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纸包装容器测试技术下

时间:2021-08-18 来源网站:蚌埠化工机械网

纸包装容器测试技术(下)

7. 刚度测试方法

纸箱刚度是纸箱抵抗变形的能力,纸箱受压缩载荷或装满物品后,侧面刚度不足很容易变形甚至破裂。而纸箱的刚度主要取决于箱板纸的挺度。

①抗弯刚度

根据力学的定义,抗弯刚度为弹性模量与截面惯矩的乘积(EI),可以用弯曲的方法求得,如图11所示。

惯矩I是由截面几何性质所决定的,只要截面形状一定,I总是可以计算出来的,因此弹性模量E可以根据I、P、L、d由公式得出。

箱纸板弹性模量的求法很多,归纳有以下几种:

a. 利用应力应变法

E=σ/ε...............(4)

因为纸板的弹性和塑性范围不易区分,受塑性的影响,这种方法求得的结果不太准确。

b. 利用弯曲的方法

如上所述

这种方法应用广泛,方法简单而实用。

c. 共振法

利用此方法是对于细长的试样进行激振,使其产生共振,根据共振频率求弹性系数。这种方法是利用材料内部的声音传播速度与弹性模量的关系求得弹性模量,如下式

式中:

f ——共振频率;

l——试样有效长度;

ρ——材料密度;

A——试样截面积;

K——弹性常数。$分页符$

②纸板挺度测试方法

挺度是指在一定条件下弯曲38mm宽的纸板至15°角时的弯矩,单位为(N.m)。挺度是纸箱刚度的重要性能指标,目前国内外测试方法很多,主要有以下三种:其一是柯拉克(Clak)挺度测定法,以试样受自重作用的弯曲程度表示,主要用于纸张;其二是葛莱(Gurlcg)或挺度测定法,以弯曲试样至一定程度,用力毫克表示。主要用于纸张;其三是泰伯(Taber)式挺度测定法,以弯曲38mm宽的试样至15°角时的弯矩(g.cm)表示,主要用于纸板挺度的测量。

对于普通纸板挺度的测量,泰伯式仪器具有操作方便、计算简单的特点,并在国际上已日趋标准化,它已列入我国的测试标准。其仪器结构原理示意图如图12所示。

①工作原理

仪器的工作原理是根据挺度的概念及采用力矩对转轴中心平衡原理设计的。当角度盘转动时,小辊开始运动,纸夹装在摆上,摆亦随之而动。两个方向不同、大小不等的力作用在一个旋转中心,如图13所示,F和N两力对旋转中心平衡。

OA=R,加重铊转动半径;

OK=r,小辊给试样弯曲力矩的作用半径。

仪器未开动之前试样没有受弯曲力矩作用,摆由于砝码重力的作用处于垂直位置。当开动仪器转盘时,角度盘顺时针方向转动,试样开始受弯曲力矩作用,随同圆辊同向弯曲,由于试样的耐弯曲刚度作用,纸夹和重铊转到图中OA位置,小辊转到OK位置时停车,此时组成了一个平衡力系。

即F.r=N.R

∵N=W.sina

∴F.r=R.W.sina

根据挺度的定义,当α=15°时,M=F.r,即是试样的挺度:

S=R.w.sina................(6)

这就是挺度的原理公式。

泰伯式挺度仪试样的挺度值与纸条宽度有关,仪器设计时把试样纸条宽度1cm作为标准宽度。当α=15°做为测量常数,即在摆上加9.8×10-2 N砝码,取宽度为1cm的试样进行测定,当α=15°时所需的力矩,即为试样的标准挺度。仪器的刻度就是按标准挺度条件计算的,计算按正弦函数关系。

但在实际测量时允许在15~40mm范围内切取纸样,砝码重量也可以根据试样挺度强弱确定,分别为0.49 N、0.98 N、1.96N。在这种情况下,测定的数值需要经过换算,即换算成标准挺度表示,考虑宽度的影响将原式(6)乘一个宽度系数。

式中B1、B2分别为试样的标准宽度和实际宽度。

换算方法:

式中:G--指针读数;K--砝码系数。

对于0.098N、0.49N、0.98N的砝码,K分别为1、5、10。

②试验步骤及结果计算

先将仪器调节至水平,再调节角度盘,使摆的中心刻度、角度盘的零点及负荷盘零点重合;然后调整灵敏度,当测定范围为0~9.8×10-3J时,移动摆至15°角,然后放松,这时摆的自由摆动不得少于20次;角度盘转速用秒表及角变尺测定,要求在200±20度/min;力度盘指示精度用专用杠杆测定,相对应的数值误差应小于3%(国外资料为5%)。

a.切取长70±1mm,宽38.0±0.1mm的试样,纵横向各不少于5条。

b.将试样的一端垂直地夹于固定夹上,试样的另一端插于仪器下面的两小辊之间,然后用固定螺丝把试样固定,注意要使试样与摆的中心刻线重合。用小辊调距装置把试样和两小辊之间的距离之和调节成0.33±0.05mm。

c.按试样的不同挺度,通过更换重铊选择测定范围,使试样在负荷度盘上所测定的读数在20~70之间,打开开关,弯曲试样至摆的中心线与角度盘上的15°刻线重合时(如试样挺度过大或弯曲至15°角时折裂,可弯曲至7.5°角,测定结果乘2可得出一个近似值,要在报告中注明)立即关闭开关,记下摆的中心线所指的负荷度盘读数,精确至半个分度。上述操作分别向左右方向进行,即分别测定试样向正面弯曲和反面弯曲15°角时的读数。

d. 挺度S(J)按下式计算:

S=G.R................(10)

式中:G--向正反面弯曲试样至15°角时的读数平均值(指针读数J);

R--所用测定范围的换算系数。

R值见表1

每一包装单位中,从取出的不同式样上切取纵横向各5条进行测定,分别以纵横向所有测定值的算术平均值、最大值和最小值作为测定结果。

来源:中国包装标准网

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