一種文物運輸包裝箱及設計方法與流程
2024-04-15 18:14:05
1.本發明屬於文物運輸包裝技術領域，具體涉及一種文物運輸包裝箱及設計方法。
背景技術：
2.隨著經濟全球化的發展，文化發展方面的變化也愈發突出，國家和地區之間的文化交流日趨頻繁。博物館之間的文物展覽、文物合作逐漸加強，實現了博物館資源共享和綜合效益的增加。無論是博物館之間文物交流，亦或是考古文物的運送，都離不開文物安全運輸包裝這個話題。
3.現有的文物運輸包裝方案中存在一些問題，例如普遍採用木質包裝結構，木質包裝結構使用周期短、重複使用率低；被包裝物與結構之間大量填充緩衝材料，不可重複使用浪費資源；包裝過程繁瑣，拆卸以及搬運過程中笨拙、浪費人力。
4.鋼絲繩隔振器是由鋼絲繩纏繞上下夾板組成一種隔振元件，鋼絲繩股之間相互作用產生幹摩擦力，輸入能量不斷被鋼絲繩隔振器通過彈性變形和繩股之間的摩擦運動吸收消耗，達到隔振緩衝的目的。近年來鋼絲繩隔振器在船舶、精密儀器等行業中得到了廣泛應用。
5.本發明專利採用鋼絲繩隔振器提供了一種文物運輸包裝技術方法，考慮文物運輸包裝的全物流場景，對文物運輸進行緩衝結構設計，外包裝箱設計；經過理論分析、有限元仿真和實驗驗證的文物運輸包裝箱及設計方法。
技術實現要素：
6.本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種文物運輸包裝箱及設計方法。
7.本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：
8.一種文物運輸包裝箱設計方法，其特徵在於：所述設計方法的步驟為：
9.s1、文物包裝應用及背景調研；
10.s2、隔振緩衝結構設計；
11.s3、隔振緩衝結構三維模型建模；
12.s4、有限元衝擊與振動仿真分析；
13.s5、仿真分析與試驗測試比對分析；
14.s6、隔振緩衝結構調整確認。
15.2、根據權利要求1所述的文物運輸包裝箱設計方法，其特徵在於：所述步驟s2中隔振緩衝結構設計的具體操作為：
16.(1)隔振緩衝結構的鋼絲繩隔振器採用偶數對稱布置，文物和支承結構的重量均勻分布在隔振器上，採用垂向安裝方式，
17.系統剛度目標值和單個隔振器剛度值相關計算公式如下：
18.k＝(2πfn)2m
[0019][0020]
kd＝k/n
[0021]
其中：m是鋼絲繩隔振器承載的總質量；
[0022]fn
是隔振系統的固有頻率；
[0023]
k是隔振系統剛度；
[0024]
kd是隔振系統剛度；
[0025]
鋼絲繩隔振器的最大變形量，最大衝擊剛度值和最大靜載值均可由產品的技術參數查出，衝擊速度v、最小變形量d
min
和最大衝擊剛度ks計算公式如下：
[0026][0027][0028][0029]
其中：at是預估文物允許的最大加速度值；
[0030]
g是重力加速度；
[0031]
w是單個隔振器承載載荷；
[0032]
(2)文物隨形緩衝材料設計，通過設計經驗公式計算出緩衝材料的最小厚度，採用局部緩衝方案制定緩衝襯墊的尺寸。
[0033]
一種文物運輸包裝箱，其特徵在於：包括底圍板、端板、頂蓋及側板，所述底圍板合圍成包裝箱底座，所述端板、頂蓋及側板合圍成包裝箱蓋，所述包裝箱底座與包裝箱蓋通過搭扣鎖緊，所述包裝箱蓋上設置有視窗，所述包裝箱底座內設置有隔振緩衝結構，所述隔振緩衝結構包括固定鋼支架a、固定鋼支架b、隔振器、旋轉鋼支架及活動鋁合金l支架，所述固定支架a與固定支架b通過螺栓與隔振器連接；所述旋轉鋼支架通過旋轉軸與固定支架b連接實現旋轉，所述旋轉鋼支架與固定支架b通過搭扣鎖緊，所述旋轉鋼支架與固定支架a之間設有兩根液壓撐杆，所述活動鋁合金l支架通過搭扣與旋轉鋼支架固定，文物固定在活動鋁合金l支架上；所述隔振器包括上隔振板、下隔振板及隔振彈簧，所述上隔振板與下隔振板之間安裝所述隔振彈簧。
[0034]
而且，所述包裝箱底座上設置有叉車插孔。
[0035]
而且，所述活動鋁合金l支架上設置有文物固定緩衝襯墊及隨行緩衝襯墊。
[0036]
本發明的優點和有益效果為：
[0037]
1、本發明的文物運輸包裝箱及設計方法，適用性高，可應對不同體積和重量的文物進行包裝運輸。
[0038]
2、本發明的文物運輸包裝箱及設計方法，採用二級隔振結構，整體緩衝隔振效果明顯，能夠保證文物在裝箱、拆箱和運輸全流程中的安全。
[0039]
3、文物運輸包裝箱及設計方法，包裝結構和外箱均可循環使用，降低了文物包裝成本；且外箱具有快拆、易操作的特點，裝箱和拆箱過程節省人力成本。
附圖說明
[0040]
圖1為本發明包裝箱的結構示意圖；
[0041]
圖2為本發明隔振緩衝結構示意圖；
[0042]
圖3為本發明隔振器結構示意圖；
[0043]
圖4為本發明隔振緩衝結構抬起狀態示意圖；
[0044]
圖5為本發明樣品幅值20g、11ms半正弦波衝擊有限元仿真應力雲圖；
[0045]
圖6為本發明樣品幅值20g、11ms半正弦波衝擊實驗測試結果圖。
[0046]
附圖標記說明
[0047]
1-底圍板、2-端板、3-頂蓋、4-搭扣、5-側板、6-視窗、7-叉車插孔、8-固定鋼支架a、9-隔振器、10-固定鋼支架b、11-旋轉軸、12-旋轉鋼支架、13-活動鋁合金l支架、14-固定緩衝襯墊、15-文物、16-隨形緩衝襯墊、17-液壓撐杆、18-上隔振板、19-下隔振板、20-隔振彈簧。
具體實施方式
[0048]
下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。
[0049]
一種文物運輸包裝箱設計方法，其創新之處在於：所述設計方法的步驟為：
[0050]
s1、文物包裝應用及背景調研；
[0051]
s2、隔振緩衝結構設計；
[0052]
s3、隔振緩衝結構三維模型建模；
[0053]
s4、有限元衝擊與振動仿真分析；
[0054]
s5、仿真分析與試驗測試比對分析；
[0055]
s6、隔振緩衝結構調整確認。
[0056]
隔振緩衝結構設計的具體操作為：
[0057]
(1)隔振緩衝結構的鋼絲繩隔振器採用偶數對稱布置，文物和支承結構的重量均勻分布在隔振器上，採用垂向安裝方式，
[0058]
系統剛度目標值和單個隔振器剛度值相關計算公式如下：
[0059]
k＝(2πfn)2m
[0060][0061]
kd＝k/n
[0062]
其中：m是鋼絲繩隔振器承載的總質量；
[0063]fn
是隔振系統的固有頻率；
[0064]
k是隔振系統剛度；
[0065]
kd是隔振系統剛度；
[0066]
鋼絲繩隔振器的最大變形量，最大衝擊剛度值和最大靜載值均可由產品的技術參數查出，衝擊速度v、最小變形量d
min
和最大衝擊剛度ks計算公式如下：
[0067]
[0068][0069][0070]
其中：at是預估文物允許的最大加速度值；
[0071]
g是重力加速度；
[0072]
w是單個隔振器承載載荷；
[0073]
(2)文物隨形緩衝材料設計，通過設計經驗公式計算出緩衝材料的最小厚度，採用局部緩衝方案制定緩衝襯墊的尺寸。
[0074]
以某兩種不同型號的鋼絲繩隔振器為例，根據產品具體技術參數運算本發明的選型技術路線，可能明顯看出型號b實際變形量滿足最大變形量要求，通過最大衝擊剛度超過技術參數的衝及剛度值，達到隔振緩衝的目的。
[0075][0076]
幅值20g、11ms半正弦波衝擊的應力雲圖，兵馬俑應力最大值位置出現在臀部小於材料的屈服強度，滿足設計要求。如圖5所示，樣品實驗測試結果如圖6所示，圖6中1表示活動鋁合金l支架背板加速度響應曲線；2表示兵馬俑臀部位置加速度響應曲線；3表示活動鋁合金l支架底板加速度響應曲線。
[0077][0078]
同時對比不同衝擊幅值和振動的理論計算、有限元仿真和實驗測試結果可知，振動傳遞率穩定在0.55以下，達到了隔振緩衝的目的，符合技術方案設計要求。
[0079]
一種文物運輸包裝箱，其創新之處在於：包括底圍板1、端板2、頂蓋3及側板5，所述底圍板1合圍成包裝箱底座，所述端板2、頂蓋3及側板5合圍成包裝箱蓋，所述包裝箱底座與包裝箱蓋通過搭扣4鎖緊，所述包裝箱蓋上設置有視窗6，所述包裝箱底座上設置有叉車插孔7，所述包裝箱底座內設置有隔振緩衝結構，所述隔振緩衝結構包括固定鋼支架a8、固定鋼支架b10、隔振器9、旋轉鋼支架12及活動鋁合金l支架13，所述固定支架a8與固定支架b10通過螺栓與隔振器9連接；所述旋轉鋼支架12通過旋轉軸11與固定支架b10連接實現旋轉，
所述旋轉鋼支架12與固定支架b10通過搭扣4鎖緊，所述旋轉鋼支架12與固定支架a8之間設有兩根液壓撐杆17，所述活動鋁合金l支架13通過搭扣4與旋轉鋼支架12固定，文物15固定在活動鋁合金l支架13上；所述隔振器9包括上隔振板18、下隔振板19及隔振彈簧20，所述上隔振板18與下隔振板19之間安裝所述隔振彈簧20；所述活動鋁合金l支架上設置有文物固定緩衝襯墊14及隨行緩衝襯墊16。
[0080]
儘管為說明目的公開了本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發明及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發明的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。