SCIENCE
Требуемая прочность ящика зависит от возможных стати чес ких на гру зок при шта бе ли ро ва нии , ди на ми чес ких и виб ра ци он ных на гру зок , воз ни ка ю щих при ме ха ни чес ком формировании и расформировании транспортируемых пакетов , выполнении перегрузочных операций и т . п . [ 5 , 6 ].
На ста дии про ек ти ро ва ния по ми мо от ме чен ных вы ше фак то ров проч ность ящи ка обес пе чи ва ет ся его кон струк - тив ны ми осо бен нос тя ми и свойст ва ми ма те ри а ла — гоф - рокартона .
Гофрированный картон ( гофрокартон ) представляет собой многослойную конструкцию , которая состоит из череду ю щих ся плос ких сло ев кар то на ( в ино стран ной ли те ра - туре их называют лайнерами ) и волнистых гофрированных слоев картона ( их называют флютингом ) [ 4 ]. Эти слои соединены между собой клеем .
Гофрированный картон относится к анизотропным конструк ци ям и об ла да ет не оди на ко вы ми свойст ва ми в раз - личных направлениях . При приложении сил в направлении , перпендикулярном гофрам , гофрокартон применяют в качестве амортизирующего материала за счет малой жесткости в этом направлении волнистого слоя . При приложении сил вдоль направления гофров гофрокартон проявляет высокую плоскостную и торцовую жесткость благодаря боль шой жест кос ти в этом на прав ле нии вол нис то го слоя . Плос кие слои гоф ри ро ван но го кар то на фик си ру ют по ло - же ние вол ни с тых сло ев , по это му вос при ни ма ют сжи ма ю - щие , растягивающие и продавливающие нагрузки .
Выбор вида и типа гофрокартона производят исходя из не об хо ди мых проч ност ных по ка за те лей та ры и упа ков ки , при ко то рых обес пе чи ва ет ся со хран ность упа ко вы ва е мо - го про дук та , тре бо ва ний к внеш не му ви ду та ры , к ка чест ву и способу нанесения изображения , к виду и технологии выполнения отделочных процессов , к технологии и оборудова нию для ме ха ни чес кой фор мо об ра зу ю щей об ра бот ки , склеивания и фальцевания .
Тех ни чес кие тре бо ва ния к гоф ро кар то ну , пред на зна - ченному для изготовления ящиков , изложены в ГОСТ 7376 [ 7 ]. В качестве показателей качества гофрокартона стандарт определяет значения сопротивления продавливанию ( МПа ), удель ное со про тив ле ние раз ры ву с при ло же ни ем разрушающего усилия вдоль гофров по линии рилевки после выполнения одного двойного перегиба на 180 ° ( кН / м ), со про тив ле ние тор це во му сжа тию вдоль гоф ров ( кН / м ), со про тив ле ние рас сла ива нию ( кН / м ) при влаж нос ти ма - териала 6 – 12 %. Стандарт предусматривает , что трехслойный гофрокартон марок Т21 – Т27 и пятислойный гофрокартон марок П31 – П34 предназначены для изготовления ящиков , в которые можно упаковывать продукцию и изделия , не способные воспринимать статические нагрузки . Такие ящики долж ны са ми вы дер жи вать на груз ки , воз ни ка ю щие при штабелировании .
Ос нов ным ру ко во дя щим до ку мен том при кон ст ру и ро - ва нии ящи ков из гоф ро кар то на яв ля ет ся ГОСТ 9142 [ 8 ]. Стандарт определяет тип ящиков складные с четырехклапанным дном и крышкой , а также варианты их исполнения : со стыкующимися наружными клапанами ( код по ЕСКД 32 1311 ), с частично перекрывающимися наружными клапанами ( код 32 1314 ), с полностью перекрывающимися наружными клапанами ( код 32 1315 ), со стыкующимися внутренними и частично перекрывающимися наружными клапанами ( код 32 1316 ), со стыкующимися внутренними и наружны ми кла па на ми ( код 32 1312 ), а так же с уко ро чен ны ми внут рен ни ми и внеш ни ми кла па на ми на крыш ке и со сты - кующимися наружными клапанами на дне ( код 32 1313 ).
ГОСТ 9142 ре ко мен ду ет при ни мать от но ше ние дли ны ящи ка к его ши ри не не бо лее 2,5:1 ; от но ше ние вы со ты к ши ри не — не бо лее 2:1 и не ме нее 0,5:1 . Та ким об ра зом , если известен объем ящика , эти рекомендации дают ориентир для расчета его размеров .
Размеры ящиков определяются не только объемом и габаритными размерами упаковываемого товара , но и массой нетто , размерами поддонов и контейнеров , высотой штабеля . Размеры транспортной и укладываемой в нее потребительской тары взаимосвязаны между собой , а также с размерами средств пакетирования , транспортного , складского оборудования [ 9 ]. Это сложная многофакторная оптимизационная задача , требующая анализа большого количества вариантов и комплексного подхода к проектированию и производству упаковки . Решают такие задачи , как правило , при помощи специализированных компьютерных систем , например , программы ПОЯС * отечественной разработки [ 10 ].
Однако эта программа не решает взаимосвязанных задач выбора материала ящиков и расчета их прочности . Не ли шен это го не до стат ка и ГОСТ 9142 . В нем ука за но , что уси лие сжа тия ящи ков ( P ), в нью то нах , долж но быть не ме - нее вычисленного по формуле :
P Km H − = 981 , h , ( 1 ) h
где K — коэффициент запаса прочности , учитывающий нагрузки , возникающие при транспортировании и хранении ; m — пре дель ная мас са гру за в ящи ке , кг ; H — вы со та шта -
беля , см ; h — наружная высота ящика , см .
По сути , формула ( 1 ) определяет усилие , действующее на нижний ящик в штабеле высотой H от веса стоящих выше ящи ков . Но по этой фор му ле не воз мож но рас счи тать вы со ту шта бе ля во вза и мос вя зи с раз ме ра ми ящи ка и свойствами его материала , поскольку в ней усилие сжатия не зависит от длины и ширины ящика . Кроме того , непонятно , какие элементы ящика и в какой доле воспринимают это усилие .
В ра бо тах [ 11 , 12 ] со ссыл кой на пер вую вер сию ГОСТ 18211 приведена следующая формула :
01 , KG( H − h) D =
, ( 2 ) hS
где D — сопротивление сжатию , МПа ; K — коэффициент запаса прочности ; G — масса продукции , кг ; H — высота штабеля , см ; h — высота ящика , см ; S — площадь основания , см 2 .
№ 2 / 42 / 2018