液力變矩器的運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)

王 冬，任工昌

WANG Dong1, REN Gong-chang2

（1.陜西科技大學(xué) 設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院，西安 710021；2.陜西科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710021）

0 引言

液力變矩器是以液體為工作介質(zhì)的扭矩變換器，是自動(dòng)變速器三大組成之一，廣泛應(yīng)用在自動(dòng)擋轎車、工程機(jī)械和載重汽車上。液力變矩器位于自動(dòng)變速器的最前端，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，其作用與采用手動(dòng)變速器的汽車中的離合器相似，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。隨著汽車性能的發(fā)展與改善，自動(dòng)擋車輛越來(lái)越多，因此對(duì)變矩器的需求量也不斷增加。某企業(yè)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與機(jī)器，籌建自動(dòng)化生產(chǎn)線，后期產(chǎn)品的產(chǎn)量將會(huì)增加，產(chǎn)品的流通量也相應(yīng)增大，因此對(duì)變矩器產(chǎn)品的包裝規(guī)劃與設(shè)計(jì)將成為企業(yè)亟待解決的問題之一。

圖1 變矩器結(jié)構(gòu)圖

本文以該企業(yè)生產(chǎn)的一種小汽車用鈑金沖焊型液力變矩器為研究對(duì)象。變矩器重12kg，尺寸結(jié)構(gòu)如圖2所示。變矩器泵輪轂部分與外界相通，為了防止異物進(jìn)入工作腔影響產(chǎn)品正常工作，在運(yùn)輸過程中要對(duì)泵輪轂進(jìn)行密封，本次選用紅色塑料保護(hù)帽，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其次變矩器是鋼板沖壓而成，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)運(yùn)容易生銹，根據(jù)防銹設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本次選用VCI氣象防銹袋。

圖2 變矩器尺寸結(jié)構(gòu)圖

圖3 泵輪轂保護(hù)帽結(jié)構(gòu)圖

1 緩沖包裝設(shè)計(jì)

變矩器的緩沖包裝設(shè)計(jì)可以選用多種材料，如泡沫塑料、蜂窩紙板等，但根據(jù)各種緩沖材料的特性對(duì)比表，以及緩沖包裝設(shè)計(jì)理論的發(fā)展[1,2]，本次選用密度為0.012g/cm2的EPE作為緩沖材料。

1.1 產(chǎn)品脆值

脆值是描述產(chǎn)品承受外界載荷作用后臨界破損狀態(tài)的一個(gè)度量值，用于評(píng)價(jià)產(chǎn)品在流通環(huán)境下耐損壞的能力。產(chǎn)品脆值的確定一般有試驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)估算法、類比法等，本文通過經(jīng)驗(yàn)估算法和類比法來(lái)確定變矩器的脆值。通過對(duì)包裝件在流通環(huán)境中實(shí)測(cè)的大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，估算產(chǎn)品脆值有如下經(jīng)驗(yàn)公式[1]。

其中GC是包裝間能經(jīng)受的最大加速度(g)，W是被包裝物的重量（kg），a、b是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有三種數(shù)據(jù)：

強(qiáng)烈沖擊：a=801，b=0.704；

中等沖擊：a=203，b=0.306；

較弱沖擊：a=53.2，b=0.100。

以中等沖擊為例，取a=203，b=0.306帶入公式GC=aW-b進(jìn)行計(jì)算可得，變矩器的脆值：GC=95

其次由于加工技術(shù)的差異，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般脆值較小[3]，運(yùn)用類比法，結(jié)合表1，各國(guó)對(duì)同類產(chǎn)品的脆值測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，取產(chǎn)品的脆值為100。

表1 各類產(chǎn)品G值測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

1.2 緩沖墊設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)變矩器的外形尺寸，變矩器罩輪殼一側(cè)的可緩沖面積為連接塊兒的緩沖面積與罩輪殼上凸起的Φ（60～80）圓環(huán)的面積之和A1，泵輪一側(cè)的可緩沖面積可近似為Φ（62～85）圓環(huán)面積A2。

因此，上下兩邊的可緩沖面積A近似相等，等于106cm2。

綜上所述，變矩器的緩沖墊設(shè)計(jì)參數(shù)為：變矩器質(zhì)量為12kg，脆值為100，可緩沖面積為106cm2，由文獻(xiàn)[1]中裝卸環(huán)境與跌落高度表，可知變矩器的跌落高度為60[1]。

發(fā)泡聚乙烯在跌落高度為60時(shí)的最大加速度-靜應(yīng)力曲線[4]如圖4所示。

根據(jù)靜應(yīng)力公式：

坐標(biāo)σs=0.1N，與坐標(biāo)G=100g的交點(diǎn)位于t=5.0cm偏上一點(diǎn)；

根據(jù)緩沖墊最大壓縮變形量計(jì)算公式Xm=(2mgH/k)1/2，其中緩沖墊彈性系數(shù)可求得Xm=2H/Gm=2×60/100=1.2(cm)；所以緩沖墊上圓孔深度：T=30+12=42mm，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)綜合考慮緩沖墊的厚度t=50mm＞42mm，可滿足穿底要求。

圖4 發(fā)泡聚乙烯的最大加速度-靜應(yīng)力曲線

為了避免撓曲，緩沖墊的最小緩沖面積與緩沖墊厚度應(yīng)符合克斯特納那驗(yàn)公式：Amin＞(1.33T)2，其中T為緩沖墊厚度（cm），Amin為緩沖墊的最小緩沖面積，在本文中即為緩沖墊的可緩沖面積A(cm2）[5]。

因此，Amin=A=106cm2＞(1.33×5.0)2=44.2cm2,由克斯特納那驗(yàn)公式可判定襯墊不會(huì)彎曲。

根據(jù)計(jì)算，進(jìn)行緩沖墊設(shè)計(jì)，基本結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 緩沖墊結(jié)構(gòu)

1.3 外包裝設(shè)計(jì)

1）單個(gè)包裝用瓦楞紙箱設(shè)計(jì)

本次選用B型單瓦楞0201型紙箱，內(nèi)尺寸為300×300×180，根據(jù)紙箱尺寸計(jì)算公式以及0201型紙箱的修正系數(shù)值可得：

B1=3 0 0+6=3 0 6，B2=3 0 0+4=3 0 4， L1=300+6=306，L2=300+6=306，H=180+16=196，J=40，F(xiàn)=B1/2+3=156，P=10，結(jié)構(gòu)如圖6所示，所以瓦楞紙箱單個(gè)包裝件的尺寸為306×304×196。 并根據(jù)企業(yè)標(biāo)識(shí)，對(duì)紙箱外觀進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖7所示，使包裝在保護(hù)產(chǎn)品的同時(shí)，起到宣傳作用。

圖6 紙箱結(jié)構(gòu)圖

圖7 紙箱裝潢圖

2）外包裝木箱設(shè)計(jì)

本文所用的物流外包裝箱是一種采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的插接式膠合板箱，是在鋼邊卡扣箱的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，與鋼邊卡扣箱相比，該連接結(jié)構(gòu)能減小拆卸對(duì)連接件的損害，增加箱子的使用次數(shù)，拆裝也更簡(jiǎn)單，其次，空箱儲(chǔ)運(yùn)時(shí)可拆開節(jié)約空間。

該箱子由四塊側(cè)面板、底板和上蓋板組成，四塊側(cè)面板通過插接結(jié)構(gòu)連接，與底板和蓋板通過舌插連接，結(jié)構(gòu)如圖8所示，插接柱是不銹鋼材質(zhì)，結(jié)構(gòu)如圖9所示，它與木板的連接和鋼帶與木板的連接相同。

圖8 木箱結(jié)構(gòu)

圖9 插接結(jié)構(gòu)

通常鋼邊卡扣箱設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)裝物小于500kg用6mm箱板，大于1000kg時(shí)用12mm箱板，介于兩者之間用8 m m 箱板[6]。本次單個(gè)包裝在木箱中采用3×3×4的堆碼方式，產(chǎn)品的總重量為12×36=436kg，加上緩沖墊和紙箱的重量也不足500kg，但為了安全起見選用8mm厚的箱板。國(guó)內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸采用汽車運(yùn)輸，一般汽車內(nèi)堆高限位2.5m，根據(jù)包裝箱尺寸運(yùn)輸中可堆碼兩層，因此底板和蓋板選用12mm的板材。根據(jù)內(nèi)裝物的數(shù)量，以及操作空間，箱子的內(nèi)尺寸取值為920×920×800，外尺寸為950×950×950。箱子各面板的結(jié)構(gòu)尺寸如表2所示，箱子裝卸堆碼時(shí)采用叉車，因此采用D4型膠合板托盤，方便叉車叉取，托盤的尺寸如表3所示。

表2 箱板尺寸

表3 托盤尺寸

2 結(jié)束語(yǔ)

液力變矩器作為自動(dòng)擋轎車的重要部件之一，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)車輛的要求越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)變矩器行業(yè)的發(fā)展不斷壯大，變矩器產(chǎn)品的流通越來(lái)越頻繁，本文為變矩器的運(yùn)輸包裝提供了一定的方案，為企業(yè)后期變矩器產(chǎn)品的運(yùn)輸包裝提供一定的依據(jù)。

[1] 彭國(guó)勛,運(yùn)輸包裝[M].北京∶印刷工業(yè)出版社,2006.

[2] 孫宏嶺,武文斌,物流包裝實(shí)物[M].北京∶中國(guó)物資出版社,2003.

[3] 劉冰.分體柜式空調(diào)機(jī)的紙質(zhì)緩沖包裝設(shè)計(jì)及其仿真分析[D].江南大學(xué),2012.

[4] 趙榮麗,李克天,何衛(wèi)鋒,陳戊華,鐘彬城.變壓器運(yùn)輸包裝緩沖襯墊設(shè)計(jì)[J].包裝工程,2010,21∶19-22.

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