電子槍在運輸過程中的破損特性

摘要：電子槍是一種不規(guī)則、易破損、多材質(zhì)的電子產(chǎn)品，在流通的過程中由于受到?jīng)_擊、振動等作用易發(fā)生破損。本文通過機械沖擊和振動實驗，研究分析電子槍的破損特性，為電子槍的緩沖包裝設(shè)計提供了基本數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：電子槍，跌落沖擊，振動，破損

1、引言

物流的重要環(huán)節(jié)是運輸，在運輸過程中商品不僅發(fā)生空間位移，同時還要保證商品的使用價值。沖擊和振動是包裝件在流通過程中經(jīng)常受到的兩種主要的力學(xué)類環(huán)境，對包裝件造成的破損危害較大，為了減少包裝件在運輸過程中的破損率，就包裝產(chǎn)品本身來說，在沖擊和振動作用下研究其破損模式有利于緩沖包裝的設(shè)計。

近年來由于工業(yè)化程度的提高，技術(shù)手段不斷更新，各種產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜且更加精密，一個完整的獨立系統(tǒng)，往往由數(shù)千個零部件以及數(shù)萬電子元器件所組成。如果系統(tǒng)在運行中，由于外部環(huán)境改變而造成損壞或電子元器件連接處的脫落，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)部分功能的喪失，重則造成整個系統(tǒng)功能的癱瘓，將造成不可預(yù)期的嚴(yán)重后果[1]。所以出廠前必須進(jìn)行運輸模擬實驗，以防產(chǎn)品在運輸過程中遭受外力作用而破損。

目前我國由于包裝不善等原因造成商品經(jīng)濟損失的價值每年仍有140億元之巨。其中因運輸包裝不當(dāng)發(fā)生在運輸過程的損失占80%左右[2]。由于我國的路面狀況較差、鐵路接縫不夠緊密、發(fā)動機振動較大、車輛避振性能較差、船舶機械性能不夠，包裝件在流通過程中受到的沖擊和振動能量較大，其發(fā)生損壞的潛在危險性較高[3]。電子產(chǎn)品屬于精密的工業(yè)產(chǎn)品，怕碰撞和擠壓等外力的威脅。包裝本身要能抵抗外力，防止包裝物或產(chǎn)品的變形；還能有效抑制運輸、搬運過程中的振動和摩擦。防震包裝的目的是運輸、裝卸過程中，當(dāng)存在振動、沖擊等外力作用時，保護(hù)被包裝產(chǎn)品的性能和形態(tài)。所以在包裝動力學(xué)中，緩沖減振抗沖擊包裝設(shè)計很受關(guān)注。

本文主要以電子槍（圖1）為例。電子槍是一種不規(guī)則、易破損、多材質(zhì)的電子產(chǎn)品，其外形呈細(xì)長多段管型結(jié)構(gòu)，但形狀不規(guī)則、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件由多種材料（不銹鋼、玻璃、鎳等）制造，金屬薄片采用點焊連接。其基本結(jié)構(gòu)按其結(jié)構(gòu)特征劃分為4段（圖2），第1段排氣管，第2段管腳，第3段固定玻桿、會聚帽，第4段焊接于會聚帽上的4個彈簧片。

由于電子槍中的金屬薄片點焊連接結(jié)構(gòu)在運輸物流過程中受到車輛、路面的沖擊、振動作用容易損壞[4-5]。所以模擬電子槍在運輸過程中所受的外力（主要是外部沖擊作用和振動作用）來分析電子槍的破損特性，為其運輸及包裝提供理論依據(jù)是很有必要的。

2、電子槍破損特性的研究

2.1 電子槍沖擊破損特性的研究

在產(chǎn)品運輸過程中，機械沖擊現(xiàn)象是可能經(jīng)常發(fā)生的。按照力學(xué)概念，所謂沖擊是指機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在受到瞬態(tài)外部激勵時其力、位移、速度或加速度發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象。實踐證明，機械沖擊現(xiàn)象是造成包裝內(nèi)裝物即產(chǎn)品受損的一個重要因素。在商品裝卸作業(yè)和運輸操作過程中，機械沖擊現(xiàn)象最有可能發(fā)生。

（1）實驗原理：跌落實驗的實驗原理是按預(yù)定的狀態(tài)將實驗樣品用夾具固定在實驗臺上，用預(yù)定的沖擊脈沖波形對實驗樣品進(jìn)行實驗強度逐漸增強的沖擊實驗，直至產(chǎn)品破損。實驗樣品做的是自由落體運動，這樣來模擬運輸包裝件的跌落情況。進(jìn)行跌落實驗時，提起實驗品至預(yù)定高度，然后突然釋放，使其按預(yù)定的高度自由落下，與沖擊臺面形成沖擊。根據(jù)實驗的要求，完成了一系列的跌落后，檢查實驗樣品的完好程度。本次實驗的測試系統(tǒng)由跌落實驗機和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。

（2）實驗方案

電子槍的固定方式：

a.底部支撐，電子槍水平放置，夾持在左部。

b.底部支撐，電子槍水平放置，夾持在中部

c.底部支撐，電子槍水平放置，夾持在右部

傳感器固定方式：3個傳感器分別固定于玻桿左、中、右位置。1個固定于沖擊臺面。同時檢測4路信號。

跌落高度：從30cm起跌落，跌落一次臺面升高5cm直到電子槍破損（每次時間間隔較長，不屬于連續(xù)跌落沖擊情況）。

沖擊持續(xù)時間：2～4ms

2.2電子槍振動破損特性的研究

（1）實驗原理：采用變頻實驗對電子槍進(jìn)行振動實驗，評定產(chǎn)品在變頻振動或共振情況下的強度。實驗時將產(chǎn)品固定在振動臺上，讓振動臺在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，以一定的掃頻速率進(jìn)行掃頻振動。本次實驗所采用的振動系統(tǒng)由電動振動系統(tǒng)、振動控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)自動采集與處理系統(tǒng)組成。

（2）實驗方案：振動實驗方案與沖擊實驗方案相同。

3、小結(jié)

本文實驗方案中電子槍的夾持方式只列舉了3種，在實驗過程中，還研究了電子槍底部懸空夾持、沖擊作用時間加長等不同因素對其的破損影響。

觀察實驗結(jié)果：電子槍破損不僅和夾持方式、沖擊作用時間有關(guān)，還與電子槍本身結(jié)構(gòu)有關(guān)。

（1）在沖擊實驗中，電子槍破損的部位多集中在排氣管、黑瓷片、白瓷片處。破損形式主要包括：排氣管下沉或上翹、白瓷片中部斷裂、黑色瓷片斷裂、瓷片角部破裂掉落、玻桿小凸臺破裂。

（2）在振動實驗中，電子槍無破損情況。

（3）電子槍的運輸包裝應(yīng)著重考慮破損部位的防護(hù)。

本文通過實驗研究電子槍的跌落沖擊與振動破損特性，為電子槍運輸防護(hù)包裝設(shè)計提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 于君，王洋，焦新泉，秦麗.基于沖擊振動信號的響應(yīng)譜分析研究[J].包裝工程.2008.29（9）：1-3

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