运输包装试验

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1、运输包装学实验一包装件冲击试验一、实验目的1了解和掌握冲击、碰撞实验的工作原理和测试方法。2. 学习并掌握CP100型冲击、碰撞试验台，KP100型碰撞台电控仪和CC1型冲 击测量仪的使用方法。3. 理解包装在不同严酷等级下对内装物的保护作用，认识运输、装卸过程中包装对内 装物的重要性。二、实验基本内容模拟实际运输过程中的冲击强度，对包装件进行测试，测量包装件所能经受的冲击强度。三、实验设备和实验材料设备：CP100型冲击、碰撞试验台、KP100型碰撞台电控仪、CC1型冲击测量 仪。材料：瓦楞纸箱及相应的内装物、捆扎用绳、带等。CP100台体结构简图：47IOj1台面2绳钩3门4弹簧座5压缩弹

2、簧6冲击体7支撑杆8冲头9缓冲垫10 滚动支架11立柱12减速提升机构13操作手柄14插座15 电机13KP100型碰撞台电控仪前面板视图1电源指示灯2脉冲重复频率(n)指示表3“预置”和“不预置”选择开关4复 零按钮5 电磁计数器预置装置 6电磁计数器 7开门指示灯8输出电压指示表 9电源开关 10“启动”按钮 11“上限止”指示灯12调(A)选择开关13“下 限止”指示灯 14调(A)按钮 15设定(n)电位器16选择“设定”和“调(n)”开 关17调(n)电位器O910KP100型碰撞台电控仪后面板视图1 自动开关2 电扇3磁场保险器(2A) 4变压器保险器5调(g)保险器6标牌7电源插

3、座 8快速保险器(S-25A)9电扇开关 10输出航空插座四、实验原理货物在运输过程中时常会收到冲击和碰撞。冲击是一种瞬时的、猛烈的机械运动，即物 体在极短时间内发生很大的速度变化或完成突然的能量转化。包装冲击包括垂直冲击和水平 冲击，本实验只模拟垂直冲击。碰撞振动指质点相对其平衡位置所作的往复运动，表述振动 的最基本参数是频率和加速度。影响包装件振动的因素包括运输工具的种类、运输环境、包 装件结构等。本实验主要使用CP100型冲击、碰撞试验台测试尺寸较大、重量小于100公斤的电子 器件、仪器仪表及其他带包装的机电设备。通过冲击和碰撞(连续冲击)试验，用于确定被 试产品在使用、装卸、运输过程中

4、承受或多次重复性机械碰撞的适应性。根据试验数据评定 内装物结构的完好性及检查包装的仪器仪表在运输过程中经受多次连续冲击的完好性。接通电源后，打开KP100型碰撞台电控仪各个开关，启动支流电动机，从而带动减速 提升器。借助滚动支架推动冲击体、台面向上运动。当台面、冲击体上升到一定高度时即自 由落下撞在缓冲垫上，产生半正弦波形的冲击脉冲。增加台面跌落高度或增加压缩弹簧的压 缩量（冲击试验时）就能提高冲击脉冲的加速度值，而改变缓冲垫的厚度和材料就能改变冲 击脉冲的持续时间。提高支流电动机的转速，也就提高了冲击脉冲的重复频率。KP100型碰撞台电控仪采用了可控硅整流无级调速，有手动无级调脉冲重复频率。

5、还 采用电磁计数器、于簧管、磁钢组成电磁计数回路，来进行预置碰撞次数，计碰撞次数。计 数正确、可靠，并可以预置和不预置两种方式，使用方便。同时系统中加了速度电压负反馈 和保护装置既提高了脉冲重复频率的稳定性又安全可靠。还加了无级调（A）装置，采用了 可控硅灭弧开关。还用了微动开关与控制回路组成调（A） “上限”或“下限”跌落高度的保 护。为了防止在换碰撞台橡胶垫时产生误操作，特设置了开门保护装置。当碰撞台开门时， 开门指示灯亮，切断“启动”回路，使电机“启动”不了。五、实验步骤1. 准备工作。（1）准备材料：尺寸较大、重量小于100公斤的电子器件、仪器仪表及其它带包装的 机电设备或其它包装件。

6、（2）准备KP100型碰撞台电控仪：用航空插头的连接线将碰撞台与电控仪连接好。 将电控仪后面板上的自动开关打到“合”位置。将前面板上的电磁继电器复零按钮，按一下 使计数器指示为“0000”位。将前面板“预置”和“不预置”选择开关，拨到需要的位置。 如果拨到“预置”位置，要按试验要求先预置碰撞次数。预置碰撞次数要先按下电磁计数器“复零按钮”（不要放开），同时用另一只手将有机玻璃罩子向上打开。打开后可以放开“复 零按钮”。用手拨动预置次数字盘，预置好所需设定次数19999次（预置零次将开不了车）。 预置好按下“复零按钮”向下关上有机玻璃罩。如果拨到“不预置”，要把计数器预置到9999 次，计数器计

7、到9999次时，再按一下“复零按钮”，计数器可以继续计数，此时计数从10000 次开始。不按一下复零按钮，计数器将不继续计数，但电控仪仍照常工作。在按时间长短做 碰撞试验可以不一定复零计数。选择设定（n），调（n）开关。先按下设定（1）开关。再调（n）电位器和设定（n）电位器逆时针方向调到底。（3）准备CP100型冲击、碰撞试验台：操作启动电动机，将台面缓慢提升高出平衡 位置，注意观察各运动机构运动是否正常。根据试验要求，调整操作手柄，将手柄向外拉是 做碰撞试验，向里推进是做冲击试验。根据冲击试验规定的冲击脉冲持续时间选用缓冲垫， 缓冲垫的性能随着试验次数和存放时间的长短稍有变化。2. 了解设

8、备结构和操作方法（1）空载预调和模拟件预调：进行预调才能保证冲击试验的结果真实、可靠。（2）冲击、碰撞试验的转换：进行冲击试验时，先将操作手柄向里推进，按增）开关和调（g）按钮，将台面跌落 高度增大（一般到上限最大值）。然后将冲击体落在平衡位置，关停电动机。用手轮摇下压 缩弹簧，在弹簧刚刚与冲头接触时，将刻度盘拨至0位，再根据需要适当调节压缩量。最后 缓慢启动电动机，将转速调至40次/分，进行试验的同时，用冲击测量仪器量出台面中心的 冲击脉冲加速度和脉冲时间。若加速度值不够，则可增加弹簧压缩量，反之减少弹簧压缩量， 但弹簧压缩量最大不能超过50刻度值。进行碰撞试验时，将操作手柄向外拉出，然后把

9、压缩弹簧摇起进入弹簧座内。操作电控 仪缓慢起动电动机，并调到碰撞试验所规定的碰撞脉冲重复频率，然后用冲击测量仪测出台 面中心或被试样品的碰撞脉冲加速度和脉冲持续时间。通常对于空载预调，其碰撞脉冲持续 时间小于规定值。对于模拟件预调其碰撞脉冲持续时间要接近规定值。若碰撞脉冲加速度超过规定值，可按减（g）开关和调（g）按钮，降低台面跌落高度， 从而使加速度减到规定值。若加速度值小于规定值，可按增）开关和调（g）按钮，增加 台面跌落高度，使加速度增到规定值，注意：按下增（g）开关后不能在电机停止转动的情 况下（即碰撞脉冲重复频率为零）再按调（g）按钮，否则会损坏提升结构。3. 实验方法（1）接通电源

10、开关，电源指示灯亮。按下KP100型碰撞台电控仪前面板上的“启动” 按钮，启动电机。渐渐的调节设定（n）电位器，使电机转动调节台面位置，高出起始为止 5mm以上，才可以打开CP100型冲击、碰撞试验台的门，更换所需要的橡皮垫块。橡皮垫 块决定试验的脉冲持续时间。更换完毕关上门，前面板上开门灯灭。将设定（n）电位器 归零，然后才可以按下“启动”按钮启动电机。（2）按下调（A）按钮，增加CP100型冲击、碰撞试验台跌落高度，用CC 1型冲击 测量仪测量。调到所需要的峰值加速度和脉冲持续时间。注意一定要在电机转动的情况下。 增加台面跌落高度，否则会造成调节机构损坏。（3）冲击试验时：操作电控仪缓慢启

11、动电动机，调至40次/分（表头读数），进行一次 冲击后将电机关闭，用冲击测量仪测出被试样品的加速度值和脉冲持续时间。若加速度和持 续时间不超过规定的20%误差就可以进行试验，要是超过按预调方法进行增减，达到规定值。 最后，观察冲击次数，至规定值后立即关机。（4）碰撞试验时：操作电控仪缓慢启动电动机，将碰撞脉冲重复频率调至20次/分左 右，再用冲击测量仪测出被试样品的加速度值和脉冲持续时间。若加速度和持续时间不超过 规定的20%误差就可以进行试验，要是超过按预调方法进行增减，达到规定值。（5）下复零按钮，渐渐旋转设定电位器到所需n值。到预置次数，电控仪会自动关机。 这时要设定电位器归零。按下复零

12、按钮，接通电源“通”，将调（A）选择开关选到“减（A）” 位置，按下调（A）按钮到“下限止”指示灯亮为止，才表示试验结束。（6）如果做重复试验，一次试验结束，可以不将跌落高度降到“下限止”指示灯亮， 而维持上一次试验的跌落高度。设定（n）电位器也保持不变。按下调（n）按钮，把调（n） 电位器逆时针归零。就可以换上试件做重复试验。按一下“启动”按钮，渐渐把调（n）电 位器旋到最大位置，就可以重复上一次试验。试验结束，要将调n）电位器、计数器归零, 通过调（g）将跌落高度降落到“下限”为止。六、思考题1. 冲击、碰撞实验过程中应注意的问题有哪些？2. 冲击实验和碰撞实验有什么不同？七、对实验报告的

13、要求按实验指导书的要求填写。实验二缓冲包装衬垫制备与力学性能测试一、目的与要求实验目的：缓冲包装材料的制备与力学性能测试设计性实验是运输包装学实验 中的一部分。通过制备各种缓冲包装材料及性能的综合测试，使学生了解缓冲包装衬垫制备 的设备、工作原理及工艺过程，掌握缓冲包装材料性能测试仪器使用方法及其测试步骤，学 会综合评价材料性能，达到增强学生对所学缓冲材料理论知识的理解，培养学生实事求是、 严格认真的科学态度与学习作风、初步具有实验设计和提高动手能力的目的。具体要求：1. 了解运输包装过程中各类缓冲包装材料对包装产品的保护作用和缓冲机理;了解缓冲 包装衬垫制备工艺、测试仪器与设备的使用方法、工

14、作原理。2在老师的指导下，能够独立设计缓冲包装材料的制备工艺参数及配方，并根据要求制 备不同性能的包装缓冲材料（如纸浆模塑衬垫、植物纤维类缓冲衬垫、膨胀珍珠岩缓冲衬垫 等）。3. 了解评价缓冲材料的各种性能，测试材料的静态与动态力学性能测试。二、实验基本内容1. 材料的配方设计2. 衬垫制备工艺设计3. 衬垫制备4. 静态性能测试5. 动态性能测试三、实验设备、工具及材料1电子天平JJ3000，常熟市双杰测试仪器厂。2. 高速加热混合机GRH-10Z型，转速1750r/min，阜新市红旗机械厂分厂。3. 电热鼓风干燥箱DL-101-2，天津市中环实验电炉有限公司。4. 平板硫化机QLB-25D

15、/Q,上海双翼橡塑机械有限公司。5. 各种模具。6. 集成的纸浆模塑机。7. 微机控制电子万能试验机CMT4103，深圳新三思材料检测有限公司。& Y52-2/ZF型缓冲材料冲击试验机，西北机器厂/陕西科技大学。材料：废纸或回收的纸制品、粘合剂和其它助剂、透明胶等。四、实验原理1缓冲材料的制备原理：将植物纤维（或膨胀珍珠岩或淀粉或其组合），与适量的发泡 剂、粘合剂等进行混合，采用合适的工艺，实施发泡、成型定型，制成均匀分布一定数量泡 孔的缓冲包装材料。2纸浆模塑衬垫的制备原理：用一定浓度的纸浆，加入适量化学助剂，在带有滤网的模 具成型机中，通过真空或加压的方法使纤维均匀分布在模具表面，从而形成

16、具有拟定几何形 状与尺寸的湿纸模坯，经过进一步脱水脱模，干燥整饰而成的纸浆模塑衬垫。3. 静态力学性能测试原理:静态压缩试验法原理是采用在包装材料上低速施加载荷的方 法，求取缓冲材料的压缩力变性曲线。试验标准是GB8168-87包装用缓冲材料静态压缩 试验方法。静态压缩试验压缩速度一般为12mm/min左右，测得压力一一变形值或曲线，根 据测得的压力一一变形值或曲线，经过处理求其性能。静态压缩试验主要用于评定在静态载荷作用下缓冲材料的缓冲性能及其在流通过程中 对内装物的保护能力。其优点是需要衬垫数量少，试验设备简单，试验时间短，成本低；缺 点是与实际情况即包装件跌落时的受力情况相距甚远，会产生

17、较大测试误差。4. 动态力学性能测试原理:动态缓冲特性是指用自由跌落的重锤对包装用缓冲材料施加 冲击载荷，以模拟装卸中缓冲材料受到的冲击作用，试验结果可以由最大加速一一静应力曲 线、缓冲系数最大应力曲线、加速度时间曲线和动态应力应变曲线来表征。试 验设备为专用包装缓冲材料动态压缩试验机，试验按“GB8167包装用缓冲材料动态压缩试 验方法”规定进行。其优点是试验方法与实际情况相近。动态压缩速度往往是静态压缩速度的几万倍，而且 动态压缩过程是实际中产生的变速冲击过程，而静态特性是设定的匀速压缩过程，当然实际 运输过程中产品经常处于动态载荷之下，所以动态压缩试验更好地模拟实际情况。动态压缩 试验的

18、缺点是试样数量多，试验时间长，成本高。为了得到一条缓冲系数一一动态应力曲线， 要求选择5种以上重锤质量，对应于每种质量，试样数量不应少于5件，每一试样要冲击5 次。取后4次最大加速度的平均值作为该试样的最大加速度。把5个试样的最大加速度进行 平均，作为该重锤质量冲击(一定跌落高度，一定厚度试样)的最大加速度。也就是说，至 少要用25个试样，冲击125次，处理这些数据，得到5个离散点，再由这5个离散点拟合 出一条缓冲系数一一动态应力曲线。为了更好的测试材料的性能，采取动态压缩试验方法。在缓冲材料冲击试验机上，使用不同质量的重锤从一定高度沿导柱落下，冲击试样，记 录最大冲击加速度，通过对多个试样多

19、次冲击最大加速度数据的处理，求得缓冲材料的缓冲 性能。当重锤落下，冲击置于刚性平面上的缓冲材料时，不同的缓冲材料，其冲击加速度的 波形是不同的。例如，线性特性的缓冲材料，其加速度波形是半正弦波。冲击过程可以分为 三个阶段如图1。hr-r,1 3IX-*a自由落下b冲击试样c离开试样图1冲击过程的三个阶段第一阶段是重锤自由落下阶段。这一阶段重锤做初速度为零的自由落体运动，加速度 为重力加速度g；第二阶段是重锤冲击试样阶段。这一阶段从重锤冲击试样开始，直至重锤 弹起，离开试样前为止。重锤开始接触试样时的速度为” 2gh，而后其速度逐渐减小，当其 速度减小为零后，又在试样的恢复力作用下向上运动，直至

20、离开试样。在这阶段，重锤一直 接触试样，与试样具有相同的位移、速度和加速度；第三阶段是重锤弹离试样阶段。这一阶 段，重锤离开试样，只受重力作用，加速度为重力加速度g。五、实验步骤1对于缓冲材料制备部分，由于原料不同，所用的制备工艺不同，因此，实验步骤还要 根据具体的情况来定。2对制备的材料进行力学性能测试，此部分依据相关的标准进行。动态压缩试验的步骤 是：(1) 试样的准备。按国际要求，缓冲性能由一定跌落高度下的最大加速度一静应力曲线 表示。为了得到这条曲线，要求由试验至少要得到该曲线上的5个点，再由这些点描绘出曲 线来。即重锤的质量至少要改变5次，即至少进行5组试验。为了克服试验的随机性，一

21、组 试验至少用5块试样，所以至少要准备25块以上的试样。切取试样尺寸要尽量一致，编好 号后，测量其尺寸、质量，计算密度。(2) 试样的温湿度预处理。按GB4857.2包装运输包装件温湿度调节处理，根据 流通环境选定一种条件对试样进行24h以上的调节处理(本试验步骤暂略)。(3) 确定重锤质量。参考已有资料与经验设定5个以上静应力值，以确定对应的重锤质 量。静应力大小的确定要能表现出最大加速度静应力曲线的特征，即通过试验能将其极 小值较准确地反映出来。(4) 确定有效跌落高度和实际跌落高度。有效跌落高度按有关标准或流通中可能出现的 跌落高度确定。(5) 试验。把重锤质量调整到预定值，对一组5块试

22、样逐块进行冲击，每块试样冲击5 次，记录每块每次的加速度一一时间曲线。改变重锤质量，进行下组试样的试验。输出最大 加速度一静应力曲线。静态压缩试验步骤（略）对于纸浆模塑衬垫：1）按制浆、成型、整型的过程制备衬垫；2）设计衬垫的静态力学 试验与动态实验，因为到目前为止还没有相应的试验标准，所以独立地设计出能够反映客观 性能的实验方法是本实验的核心内容。六、实验注意事项1在使用各种仪器前，首先认真阅读使用说明书，对仪器中说明的注意事项一定要牢记， 决不能违规操作。2. 所用化学药品，一定要注意做到不能闻、不能尝、不要用手直接接触，要按规定使用。 用后要及时处理好，清点所用工具并放回原处。3实验完成后，要清理操作台，将实验室收拾干净。七、思考题1. 影响材料性能的因素是什么？在实验时如何控制？2. 怎样评价缓冲材料的综合性能？3. 分析工艺参数对材料性能的影响。4. 分析材料配方对缓冲性能的影响。5. 设计纸浆模塑衬垫的静态与动态性能实验方法。6对实验结果误差的分析。八、对实验报告的要求由于实验是按组进行，实验小组的划分按自愿与分配相结合的方式组合,每组学生选择 1-2个实验项目进行设计，实验内容每学期根据情况改变。每个实验小组提交一篇能够反映 对实验设计方案、实验过程与实验数据综合分析的实验报告。实验的成绩根据学生的实验报告质量和实验过程中的表现进行综合评定。