某大型牵引变压器产品出口包装设计

摘 要 通过对大型牵引变压器产品的包装设计分析,详细阐述大型牵引变压器产品出口包装设计方法和步骤,其中包括包装箱设计、强度校核、包装工艺过程和包装防护等内容.

关 键 词 大型牵引变压器；出口包装设计；强度校核；包装工艺

中图分类号TS09 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0211-02

0 引言

我公司产品的出口包装,其重量重、体积大、运输距离长、运输转运次数多、装卸复杂,会承受各种各样的外部负载,可能会造成包装箱和产品的损坏.本文以一台大型牵引变压器的出口包装为例,浅谈大型牵引变压器产品的出口包装工艺、包装设计及强度校核方法等相关内容.

1.出口运输包装分析

大型牵引变压器的出口运输包装箱直接决定产品在装卸和运输过程中的安全性,因此设计时要考虑很多方面,首先根据变压器的类型、尺寸参数、重量、运输方式、运输周期、包装防护要求等方面因素进行包装设计.此变压器出口南非,最大外形尺寸2800mm×2600mm×1500mm,总重7500kg,采用海运集装箱运输发运,这种运输方式通常用底座、侧面、端面及顶盖构成的封闭框架木箱进行包装.其中底座、横梁、框木、立柱等材质使用松木,端面板、侧面板、顶盖板等使用胶合板；滑木、枕木、横梁、框木、立柱等严禁拼接.所有的木材不允许有明显损坏、变形、腐朽、树皮等缺陷,松木应经过熏蒸处理,在明显的位置用MB标记,且需提供熏蒸证明.

2.包装箱结构设计

变压器总重7500kg,包装箱本身应能承受的起变压器本身的重力和起吊索具施加给顶盖的侧向压力,还有起吊时的冲击力的影响.因此这些重要因素应在包装设计及包装实现过程中进行综合分析,确定相应构件的尺寸和包装工艺.

2.1 底座设计

底座是包装箱的承重部位,主要由滑木、枕木、垫木、底板及连接构件等组成[2],设计木箱时首先确定底座的结构和各构件的尺寸,根据变压器的重量、外形尺寸等参数选用合适截面尺寸的构件,根据参考文献2规定滑木的中心间距不超过1200mm,变压器最大外宽2800mm,因此考虑使用3根滑木,变压器总重7500kg,根据表5滑木选取的截面尺寸120mm×120mm的松木.

枕木一般通过螺栓固定安装在滑木上,它距滑木端部的距离等于端面板的厚度,枕木通常在其长度方向上承受均布载荷,根据表5选用5根截面尺寸120mm×120mm的松木,底板采用20mm厚的松木,枕木和滑木连接用M16的螺栓紧固.

2.2 侧面及端面设计

侧面和端面一般由上下框木、立柱、箱面板等组成,根据文献2查表11可得上下框木、立柱截面尺寸为90mm×40mm,胶合板厚度12mm,每个侧面、端面立柱各用5根.

2.3 顶盖设计

顶盖通常由梁撑、横梁和顶盖板组成.其中横梁是支撑顶盖载荷和承受起吊时起吊绳索侧压力的重要构件.根据标准确定横梁的截面尺寸为80mm×80mm,顶盖板厚度为12mm.

3.包装箱强度校核

3.1 受力分析

包装箱在包装运输过程中主要破坏形式是工件起吊瞬时冲击力和侧压力,滑木和枕木主要承受冲击载荷,构件弯曲变形,应采用许用弯曲强度校核滑木和枕木的强度；起吊时包装箱顶盖承受吊索具的挤压变形,应采用挤压强度进行校核.

3.2 枕木强度校核

工件为一整体,底座的受力状态为均布载荷,其常态下为静压力（可忽略不计）.箱体起吊时是枕木最危险,由于剪切应力要比弯曲应力小很多,所以对枕木进行弯曲强度校核.

受力分析如图1所示：

图1 枕木受力分析示意图

强度计算：

бmax等于M/W≤[б]木 （1）

其中M等于ql2/2 （2）

W等于bh2/6 （3）

F等于ql （4）

бmax：最大应力

M最大弯矩；W抗弯模量；q均布载荷；L两滑木内间隔；b横截面宽度；h横截面高度；[б]木等于11MPa（木材许用应力）

将有关数据代入公式（1）、（2）、（3）、（4）得：

W(枕木)等于0.12×0.122×5/6 等于0.00144m3；

M等于 ql2/2等于WL/8等于7500×9.8×0.92/5/8等于1690.5N.m

б等于M/W等于1690.5/0.00144≈1.17MPa<11MPa

说明该设计是安全的,按经验,起吊时,框木、立柱、顶盖等构件联合受力,而底座受力仅为1/3-2/5的应力,故枕木的设计比较可靠.

3.3 滑木强度校核

滑木的受力和枕木一样,同理可以按照枕木的校核公式进行校核,把相关数据代入上式（1）、（2）、（3）、（4）得：

W(滑木)等于0.12×0.122×3/6 等于0.000864m3；

M等于ql2/2等于WL/8等于7500×9.8×1.35/3/8等于4134.375N.m

б等于M/W等于4134.375/0.000864≈4.78MPa<11MPa

说明该设计是安全的,故滑木的设计比较可靠.

3.4 顶盖挤压强度校核

包装箱起吊时吊索具为两力杆构件,在包装箱顶盖产生侧压力,受力图如图2所示.

图2 包装箱顶盖受力示意图

Pα等于Pcosα/4 （5）

бmax 等于Pα/A≤[б]木 （6）

P：包装箱毛重；

Pα包装箱顶盖所承受的侧压力；A横梁截面积；бmax撑木的最大应力；α理论数据为45°.

将数据代入公式（5）、（6）得：

P等于P1(工件净重)+P2(包装箱重)等于（7500+650）×9.8等于79380N

Pα等于Pcosα/4 等于79380×0.707/4等于14030N

设6根盖横梁同时受力A等于0.08×0.08×6等于0.0384m2

бmax等于Pα/A等于14030/0.0384≈2.07MPa<11MPa

所得数值小于11Mpa,说明该设计是安全的,顶盖的挤压强度满足要求.

综上所述该变压器的包装箱强度在木材许可强度范围之内,能满足变压器的包装运输.

4.包装防护

4.1 防水包装

为防止雨水进入包装箱内部,须采用一定的防水措施进行防护.防水包装等级为B类3级标准,在包装箱底板上、侧面、端面和顶盖加一层0.7mm厚的防水塑料薄膜.当塑料薄膜需要搭接时,搭接方式应便于雨水外流,搭接宽度不低于60mm[3].在运输过程中包装箱外部必须遮盖一层防水篷布.

4.2 防锈防潮包装

采用气相防锈薄膜对变压器整体进行覆盖,并在内部均布放置干燥剂,不得直接放置在变压器上.

根据包装箱的内容积、内表面面积、运输天数等参数,依据DIN55474标准可以计算变压器包装箱内放置的干燥剂量为4kg.

4.3 包装固定

为了防止变压器在出口运输卸载等过程中因冲击、振动导致变压器发生滑移、碰撞或翻到等现象,而引起变压器损坏.须采取一定的措施使变压器固定在底座上,由于此变压器为方型,上部有四个起吊孔,因此采用4根紧固螺杆穿过起吊孔直接把变压器紧固在底座的枕木上,可以充分保证变压器不发生滑移或翻到,见图3.

图3变压器的固定示意图

5.包装工艺流程

按设计图纸要求把滑木、枕木和底板组成的底座、上下框木、立柱、箱板、防水薄膜等组成的侧面和端面、连接梁、横梁、顶盖板、防水薄膜等组成的顶盖分别准备好,并按照变压器的起吊孔位置在枕木上钻4个ø,18mm的孔,在底板上铺一层0.7mm厚防水薄膜,这时把变压器吊放在底板上,并调整好位置.把四根M16mm×1000mm的螺杆穿过变压器起吊孔和枕木上的ø,18mm的孔在枕木底部紧固,使变压器与底座充分的固定.接下来均匀在箱子内部放置干燥剂,在变压器顶部覆盖一层气相防锈薄膜并用码钉固定在底板上.按顺序用钢钉分别组装端面、侧面和顶盖.最后在端面板和侧面板上印“向上”、“易碎物品”、“怕雨”、“重心”、“禁止翻滚”、“禁止叠码”、“由此起吊”等标志标识,并注明产品名称、合同号、包装尺寸、重量、运往目的地等,再把包装箱吊运至货车上.至此变压器的出口包装便完成.

6.结论

通过对大型牵引变压器出口包装的设计和校核,说明包装箱强度满足使用要求,并采取有效的包装工艺,保证公司出口的变压器产品安全运达客户手中.本文涉及的包装工艺和包装设计验算方法等,对公司其它产品的出口包装具有一定的参考价值.