包装系统振动理论

《包装系统振动理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章包装产品系统的振动理论学科名称:包装工程主讲教师:郭彦峰包装产品系统的振动力学模型单自由线性系统的强迫振动多自由度线性系统的振动一般粘性阻尼多自由度线性系统的响应多自由度线性系统振动的近似解法非线性振动简介GB2298《机械振动冲击名词术语》将振动定义为“机械系统中运动量的振荡现象”。振荡指“相对给定的参考系，一个随时间变化的量值与其平均值相比，时大时小交替变化的现象”。机械振动指具有质量和弹性的物体或系统在其平衡位置附近作来回往复运动的过程，如车辆振动系统、船舶振动系统、运输物流过程中包装产品系统、印刷机械振动系统等。包装产品系统由产品、缓冲衬垫、包装箱

2、等三个部分组成的一个适应运输物流环境（过程）、保护产品安全运输的机械系统。一、工程实例第一节包装产品系统的振动力学模型例1、空调机包装卡车人力车包装车间成品仓库铁路货站铁路终点货栈商店商店叉车电瓶车标准路面货车堆6层卡车混放混放堆18层放4周堆6层放3天堆8层放2天例2、电子枪包装（FMB361E1Z—64cmPF电子枪）电子枪主要用于电视机、加速器、电镜、示波器、电子显微镜、电子探针显微分析仪、微聚焦X2射线管等电子束器件中，是它们极其重要的心脏部件。（1）电子枪破损形式电子枪的材料主要为玻璃和薄片金属，形状不规则，金属多为点焊连接，在流通过程中由于振动、冲击

3、、压力等环境载荷作用容易造成产品损坏，其破损形式主要为：固定玻杆断裂电极的供电线路发生相互粘连短路管脚弯曲整只电子枪的轴向弯曲变形等。（2）电子枪对缓冲包装要求a.电子枪为易损的不规则产品，要求缓冲衬垫具有很好的加工制造性能，并且尺寸稳定性强。b.电子枪结构为长轴状，要求枪身保持较高平行度，杜绝发生滑动、挤压、弯曲、扭转等变形，缓冲衬垫应适当考虑多个接触面，保证受力均匀。c.电子枪的排气管为玻璃材质，很易破碎，缓冲衬垫的结构应避免其与外界接触，造成损坏。d.电极的供电线路易发生相互粘连而造成短路，在设计缓冲衬垫时使电极部位不与衬垫或外界接触。e.管脚的材质较软，

4、容易弯曲，使缓冲衬垫的主受力面不要集中在管脚上。f.考虑电子枪包装应便于库存盘点、集合装卸等流通作业，因此，在设计内包装时应考虑电子枪在缓冲结构上的布局排列、摆放数目等因素。（3）电子枪包装方法瓦楞纸板托架结构包装防护方案纸浆模塑衬垫结构包装防护方案发泡聚乙烯衬垫结构包装防护方案包装防护方案1:瓦楞纸板托架结构包装防护方案包装防护方案2:纸浆模塑衬垫结构包装防护方案3:发泡聚乙烯衬垫结构二、三类振动问题包装产品系统的振动问题可用输入、系统、输出之间的关系框图描述，外部载荷（激励，输入）作用于包装产品（系统）使之产生振动响应（或输出）。包装产品系统输入输出激励响应

5、三类振动问题已知激励、系统求响应（第一类问题：动力分析）。这是工程中最基本和最常见的问题，主要任务是验算结构、产品在工作状态的动力响应、变形、位移、应力是否满足预定要求。已知输入、输出求系统（第二类问题：系统识别）。它包括物理参数识别和模态参数识别。物理参数识别获取系统的物理参数，如质量、刚度及阻尼系数。模态参数识别获取系统的模态参数，如系统的固有频率、振型、阻尼比等。系统识别是振动的第一种逆问题，振动力学是它的基础理论。已知系统、输出求输入（第三类问题：环境预测）。这是振动的第二种逆问题。例如，为了避免包装产品在公路运输中破损，需要估计运输环境，为产品设计可靠

6、而有效的振动防护包装。12341234(a)(b)图2-1产品包装系统结构示意图1、包装箱2、缓冲衬垫3、产品4、易损件三、振动力学模型最简单的模型是单自由度线性系统（图2-2）力学模型：把产品假定为质量均匀的刚体，且具有一个自由度；忽略包装箱质量和弹性；不计缓冲材料或衬垫的质量，并把缓冲材料或衬垫视为具有粘性阻尼的弹性体；由惯性元件（m）、阻尼元件（c）、弹性元件（k）所组成集中参数系统。u(t)kcmx(t)图2-2单自由度线性系统力学模型u(t)：外部位移激励，x(t)：产品位移在运输物流过程中，产品上灵敏或脆弱的部件最容易发生破损，这种部件称之为易损件。

7、需要分析易损件的响应而无需计入包装箱的质量时，可采用两自由度线性系统（图2-3）描述，产品只含有一个易损件。若包装产品含有几个易损件，可采用多自由度线性系统描述（图2-4）。描述运输过程中包装产品的重叠放置的振动力学模型很复杂，可采用多自由度线性系统描述（图2-5）。图2-3两自由度线性系统力学模型c1k1m1c2k2m2图2-4三自由度线性系统力学模型图2-5包装产品重叠放置时的力学模型c3k3m3c1k1m1c2k2m2c1k1m1c2k2m2cn-1kn-1cnknmn-1mn四、动力学方程建立方法1、牛顿第二定律对质点的标量形式：对力学体系的标量形式：R

8、—约束力向量：F—主动力