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