[发明专利]一种柱状空气垫缓冲包装设计方法

摘要

本发明公开了一种柱状空气垫缓冲包装设计方法，其特征在于依据产品的尺寸、重量和脆值等产品特性，首先确定柱状空气垫的宽度和气室长度，引入最大等效应力的概念，并依据跌落过程中最大冲击加速度与产品脆值的关系，通过计算确定柱状空气垫的最大等效应力，忽略跌落过程中空气温度变化和柱状空气垫薄膜材料的弹性变形，利用空气静力学理论，建立了缓冲系数与柱状空气垫在厚度方向应变的数学关系。优点：简化了设计流程，降低了计算难度，提高了缓冲设计效率。 1

主权项

1.一种柱状空气垫缓冲包装设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，测量直柱体产品跌落面的等效长度L_p和等效宽度W_p或测量直柱体产品的高度H_p和直径D_p，测量直柱体产品质量m；

步骤2，确定柱状空气垫气室长度L，气柱袋宽度W，当包装直柱体产品时，取L＝W_p、W＝L_p或取L＝H_p、W＝D_p；

步骤3，确定柱状空气垫的最大等效应力σ_me，产品所受的冲击加速度G_m最大不能超过产品脆值G_c，柱状空气垫收到的最大等效应力为由G_m≤G_c得，要保证产品在跌落过程中不破损，柱状空气垫受的等效应力必须满足：

其中，g为重力加速度，

以产品位于破损与不破损临界状态时进行计算，允许作用在气柱袋上的最大等效应力为：

步骤4，针对柱状空气垫缓冲包装设计的已知条件，分为两种情况进行设计：

第一种：气室厚度一定，求最佳充气气压，

(1)计算柱状空气垫缓冲性能需要满足的条件，当包装件从一定高度跌落下来，由产品安全条件，得

其中，C为柱状空气垫缓冲系数，H为产品跌落高度，D为气室厚度，

以产品位于破损与不破损临界状态时进行计算，柱状空气垫的缓冲系数最大为

(2)依据计算出的缓冲系数求解柱状空气垫对应的应变，忽略压缩过程中的气体温度变化，由克拉伯龙方程得，作用在柱状空气垫上的压力与气柱袋厚度方向变形之间的关系表示为：

π为圆周率，

其中，F为作用在柱状空气垫上的压力，x为柱状空气垫气室厚度压缩变形量，P₀为气室充气压力，

由缓冲系数的计算公式得，缓冲系数与应变满足：

σ_e表示等效应力，

求解方程，计算出柱状空气垫缓冲系数为C时柱状空气垫对应的应变ε，或者利用近似计算公式获得相应的应变ε，

(3)利用应力、应变和气室压力之间的关系计算适合的充气压力，计算公式为

设计的充气压力不大于P₀，则满足缓冲要求；

第二种：充气压力一定，设计最小气室厚度，

(1)依据步骤3计算的最大等效应力σ_me，计算此时气柱袋的应变，计算公式为

(2)依据应变计算缓冲系数为

(3)依据产品脆值、产品跌落高度和柱状空气垫缓冲系数，计算气室厚度为

气柱袋气室厚度不小于D，则满足缓冲要求。

2.根据权利要求1所述的一种柱状空气垫缓冲包装设计方法，其特征在于，所述直柱体产品是长方体产品或者圆柱体产品。