7）压力试验方法（8）垂直冲击跌落试验方法（9）水平冲击试验方法（10）正弦振动（定频）试验方法（11）正弦振动（变频）试验方法（12）滚动试验方法（13）低气压试验方法（14）喷淋试验方法（15）六角滚筒试验方法二、货物冲击试验1.冲击载荷：垂直冲击，水平冲击，随机冲击2.冲击试验：◆垂直冲击试验（GB4857.5-84）——自由跌落试验设备：吊钩式：电葫芦起吊，依靠电磁装置实现突然的释放；翻板式：机械传动提升，靠手工操作打开活络销，实现释放操作；回转腕式：回转腕突然下降，摆动收缩，让开试样强度标准：用跌落高度和跌落次数来描述。跌落高度能反映冲击速度的变化。（初速度尽可能为0，试样在跌落过程中保持预定的平直姿态。提高试验精度）。大型运输件试验（GB5398-85）：面跌落时，棱跌落，角跌落替代试验：滑坡试验；吊摆试验；强度标准：用水平方向的速度、冲击次数来描述。◆水平冲击试验（车辆紧急制动，火车挂接）理论上：实际中，L-v的关系受摩擦力影响，L-v特性线显示了在不同负载条件下冲击速度同理论速度的误差。强度标准：用水平方向的速度(标准)、冲击次数来描述。由于摩擦的影响，实际的冲击速度u要略小于理论值v。误差可用吊摆特性曲线来反映。◆多方向随机冲击试验（GB4857.8-85）模拟流通过程的各种随机事故(如低度障碍性跌落、连续数次翻滚、倾倒在凹凸不平的地面上等）预定转落次数,用于考核包装对内装产品的保护能力；试验程序预定试样的破坏状态，用于检验包装本身的质量。N一转落次数；W-试样重量，kg；L-试样最大边长，mm；t-试样最小边长，mm适用于L/t3.5,W35kg的货物重量W35kg的货物,N视流通情况确定,N12次。三、货物振动试验◆货物振动——随机振动——试验室模拟：技术要求高，成本昂贵。◆从包装件的破损来看，有规律振动和随机振动，作用于货物上的效应（力、加速度、变形）是相同的。——振动试验并不模拟真实的振动环境，而是模拟振动对包装产品的破损效果——等效破损模拟原理。1.定频试验（GB4857.7-84）◆试验方法是在低频(3—4HZ)和大幅度（Gm=0.75±0.25g）的条件下考察包装件的强度或检验包装对内装物保护能力的.◆振动台有机械式、液压式和电动式。◆定频试验的试验强度，由频率、加速度、试验持续时间等几个量值来控制。频率通常为3—4Hz，加速度为0.75g。振动持续时间的基本值为20分，最终值应按具体产品流通时环境的严酷程度来修正，其变化范围为10-60min，GB4857.7-84有推荐值。2.变频试验（GB4857.10-86）◆功能：考验内装物或包装的抗震性能；通过扫描确定包装件（振动系统）的固有频率，找出共振点，是对定频试验的扩大和功能的延伸。◆设备：定频试验装置，只要有扫描功能，都可以用作变频试验。◆实验强度：扫描频率为3—100Hz；加速度在0.25g、0.5g、0.75g中选择；变频振动试验的持续时间：f—基准频率上限，f0—基准频率下限，n—扫描速度，通常取每分钟1/2倍频程。◆变频形式：分点振动线性扫描分段线性扫描指数扫描（包装测试常用）；指频率变化的时间历程呈指数函数形式，即：改变交流电的电流大小和频率——改变了振动台面振幅的大小和振动频率。3.随机振动试验◆正弦（定频）和变频振动能模拟振动的破损效果；◆正弦（定频）和变频振动不能模拟真实的振动环境；对复杂或精密产品，不能反映随机振动产生的破坏。如随机振动10min，80%焊点出现故障；正弦振动2h，50%焊点出现故障；◆随机振动的试验方法：采集实际振动的信号控制随机振动试验台或计算机产生随机信号成本高，操作比较复杂，能模拟真实环境，试验效率高，效果好，——发展方向四、货物其他试验1.压力试验（1）堆码试验（GB4857.3—84）将试样按运输状态平放在坚硬平直的地面上，在顶部堆积重物。重量500kg，顶部压强=0.05kg/cm2，侧面压强=0.1～0.2kg/cm2，重量500kg，其压载量按下式计算：K——受环境条件影响的恶化系数，可参照表11-6数据选用。堆码试验的强度量主要是承载量（堆码高度）和承载持续时间。其基本和适用范围可按表11-7选取。（2）压力试验（GB4857.4—84）将试样置于压力机两平行压板之间，压板以10±3mm/min的速度相对移动以形成压力——应力—应变曲线。施压时间短，效率高，操作省力，比堆码试验有明显的优点。缺点是受压力机压板尺寸和施压行程的限制，尺寸过大的货物不宜使用。（3）喷淋试验（GB4857.9-86）喷水：喷水量100±20L/m2/h;持续时间为5—60min。垂直、端面、侧面45度方向喷水。防水试验浸水：将试样平放在悬吊起落的笼中,以300cm/min的速度缓缓浸入水中,要求水面没过箱顶.保持预定时间后提起。用来检测防水要求很高的货物,或者用来检查某些容器的密封性能。透湿第四节选择试验方法的原则试验项目很多——对一具体的包装件,并不要求经历全部的试验——选择其中的若干项,并按特定的顺序组合。一、影响选择试验方法的因素1.产品特性2.流通特性3.试验特性：◆大而重的货物——人工装卸跌落的可能性小，不必做水平方向的跌落试验，用水平冲击和面、棱、角的局部试验代替。◆对于可任意堆放（无方向要求）的货物，必须进行垂直跌落试验，不必做水平冲击试验。相反，对不允许倒置，不允许翻滚的货物，除了要进行垂直冲击试验以外，尚需进行水平冲击试验。经过六角滚筒试验的货物，可不再做滚动试验。◆固有频率较低（小于100Hz）的货物，做过冲击试验，可不做振动试验。例11-1]一机床产品的运输包装件，采用框图木箱包装，缓冲比较充分，包装件总重2000kg，外形尺寸3000mm×2500mm×2000mm。此机床系出口货物，预计的流通过程是：工厂总装完成后贮存→卡车运输300km到海港→海港仓库贮存→装船运输700km→铁路运输200km到用户仓库。解：1.影响因素分析（1）大型包装件，需用起重机装卸多次，受垂直冲击的机会较多；（2）有较长距离的卡车运输，会承受垂直方向的冲击与振动；（3）有一定距离的火车运输，将经受水平方向的冲击；（4）长距离远洋运输，将经受振动。在深仓内与其它货物混放，会受到顶压和挤压；（5）露天存放及海洋运输，要经受雨淋；（6）出口货物，距离远，周期长，要经受显著的温度和湿度变化。2.试验项目和试验顺序如下：（1）温湿度预处理：