冲击和振动

《冲击和振动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲击和振动（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、冲击和振动 基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 2003-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 1 页 冲击和振动 冲击和振动 基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 2003-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 2 页 1. 什么是冲击和振动？ 3 1.2 怎样保护产品以防受到冲击和振动？ 3 2. 何时冲击？ 3 2.1 产品易碎性的判定 3 2.2 产品可能遇到

2、的情况判定 4 2.3 振动 5 3. 减震材料 6 3.1 多孔聚乙烯 EPE 8 3.1.1 模压材料 9 3.1.2 挤压材料 9 3.2 多孔聚丙烯 EP 11 3.3 多孔聚苯乙烯 EPS 12 3.4 聚亚安酯 PU 13 3.5 纤维减震材料 15 冲击和振动 基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 2003-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 3 页 1. 什么是冲击和振动？ 冲击和振动指的是一种环境，在这种环境下产品处于运输当中，或处于包装箱的装卸过程中。 1.2

3、 怎样保护产品以防受到冲击和振动？ 为了保护产品，可在冲击和振动有发生可能性的几个地方采取措施。但为了减少冲击和振动发生的可能性，还有些问题需要考虑。产品是否易碎？产品价值是多少？产品是怎样运输的？产品的体积估计有多大？这些都是在选择包装材料前需要考虑的问题。 2. 何时冲击？ 当产品的包装箱突然以某种方式掉落，冲击就会发生。大多数时间冲击都发生在意外事件中，但冲击也会在列车更换装运车厢或产品 /包装箱的野蛮装卸过程中发生。 2.1 产品易碎性的判定 确定产品需要多大减震量的第一步是确定产品自身所能承受的机械冲击量，对于这一判定有一些常用术语，其中“易碎性”和“ G 因数”是最常用的。 易碎性

4、通常用单位“ G”表示，表明产品在不被损坏的条件下所能承受的最大负加速度。产品越易碎，其 G 因数越小。 G 是加速度的单位，其值等于重力加速度： 1g=9.81m/s2 。 负加速度是“负的加速度” ，指在制动，减速到 0，物体下落撞击地面时。 抗冲击垫物作用是通过压缩，延长速度 v（ m/s）降低的时间 t (s)，从而减小负加速度 a (m/s2)： A= v / t 给定质量 m（ kg）所承受的负加速度 a (m/s2) 越小，产品所受的撞击力 F (N)就越小： F= m * a 理论上，易碎性的判定是将产品置于一系列剧烈度递增的冲击中（负加速度）以找出足以破坏产品的最小冲击力。产

5、品在不被损坏条件下所能承受的最大负加速度，即为产品的 G 因数。冲击和振动 基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 2003-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 4 页 典型的已包装成品的易碎性 极度易碎 飞行高度计、陀螺仪、带有精密机械校正仪器的装置。 15-25 gs 非常易碎 医学诊断仪器、 X 射线仪。 25-40 g易碎 显示器终端、打印机、测试仪器、硬盘驱动器。 40-60 gs 中度易碎 立体声系统和电视接收器、软盘驱动器。 60-85 gs 中度粗糙 家居用品、家具

6、。 85-115 g粗糙 缝纫机、机床。 115 gs 以上 产品需要确定其在不同方向上的易碎度，因为一个产品在某一方向上通常会比另一方向更加易碎。 易碎度应该无法估计，而需要通过试验数据来确定。如果产品的 G 因数被估计得过高，那么该产品就无法承受预期的冲击量，产品的包装设计就欠安全，并有可能发生重大的运输损伤。另一方面，如果产品的 G 因数被估计的过低，那么该产品实际可承受比预期更大的冲击量，产品的包装设计超安全标准，且包装会变得不必要地大和 /或昂贵。换句话说，确定好 G 因数非常重要。 2.2 产品可能遇到的情况判定 一旦确定了产品的易碎度，就要考虑产品所要面对的装卸和运输环境。 确定

7、产品可能遇到的冲击量的典型方法是确定产品可能会掉下的最大高度，也就是，已包装产品在不被损坏的条件下的掉落高度。掉落高度通常由产品的重量确定，通常也反映了产品应该怎样装卸。 不同重量产品的典型掉落高度 重量（千克） 装卸类型 跌落高度（厘米） 小于 10 一人抛投 105 10 25 一人搬运 90 25-125 两人搬运 75 125-250 使用轻型装卸工具 60 250-500 使用轻型装卸工具 45 大于 500 使用重型装卸工具 30 冲击和振动 基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 20

8、03-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 5 页 如果在一个特例中，没有关于可能遇到的装卸类型的明确信息，就会使用到上表中的估计数据。 2.3 振动 对于很多包装的成品，包装可以在装运途中保护产品免受机械冲击。然而也有一些产品，这些产品对在运输途中可能遇到的振动也很敏感。振动通常用频率范围的单位（ Hz）表示。 具典型振动频率的大致估计 运载工具 条件 /振动源 频率范围（ Hz） 卡车 普通公路运输： 悬挂 轮胎 构架（例如底盘） 2-10 15-20 20-70 铁路 普通运货车厢： 悬挂 构架 钢轨接头 2-7 50-70 30-300 轮船 发动机 /加速推进器 船体

9、波动（波浪） 船舱壁 天气变化 2-7 0.06-0.12 2-200 很低 飞机 着陆颠簸 构架 货舱地板 （固定安装的设备） 2 1-10 2-200 小于 2000 每种类型的运输途中，包装箱都会承受不同频率下的一定振动量。为了保护对振动敏感的产品免受破坏，关键是要确定易于受到振动破坏的部件的固有频率，并将其与包装设计的振动特性相比较。 每一套减震系统都有一定的振动频率范围，该系统 放大了 振动并将此包装产品在外界运输环境中所受振动更剧烈的振动传递到该产品上。 如果频率低于放大范围，减震系统会直接将振动无变化地传递给包装产品。在这种情况下，包装产品称和外部容器 直接偶合 。 冲击和振动

10、基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 2003-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 7 页 如果频率高于放大范围，减震系统会 削弱 振动，即用减震系统吸收部分振动以减小传递到包装产品上的振动剧烈度。 当运输引起的产品振动频率与产品（或者是产品的关键部件）的固有频率一致时，就会发生最严重的产品损坏，引发共振产生。 对于大多数振动敏感产品，保证包装设计不增大产品的固有振动频率下的震动就足以使产品在运输途中免受振动损坏。然而对于一些对振动极其敏感的产品，可能就需要产品设计能够实际减小相

11、关的频率。 对于冲击，理论上需要测定特定设计的振动特性。但在某些情况下，可以从减震材料的振动特性的有关知识大致估计其振动性能。 材料特性响应曲线通常以图表形式给出，该图表描绘了对于显示出固有频率的给定材料在给定厚度下的材料性能。请注意，对于任何频率，根据加在减震材料上的静负荷都可以估计包装是否处于直接偶合，或者放大，或者削弱状态。 核对有关振动响应数据的产品数据单，每一种减震材料都备有该数据单。 3. 减震材料 密度： g/dm3(克 /每立方分米 ) kg/m3(千克 /每立方米 ) 或 pcf (磅 /每立方英尺 ) 抗压强度： （ kPa (千帕 ) 或 给定压力下的 PSI（每平方英寸

12、磅数） 给定时间和蠕变下（ kPa 或 PSI）的静载荷 工作温度范围 热传导性 给定时间的水吸收量（体积） 减震系数 C ( *t/h) 加工 /模压泡沫材料一般由四种不同的泡沫塑料制成： 多孔聚苯乙烯（ EPS） ，有弹性的可塑颗粒（多种聚合体） ，聚亚安酯（ PU）多孔聚丙烯（ EPP）和聚乙烯（ PE） 。泡沫塑料在很多工业中被广泛用作包装保护材料，用来运输不同产品。 在每个具体应用中使用何种泡沫塑料是设计中需要重点考虑的问题。例如，体积大、重量轻、耐用货物通常用定制模压的多孔聚苯乙烯塑料包装；而体积小、较重、较易碎的产品通常用聚乙烯泡沫塑料减震。聚亚安酯塑料常用于保护易碎，重量轻的货

13、物而不需要考虑体积大小。然而，这些通用原则并不总适用，所有这些材料间都存在相当大的竞争和替代。 冲击和振动 基础课程 作者 : Jonas Steibert 文件名 : Shock and Vibration Basic.doc 修订日期 : 2003-05-08 限定范围 : 内部资料 共 15 页，第 7 页 在选择塑料包装材料以供使用时，重点要区分两种基本种类： 1) 热塑性塑料 2) 热固塑料。热塑性塑料可以通过加热和冷却硬化来重复软化以在模压和挤压过程中加工塑料。相反地，热固塑料已经通过热加工成形，充分不熔且不溶；并通过热加工硬化。因此，热塑性塑料易于恢复成其初始形状，而热固塑料不能

14、恢复。热固塑料不能被循环利用，但通常被用于其他方面，例如：可塑聚亚安酯泡沫塑料在被压缩成用于地毯的弹性聚亚安酯泡沫塑料前通常被撕成小颗粒大小。那种材料可被重复多次用作包装材料和吸音材料，但是一种高密度材料。聚丙烯和聚乙烯塑料是热塑性的，聚亚安酯塑料是热固塑料。 对于闭孔材料，孔内封闭的空气有承重、减震、绝缘的作用，同时也起到一定的防水作用。在长期压力条件下，会对蠕变敏感。 挤压聚乙烯泡沫塑料是现今包装材料中使用最广泛的减震材料。然而，这一现象随着用于品牌产品生产的模压泡沫技术的出现而迅速改变。为了更好的理解模压泡沫产品与挤压泡沫产品的关键区别，需要评价很多方面，包括抗压强度、压缩蠕变、密度、压缩永久变形、静载荷限制。 模压塑料的密度是挤压塑料的一半，却有较好的减震能力。 （ Eperan） 和挤压聚乙烯塑料相比，模压聚乙烯塑料有更好的塑性变形能力，抗压强度和静载荷限制。 Eperan 产品在很多表面保护为“ A”级的情况下应用，在这种情况下，交联键聚乙烯塑料价格过高，挤压聚乙烯塑料则太易磨损。 模压塑料各方向上的载荷能力一致。 PP PE 垫衬 坚硬 柔软 抗压强度 较高 较低 弹性 较小 较大 蠕变抵抗力 较大 较小 磨损性 较大 较小 密度 较轻 较重 耐化学性 优