水果卡车运输模拟振动的研究

　　为防止水果卡车运输过程中的振动损伤,需要对水果实施各种缓冲包装。流通过程中水果的缓冲包装必须适度,包装不足会使产品产生损伤,影响其商品价值,包装过度会造成资源材料浪费,成本上升。适度的缓冲包装,可以确保水果运输的安全,降低包装成本,节省材料资源。通过模拟运输振动试验,是开发或改进缓冲包装、解决水果运输振动损伤的有效途径。

　　本研究的目的,通过对水果运输过程中的振动损伤进行定量理论分析,研究水果运输模拟振动试验的振动频率、振动加速度、振动时间等参数的确定方法,为解决水果运输的振动损伤作基础研究。

　　1　运输模拟振动试验的目的

　　为验证新开发缓冲包装的性能,或对已有缓冲包装进行改进,都需要进行模拟振动试验,或在实际运输条件下进行验证。

　　在实际运输条件下对缓冲包装进行验证时:需要大量的试验材料;难于在现场对水果的振动损伤进行判定;需要较多的人员;运输环境条件的变化(如卡车承载重量、行驶状态、路面状况等),直接影响试验结果。

　　为解决上述诸多问题,将实际运输条件下的各种影响因素在试验室内再现,通过模拟运输振动试验,是改善运输技术、提高效率的有效方法。运输模拟振动试验,是以实际运输时水果振动产生的损伤,通过振动装置给予等价再现,进行模拟振动试验前,需要考虑如下3个方面:

　　a.以简单的稳定振动,作为模拟试验的振动方法;

　　b.为尽量减少供试材料的消耗,确定模拟振动试验水果的最小包装单位;

　　c.为提高单位时间内的振动次数和数据的再现性,确定缩短模拟振动时间的试验方法。

　　2　水果运输振动损伤的定量

　　2.1　Palmgren-Miner理论[1]

　　根据Palmgren-Miner理论,水果运输时所受到的振动力即使是较小,作用一次不足以使水果产生振动损伤,但往复多次作用也会使水果产生损伤,即疲劳损伤。Palmgren-Miner理论原本是在金属材料领域,用来分析金属材料寿命与振动关系的,国外已从70年代中后期开始将其用于水果运输振动损伤的定量研究[2]。

　　根据Palmgren-Miner理论,在应力S的作用下,水果运输经n次振动后,其损伤度D定义为:

式中:N为在应力S的作用下,水果振动至失去商品性(损伤)时的振动次数。

　　D< 1时,表示水果的振动损伤未达到使其失去商品性;D≥1时,表示水果的振动损伤已达到或完全使其失去商品性。

　　2.2　S-N曲线[3]

　　水果运输过程中的耐振性,可以用图1所示的S-N曲线表示。在S-N曲线上,N表示水果振动至失去商品性时的振动次数;S表示作用于水果的应力,但在实际运输过程中,因应力不易于直接测定,因此,用与应力S成一定比例关系的加速度值G表示。