液力变矩器的运输包装设计

王 冬，任工昌

WANG Dong1, REN Gong-chang2

（1.陕西科技大学 设计与艺术学院，西安 710021；2.陕西科技大学 机电工程学院，西安 710021）

0 引言

液力变矩器是以液体为工作介质的扭矩变换器，是自动变速器三大组成之一，广泛应用在自动挡轿车、工程机械和载重汽车上。液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似，基本结构如图1所示。随着汽车性能的发展与改善，自动挡车辆越来越多，因此对变矩器的需求量也不断增加。某企业引进国外先进技术与机器，筹建自动化生产线，后期产品的产量将会增加，产品的流通量也相应增大，因此对变矩器产品的包装规划与设计将成为企业亟待解决的问题之一。

图1 变矩器结构图

本文以该企业生产的一种小汽车用钣金冲焊型液力变矩器为研究对象。变矩器重12kg，尺寸结构如图2所示。变矩器泵轮毂部分与外界相通，为了防止异物进入工作腔影响产品正常工作，在运输过程中要对泵轮毂进行密封，本次选用红色塑料保护帽，结构如图3所示。其次变矩器是钢板冲压而成，长时间储运容易生锈，根据防锈设计标准，本次选用VCI气象防锈袋。

图2 变矩器尺寸结构图

图3 泵轮毂保护帽结构图

1 缓冲包装设计

变矩器的缓冲包装设计可以选用多种材料，如泡沫塑料、蜂窝纸板等，但根据各种缓冲材料的特性对比表，以及缓冲包装设计理论的发展[1,2]，本次选用密度为0.012g/cm2的EPE作为缓冲材料。

1.1 产品脆值

脆值是描述产品承受外界载荷作用后临界破损状态的一个度量值，用于评价产品在流通环境下耐损坏的能力。产品脆值的确定一般有试验法、经验估算法、类比法等，本文通过经验估算法和类比法来确定变矩器的脆值。通过对包装件在流通环境中实测的大量现场数据的数理统计分析，估算产品脆值有如下经验公式[1]。

其中GC是包装间能经受的最大加速度(g)，W是被包装物的重量（kg），a、b是经验参数，有三种数据：

强烈冲击：a=801，b=0.704；

中等冲击：a=203，b=0.306；

较弱冲击：a=53.2，b=0.100。

以中等冲击为例，取a=203，b=0.306带入公式GC=aW-b进行计算可得，变矩器的脆值：GC=95

其次由于加工技术的差异，国内生产的产品一般脆值较小[3]，运用类比法，结合表1，各国对同类产品的脆值测试标准，取产品的脆值为100。

表1 各类产品G值测试标准

1.2 缓冲垫设计计算

根据变矩器的外形尺寸，变矩器罩轮壳一侧的可缓冲面积为连接块儿的缓冲面积与罩轮壳上凸起的Φ（60～80）圆环的面积之和A1，泵轮一侧的可缓冲面积可近似为Φ（62～85）圆环面积A2。

因此，上下两边的可缓冲面积A近似相等，等于106cm2。

综上所述，变矩器的缓冲垫设计参数为：变矩器质量为12kg，脆值为100，可缓冲面积为106cm2，由文献[1]中装卸环境与跌落高度表，可知变矩器的跌落高度为60[1]。

发泡聚乙烯在跌落高度为60时的最大加速度-静应力曲线[4]如图4所示。

根据静应力公式：

坐标σs=0.1N，与坐标G=100g的交点位于t=5.0cm偏上一点；

根据缓冲垫最大压缩变形量计算公式Xm=(2mgH/k)1/2，其中缓冲垫弹性系数可求得Xm=2H/Gm=2×60/100=1.2(cm)；所以缓冲垫上圆孔深度：T=30+12=42mm，结合产品结构综合考虑缓冲垫的厚度t=50mm＞42mm，可满足穿底要求。

图4 发泡聚乙烯的最大加速度-静应力曲线

为了避免挠曲，缓冲垫的最小缓冲面积与缓冲垫厚度应符合克斯特纳那验公式：Amin＞(1.33T)2，其中T为缓冲垫厚度（cm），Amin为缓冲垫的最小缓冲面积，在本文中即为缓冲垫的可缓冲面积A(cm2）[5]。

因此，Amin=A=106cm2＞(1.33×5.0)2=44.2cm2,由克斯特纳那验公式可判定衬垫不会弯曲。

根据计算，进行缓冲垫设计，基本结构如图5所示。

图5 缓冲垫结构

1.3 外包装设计

1）单个包装用瓦楞纸箱设计

本次选用B型单瓦楞0201型纸箱，内尺寸为300×300×180，根据纸箱尺寸计算公式以及0201型纸箱的修正系数值可得：

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=B1/2+3=156，P=10，结构如图6所示，所以瓦楞纸箱单个包装件的尺寸为306×304×196。 并根据企业标识，对纸箱外观进行设计，如图7所示，使包装在保护产品的同时，起到宣传作用。

图6 纸箱结构图

图7 纸箱装潢图

2）外包装木箱设计

本文所用的物流外包装箱是一种采用简单结构的插接式胶合板箱，是在钢边卡扣箱的基础进行设计的，与钢边卡扣箱相比，该连接结构能减小拆卸对连接件的损害，增加箱子的使用次数，拆装也更简单，其次，空箱储运时可拆开节约空间。

该箱子由四块侧面板、底板和上盖板组成，四块侧面板通过插接结构连接，与底板和盖板通过舌插连接，结构如图8所示，插接柱是不锈钢材质，结构如图9所示，它与木板的连接和钢带与木板的连接相同。

图8 木箱结构

图9 插接结构

通常钢边卡扣箱设计时，内装物小于500kg用6mm箱板，大于1000kg时用12mm箱板，介于两者之间用8 m m 箱板[6]。本次单个包装在木箱中采用3×3×4的堆码方式，产品的总重量为12×36=436kg，加上缓冲垫和纸箱的重量也不足500kg，但为了安全起见选用8mm厚的箱板。国内点对点运输采用汽车运输，一般汽车内堆高限位2.5m，根据包装箱尺寸运输中可堆码两层，因此底板和盖板选用12mm的板材。根据内装物的数量，以及操作空间，箱子的内尺寸取值为920×920×800，外尺寸为950×950×950。箱子各面板的结构尺寸如表2所示，箱子装卸堆码时采用叉车，因此采用D4型胶合板托盘，方便叉车叉取，托盘的尺寸如表3所示。

表2 箱板尺寸

表3 托盘尺寸

2 结束语

液力变矩器作为自动挡轿车的重要部件之一，随着汽车行业的发展，人们对车辆的要求越来越高，国内变矩器行业的发展不断壮大，变矩器产品的流通越来越频繁，本文为变矩器的运输包装提供了一定的方案，为企业后期变矩器产品的运输包装提供一定的依据。

[1] 彭国勋,运输包装[M].北京∶印刷工业出版社,2006.

[2] 孙宏岭,武文斌,物流包装实物[M].北京∶中国物资出版社,2003.

[3] 刘冰.分体柜式空调机的纸质缓冲包装设计及其仿真分析[D].江南大学,2012.

[4] 赵荣丽,李克天,何卫锋,陈戊华,钟彬城.变压器运输包装缓冲衬垫设计[J].包装工程,2010,21∶19-22.

[5] 张书彬,陈文朗.电饭锅的蜂窝纸板缓冲包装设计[J].包装工程,2007,08∶121-122.

[6] 舒祖菊,王宝霞,何敏丽,袁艳,葛先平.蝶阀的运输包装设计[J].包装工程,2010,17∶10-12.