田源
集裝箱指具有一定強度、剛度和規(guī)格的專供運輸周轉(zhuǎn)使用的大型裝貨容器。目前,集裝箱產(chǎn)品已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,并廣泛應(yīng)用于水路、公路、鐵路、航空等多式聯(lián)運物流系統(tǒng)。我國是世界上最大的集裝箱生產(chǎn)基地,標(biāo)準(zhǔn)干貨集裝箱產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的95%以上。干貨集裝箱的主要原材料是鋼材,具有強度大、結(jié)構(gòu)牢、焊接性和水密性良好的特點。為保證集裝箱的水密性,在制造集裝箱時需要在箱內(nèi)四周和一些隱蔽部位(如底架與木底板之間)使用密封膠進行密封,以免在集裝箱運輸或清洗過程中出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象。鋼質(zhì)干貨集裝箱底架主要由底側(cè)梁、底橫梁、叉槽焊接而成。在一般情況下,底橫梁與叉槽保持在同一個平面上,以便在裝配木底板后不留間隙。底側(cè)梁分為單C形底側(cè)梁和雙Z形底側(cè)梁。本文重點論述雙Z形底側(cè)梁結(jié)構(gòu)底架與木底板的裝配間隙對密封膠耗量的影響,以期為集裝箱制造企業(yè)降低生產(chǎn)成本提供參考。
1 集裝箱底側(cè)梁成型尺寸對其與木底板裝配間隙的影響
底側(cè)梁主要采用羅拉成型工藝,通過板材冷彎加工和塑形最終達到預(yù)期效果。由于羅拉工藝和設(shè)備的因素,一般底側(cè)梁實際成型效果與圖紙理論設(shè)計有一定差異,導(dǎo)致在裝配底側(cè)梁與木底板時會出現(xiàn)一定間隙,而間隙的大小是影響密封膠耗量的直接因素。
1.1 底側(cè)梁成型狀況對裝配間隙的影響
根據(jù)圖紙的規(guī)范要求,底側(cè)梁與木底板的裝配間隙如圖1所示。理論上,成型理想的底側(cè)梁與木底板裝配后,兩者的間隙為4.00mm,間隙截面積為79.82mm2。
根據(jù)生產(chǎn)情況,按照實際工藝要求設(shè)計的底側(cè)梁與木底板的裝配間隙如圖2所示。在工藝上成型理想的底側(cè)梁與木底板裝配后,兩者的間隙為2.00mm,間隙截面積為45.82mm2。
可見,依據(jù)圖紙設(shè)計與依據(jù)實際工藝設(shè)計的底側(cè)梁與木底板的裝配間隙相差2mm。為分析需要,增加底側(cè)梁與木底板裝配間隙為3mm的情況,間隙截面積為62.82mm2(見圖3)。
1.2 理想狀態(tài)下底側(cè)梁成型圓弧半徑對裝配間隙的影響
上文主要從底側(cè)梁與木底板裝配間隙的角度來分析,下文從底側(cè)梁成型圓弧半徑變化的角度來分析。設(shè)定底側(cè)梁成型所能達到的理想狀態(tài),其與木底板裝配后形成的上表面圓弧半徑為及。
由圖4可見,當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm,底側(cè)梁羅拉成型圓弧半徑為11.50mm時,間隙截面積為49.95mm2。
由圖5可見,當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm,底側(cè)梁成型圓弧半徑為12.50mm時,間隙截面積為54.79mm2。
由圖6可見,當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm,底側(cè)梁成型圓弧半徑為13.50mm時,間隙截面積為60.33mm2。
1.3 實際生產(chǎn)中底側(cè)梁成型角度對裝配間隙的影響
如圖7所示,根據(jù)生產(chǎn)中的實際測繪,當(dāng)?shù)讉?cè)梁成型角度為93°,成型圓弧半徑為11.50mm,底側(cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm時,間隙截面積為61.88mm2。
然而,在實際生產(chǎn)中,底側(cè)梁成型角度受材料影響會發(fā)生變化。如圖8所示,經(jīng)實際測繪,當(dāng)?shù)讉?cè)梁成型角度為92°,成型圓弧半徑為11.50mm,底側(cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm時,間隙截面積為60.52mm2。
如圖9所示,經(jīng)實際測繪,當(dāng)?shù)讉?cè)梁成型角度為91°,成型圓弧半徑為11.50mm,底側(cè)梁與木底板的裝配間隙為2.00mm時,間隙截面積為59.21mm2。
2 集裝箱底側(cè)梁與木底板裝配間隙的影響因素
2.1 間隙大小對間隙截面積的影響
比較圖1與圖2可以發(fā)現(xiàn),通過工藝調(diào)整,當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板裝配間隙減小2.00mm時,間隙截面積減小79.82mm2-45.82mm2=34.00mm2,縮小比例為42.6%。比較圖2與圖3可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙減小1.00mm時,間隙截面積減小62.82mm2-45.82mm2=17.00mm2,縮小比例為27.1%。由此可見,底側(cè)梁與木底板的裝配間隙每變化1.00mm,間隙截面積的變化值達17.00mm2,變化值較大。
2.2 成型圓弧半徑對間隙截面積的影響
比較圖2與圖4可以看出,在底側(cè)梁成型圓弧半徑增加1.00mm,底側(cè)梁與木底板裝配間隙不變的情況下,間隙截面積增加49.95mm2-45.82mm2=4.13mm2,增加比例為9.0%。比較圖4與圖5可以看出,在底側(cè)梁成型圓弧半徑增加1.00mm,底側(cè)梁與木底板裝配間隙不變的情況下,間隙截面積增加54.79mm2-49.95mm2=4.84mm2,增加比例為9.7%。比較圖5與圖6可以看出,在底側(cè)梁成型圓弧半徑增加1.00mm,底側(cè)梁與木底板裝配間隙不變的情況下,間隙截面積增加60.33mm2—54.79mm2=5.54mm2,增加比例為10.1%。由此可見,當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙不變時,底側(cè)梁成型圓弧半徑每變化1.00mm,間隙截面積的變化比例在9%~10%之間。
2.3 實際成型角度對間隙截面積的影響
比較圖2與圖7可以看出,實際裝配狀態(tài)下底側(cè)梁裝配間隙截面積比工藝設(shè)計理想狀態(tài)下的裝配間隙截面積增加61.88mm2-45.82mm2=16.06mm2,增加比例為35.1%。比較圖4與圖9可以看出,底側(cè)梁實際成型角度增加1°,底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積增加59.21mm2-49.95mm2=9.26mm2,增加比例為18.5%。比較圖4與圖8可以看出,底側(cè)梁實際成型角度增加2°,底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積增加60.52mm2-49.95mm2=10.57mm2,增加比例為21.2%。比較圖4與圖7可以看出,底側(cè)梁實際成型角度增加3°,底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積增加61.88mm2-49.95mm2=11.93mm2,增加比例為23.9%。由此可見:當(dāng)?shù)讉?cè)梁與木底板的裝配間隙不變時,底側(cè)梁成型角度每變化1°,間隙截面積的變化比例在2%~3%之間,對裝配間隙截面積的影響較??;但在壓型角柱與成型圓弧半徑共同變化的情況下,底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積的變化則較大(從圖2與圖7的比較中可以看出累計變化比例達到35.1%)。
3 集裝箱底側(cè)梁與木底板不同裝配狀態(tài)下的密封膠耗量
依據(jù)圖2,理想羅拉工藝壓型和裝配狀態(tài)下的理論密封膠耗量為45.82mm2×l626mL/100mm2=745mL。依據(jù)圖7,實際施工狀態(tài)(非理想作業(yè)環(huán)境)下的理論密封膠耗量為61.88mm2×1626mL/100mm2=1006mL。
根據(jù)實際施工經(jīng)驗及數(shù)據(jù)追蹤,理想作業(yè)環(huán)境下箱內(nèi)底板四周的密封膠耗量約2.5支(每支容量約310mL),合310mL/支×2.5支×98%=760mL(98%為密封膠的利用率),與理想羅拉工藝壓型和裝配狀態(tài)下的理論密封膠耗量僅差760mL-745mL=15mL,誤差為2%。這說明理想羅拉工藝壓型和裝配狀態(tài)下的密封膠耗量與實際情況比較符合。
根據(jù)實際施工經(jīng)驗及數(shù)據(jù)追蹤,非理想作業(yè)環(huán)境下箱內(nèi)底板四周的密封膠耗量為3~5支,合911~1519mL??梢姡抢硐胱鳂I(yè)環(huán)境下密封膠耗量理論值也在經(jīng)驗值范圍內(nèi),但經(jīng)驗值變化幅度大,這是多種因素(包括木底板寬度偏窄、底架寬度偏寬、底側(cè)梁壓型角度和圓弧半徑偏大、密封膠種類和質(zhì)量差異以及作業(yè)人員的施工技能差異等)影響下的結(jié)果。對于異常情況的精確影響度,目前尚缺乏足夠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)分析。
4 結(jié)束語
綜上所述:集裝箱底側(cè)梁成型角度和圓弧半徑的變化對底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積的影響最大,但因底側(cè)梁成型角度和圓弧半徑是漸變因素,在一定周期內(nèi),底側(cè)梁與木底板裝配間隙截面積不會發(fā)生突變,即密封膠耗量不會發(fā)生突變;底側(cè)梁與木底板裝配間隙增加1.00mm,間隙截面積增加37%;底側(cè)梁與木底板裝配間隙大小對間隙截面積的影響是線性的,可控性較好。需要說明的是:上述計算均建立在純理論的基礎(chǔ)之上,在實際施工過程中,由于密封膠的流動性較差,實際縫隙填充率并非100%,并且隨著間隙的增大,實際填充率會呈非線性增加(根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)間隙超過4.00mm時,填充率會顯著增加);另外,水性密封膠的流動性較強,黏度較低,填充率會隨著間隙的增大而顯著增加,根據(jù)施工經(jīng)驗,水性密封膠單箱耗量比氯丁膠增加0.5~1.0支。