46 НАУКА
Коэффициент запаса прочности K учитывает снижение прочности ящика в зависимости от сроков хранения упакован ной про дук ции : при хра не нии до 30 дней K = 16 , ; до 100 дней K = 16 , ; свы ше 100 дней K = 2.
Формула ( 2 ) устанавливает зависимость сопротивления сжатию с высотой и площадью основания ящика , из чего мож но сде лать вы вод , что со про тив ле ние сжа тию не за - ви сит от со от но ше ния длин сто рон ос но ва ния ящи ка . Из фор му лы ( 2 ) мож но опре де лить вы со ту шта бе ли ро ва ния ящика высотой h, площадью основания S, изготовленного из гофрокартона с сопротивлением сжатию D : h( 10DS + KG) H =
, ( 3 )
KG
Анализ нагрузок , которые воспринимает ящик из картона и гофрокартона в процессе его изготовления , транспортирования , погрузочно-разгрузочных работ и складирования , показал , что в вертикальном направлении возникает сжатие в материале стенок корпуса в процессах затаривания , укупоривания , а также при штабелировании ящика с продуктом , в процессе хранения и транспортирования . Это наиболее характерный вид нагрузок , вызывающий при недостаточной прочности материала разрушение тары [ 11 , 12 ]. Кроме того , сжатие в горизонтальном направлении возникает в основном при транспортировании , а также при погру зоч но-раз гру зоч ных ра бо тах ; рас тя же ние воз ни ка ет в процессе эксплуатации от динамических нагрузок при падении ящика с сыпучим , пастообразным или другим продуктом , а также при технологических операциях изготовления тары ; раздирание кромки возникает в процессе затаривания продукта при фасовании , а также при эксплуатации .
Уси лие сжа тия сте нок ящи ка ( в нью то нах ) от дейст вия ди на ми чес ких на гру зок при транс пор ти ро ва нии в вер ти - каль ном P В
, в го ри зон таль ном про доль ном P ПР и по пе - речном P П направлениях , когда в процессе перевозки на груз дейст ву ют вер ти каль ные и го ри зон таль ные ( про доль - ные - по дли не ящи ка и по пе реч ные - по ши ри не ящи ка ) инерционные силы , можно определить из соотношений : P = a G( N −1)
, ( 4 ) a B a ПР a П
B B B
P = a G( N −1) , ( 5 )
ПР ПР ПР
P = a ( N −1) , ( 6 )
П П П
где , , — ускорения , действующие в вертикальном , про доль ном и по пе реч ных на прав ле ни ях со от вет ст вен но , м / с 2 ; N B
, N ПР
, N Р
— количества ящиков соответственно в вертикальном , продольном и поперечном направлениях штабеля .
В условиях совершенствования погрузочно-разгрузочных работ вероятность динамических нагрузок значительно сни жа ет ся , при этом рез ко воз рас та ют тре бо ва ния к жест кос ти та ры . Это обу с лов ле но тем , что вмес ти мость транс порт ных средств и склад ских по ме ще ний стре мят ся увеличить за счет высоты штабелей .
Если принять значение D в формуле ( 3 ) равным величине сопротивления торцевому сжатию ( СТС ) выбранной марки гофрокартона , то для проектируемого ящика высотой h, площадью основания S, в котором упакована продукция массой G, можно рассчитать высоту штабелирования . Учитывая , что СТС измеряется в кН / м , для расчета величины D в форму лах ( 2 и 3 ) в МПа , зна че ние СТС гоф ро кар то на , при ве - ден ное в ГОСТ 7376 , нуж но раз де лить на его тол щи ну в м .
Таким образом , главной характеристикой материала ящика при расчете на прочность при статическом нагружении в штабеле является сопротивление торцевому сжатию ( СТС , международное обозначение ЕСТ по ISO 3037 ). Его определяют при испытании образцов гофрокартона шириной 25 мм и дли ной 100 мм по ГОСТ 20683 [ 13 ], при чем на прав ле - ние гофров должно совпадать с шириной образца .
Про из во ди те ли гоф ри ро ван но го кар то на час то опре - деляют СТС по величине сопротивления торцевому сжатию составляющих его компонентов — картона для плоских слоев ( лай не ра ) и бу ма ги для гоф ри ро ва ния ( флю тин га ). Так , для трехслойного гофрокартона СТС можно рассчитать по формуле [ 14 ]:
P= 0, 968( P 1 + P 2
+ P 3
), ( 7 ) P P 1
P 3
где — СТС трехслойного гофрокартона ; и — сопро тив ле ние тор це во му сжа тию плос ких сло ев ; P 2
— со - противление торцевому сжатию гофрированного слоя .
Со про тив ле ние тор це во му сжа тию кар то на для плос - ких слоев ( RCT ) и гофрированного слоя ( ССТ ) определяют ме то дом сжа тия коль ца по ГОСТ 10711 [ 15 ].
Методам определения сопротивления торцевому сжатию присущи недостатки , вызванные зависимостью размеров контрольных образцов и метода их подготовки от конструкции контрольно-измерительного прибора [ 16 , 17 ]. При определении СТС верхняя торцевая плоскость контролируемого образца при испытании свободно соприкасается с верхней контрольной пластиной измерительного прибора , что может вызывать разрушение его торца . Кроме того , трудно добиться абсолютной параллельности контрольных пластин и торцов контрольного образца , и если отклонение от параллельности велико , то в определенных местах контрольного образца возникает концентрация напряжений .
Недостатком метода RCT является возможность коробления , которое возникает , особенно , на концах контрольного образца , замкнутого в кольцо .
При использовании метода ССТ проявляются торцевые эф фек ты на двух вер ти каль ных тор цах . На со про тив ле ние сжатию оказывают влияние нагревание и формование в лабо ра тор ной гоф ри ро валь ной ма ши не . По ми мо это го , су - ществуют расхождения и в методике определения ССТ .
В последние годы распространение получил метод изме ре ния со про тив ле ния об раз цов бу ма ги и кар то на сжа - тию на коротком расстоянии ( SCT ). Метод имеет преимущества перед другими ( например , RСТ и ССТ ) по скорости и точности , обеспечивает « чистое » сжатие образца . База испытаний составляет всего ( 0,70 ± 0,05 ) мм и сопостави-
№ 2 / 42 / 2018