三片罐的结构设计与计算

　　一、金属罐的结构设计

　　（一）三片罐的结构设计与计算

　　1．罐形及规格

　　三片罐中最常用的罐形是圆形罐（竖圆罐、平圆罐），此外还有方形罐、椭圆形罐、梯形罐等异形罐（图4－3－114）。在罐形的选择上应综合考虑包装要求和成本等因素。圆形罐在所有的罐形容器中是制造最容易、用料最省、容积最大的，但外形无特色。异形罐造型独特，但制造较困难，用料及成本较大。从最经济化原则考虑在设计中应尽量选用圆形罐，在有特殊要求的情况下才选异形罐。

 　　罐的规格，即罐容器的规格尺寸。对于通用三片罐可以根据标准的规格系列来确定。对于有特殊要求的或特殊形状的罐类容器，可以根据实际需要确定其规格。三片罐规格尺寸的确定过程为：

 　　（1）根据被包装物的包装要求确定罐形；

 　　（2）根据被包装物的包装量计算所需容量，并以被包装物的填装率（约85％～95％）来核算罐容； 　　        （3）最后根据计算结果选定罐的规格尺寸。 　　通用开顶金属圆罐规格尺寸见表4－3－30，工业用薄钢板圆罐规格尺寸见表4－3－31；易开盖三片罐规格尺寸见表4－3－32。

表4－3－30　　通用圆罐规格尺寸（GB／10785－89）

注：各种罐型的外高允许有±0．3mm公差；有加强筋的大型罐外高允许有±1mm公差；直径52．3～83．5的罐内径允许有±0．1mm公差，直径98．9～153．4的罐内径允许有±0．2mm公差。

表4－3－31　　工业用薄板圆罐规格尺寸（GB／T15170－94）mm

表4－3－32 易开盖三片罐规格尺寸（GB／T17590－98）

　　 ①罐体内径仅为工艺长寸。 [NextPage] 二、金属罐的结构设计　　（一）三片罐的结构设计与计算 　　2．罐身 （1） 罐向接缝。由前述三片罐加工工艺方法可知，不同的工艺方法形成的罐身接缝也不相同，共有4种接缝结构形式，见图4－3－132。

图4－3－132　罐身接缝剖面图
a．锡焊法；b．粘接压合法；c．电阻焊接法；d．粘接层合法 　　（2）切角与切缺。切角是将罐身板一端切去的上下两角，而另一端切制出的两个锐角即为切缺，目的是在罐身两端钩合后，钢板重叠量减少，便于翻边及封罐。切角的结构及尺寸见图4－3－133a，切缺的结构见图4－3－133b，切角和切缺的深度为2．1～2．5mm，随罐径增大而增大，允许偏差为±0．15mm，见表4－3－33

表4－3－33　　切角、切缺深度与偏差

　　（3）端折（成钩）。端折的目的就是为了使罐身的两端能够钩合，其结构及尺寸见图4－3－134。成钩要求罐身两端成钩与罐身成相反的35°～45°，且两端成钩宽度一致，成钩的宽度为2．3～2．8mm，随罐径增大而增大，允许偏差为±0．15mm。

图4－3－133　切角与切缺规格及结构尺寸
a．切角结构；b．切缺结构 　　（4）接缝结构。罐身板两端成钩相互钩合后，通过踏平机利用机械压力将钩踏平，形成罐身接缝结构。踏平后的接缝结构见图4－3－135（压接罐和锡焊罐接缝结构）。　　踏平后接缝尺寸标准为： 　　接缝宽度b2．9～3．4mm（随罐径增大而增大） 　　接缝厚度t4tb＋e（mm）；其中，tb是罐身板厚度；e是修正系数，一般取≤0．2mm。 　　叠接缺口深度h0．5±0．1mm。 　　电阻焊形成的接缝结构见图4－3－136。

图4－3－134　成钩结构

图4－3－135　接缝成型结构 [NextPage] 　　接缝结构尺寸标准为： 　　接缝宽度b0．6～1．0mm（随罐径增大而增大）；　　接缝厚度h≤1．4tb，其中，tb是罐身板厚度（mm）。

图4－3－136　电阻焊接缝结构　　（5）罐身刚性圈。当罐身直径较大时，为了提高刚性，可在其圆周方向滚压刚性圈，如图4－3－137所示。同时在纵向接缝处预压出预压筋，以便而后滚压刚性圈。　　（6）翻边。罐身上下边缘向外翻出的部分即为翻边，其目的是与罐盖或罐底做卷边密封。圆罐翻边结构见图4－3－138a，方罐翻边结构见图4－3－138b，它们的结构尺寸见表4－3－34。

表4－3－34　　普通三片罐罐身翻边结构尺寸

罐身角度β4°

图4－3－137　刚性圈
a．甲种刚性圈；b．乙种刚性圈

图4－3－138　罐身口部翻边结构
a．圆罐；b．方形罐 　　 （7）罐身坏板尺寸计算。以圆罐为例，罐身坏板尺寸计算公式为：

L＝π（d＋tb）＋W＋K△　　　　　　（4－3－35） 　　式中d———罐内径，mm； 　　　　L———罐身坏板长度，mm； 　　　　tb———罐身坏板厚度，mm；　　　　K△———修正系数，mm； 　　　　W———罐身翻边总宽度，mm。

H＝h＋（3～3．5）＋K△　　　　　（4－3－36） 　　式中H———罐身坏板宽度，mm； 　　　　h———罐的外高，mm。 　　罐身坏板长度尺寸偏差为±0．25mm；罐身坏板宽度尺寸偏差为±0．1mm，切斜误差不得超过0．25％。 　　对于电阻焊罐，其坏板长度按式（4－3－35）计算时W＝0，K△一般取0．6～1．6mm。 　　对大型圆罐，设计刚性圈时，按式（4－3－36）计算的坏板宽度应适当加大些。 [NextPage] 　　（8）罐身坏板厚度。一般金属罐容器所用板材厚度在0．15～0．50mm之间，选择原则是罐身直径大取大些，罐身直径小取小些。对于食品罐和其它压力容器则应根据罐内压力大小及材料的许用应力来确定，罐身板材厚度的计算公式为：

tb＝Pd／2［σ］　　　　　　（4－3－37） 　　式中P———罐内压力，MPa；　　d———罐内径，cm； 　　［σ］———罐材的许用应力，MPa；　　tp———罐身板材厚度，cm。 二、金属罐的结构设计 　　（一）三片罐的结构设计与计算　　3．罐盖和罐底 　　（1）膨胀圈纹。罐盖或罐底的膨胀圈纹结构见图4－3－139。其结构一般为一、二道外凸筋和若干级30°的环状斜坡构成，圈纹形状视罐盖或罐底的直径而定，可按表4－3－35选取。 　　罐盖与罐底的膨胀圈纹可增加罐盖（底）的机械强度；凭借膨胀圈的伸缩性可避免环境温度的变化引起罐卷边的破坏，保证密封性。

表4－3－35　　圆罐盖（底）膨胀圈纹结构形状

　　（2）翻边。罐盖（底）外缘翻边向内弯曲形成的边钩将与罐身的翻边做卷边密封。一般罐盖（底）外缘翻边的形状和尺寸见图4－3－140和表4－3－36，三片易开盖罐翻边的形状和主要尺寸见图4－3－141和表4－3－37。

图4－3－139　罐盖或罐底的膨胀圈纹结构
注：R≈20t；H＝0．25B；r≥2t；R0≥25mm

图4－3－140　圆罐盖（底）边缘翻边的形状

图4－3－141　三片易开盖罐翻边的形状

表4－3－36　　一般罐（底）盖翻边尺寸，mm

表4－3－37 　三片易开盖罐翻边主要尺寸（GB／T17590－98）mm

[NextPage]

（3）罐盖（底）坏板尺寸计算。圆罐罐盖（底）坏板尺寸计算公式为：

D1＝D＋KD1　　　　　（4－3－38） 　　式中D1———罐盖（底）坏板计算直径，mm； 　　D———罐内径，mm； 　　KD1———修正系数。　　KD1值的选取与罐内径尺寸、设备条件、钢板及胶膜厚度有关，具体可参照表4－3－38选取。

表4－3－38　　罐盖（底）计算尺寸修正系数KD1，mm

　　二、金属罐的结构设计 　　（一）三片罐的结构设计与计算 　　4．二重卷边 　　二重卷边是三片罐罐身与罐盖（底）相互卷合构成的密封形式，也是目前唯一的一种封口形式。它的结构由相互钩合的二层罐身材料和二层罐盖（底）材料及嵌入它们之间的密封胶构成。其结构见图4－3－142。

图4－3－142　二重卷边结构
1—罐盖（底）；2—罐身 　　（1）卷边厚度（T）。卷边厚度T是指卷边外部测得的垂直于卷边叠层的最大尺寸。其计算公式如下：

T＝3tc＋2tb＋∑g　　　　　　（4－3－39） 　　式中tc———罐盖（底）坏板厚度，mm； 　　　　tb———罐身坏板厚度，mm；　　　　∑g———层间间隙之和，约为0．15～0．25mm。 　　卷边厚度T受卷边轮封卷压力影响，一般压力大T值小，压力小则T值大。 　　（2）卷边宽度（W）。卷边宽度是指从卷边外部测得的平行于卷边叠层的最大尺寸。其计算公式如下：

W＝2．6tc＋BH＋Lc　　　　　　（4－3－40） 　　式中BH———身钩长度，mm； 　　　　Lc———身钩空隙，mm，要求越小越好。　　卷边宽度大小还受压辊沟槽的形状、卷封压力及下托盘推力等因素影响。且身钩长度BH对罐的影响较大，一般来说，BH值小，容易产生渗漏现象，BH值太大则容易产生垂边，故身钩长度BH必需适中。 　　（3）埋头度（C）。埋头度是指卷边项部至盖平面的距离，它一般由上压头凸缘厚度决定，即：

C＝W＋α　　　　　　（4－3－41） 　　式中W———卷边宽度，mm； 　　　　α———修正系数，一般为0．15～0．30mm。 　　（4）罐身身钩长度（BH）。罐身身钩长度是指罐身翻边向内弯曲成钩状的长度。其值为1．8～2．2mm。 　　（5）罐盖盖钩长度（CH）。罐盖盖钩长度是指罐盖圆边翻向卷边内部弯曲部分的长度。盖钩长度取决于头道压辊沟槽的形状，其值与身钩基本一致。　　（6）叠接长度（OL）。叠接长度是指二重卷边成型后，卷边内部盖钩与身钩相互叠接的长度。其计算公式如下：

OL＝BH＋DH＋1．1tc－W　　　　　　（4－3－42） 　　式中BH———身钩尺寸，mm； 　　　　CH———盖钩尺寸，mm； 　　　　tc———罐盖（底）坏板厚度，mm； 　　　　W———卷边宽度，mm。（7）叠接率（KOL）。叠接率是表示卷边内部钩盖与身钩相互叠接的程度。其计算公式如下：

KOL＝｛OL／［W－（2．6tc＋1．1tb）］｝×100％　　　　　　（4－3－43） 　　式中KOL———叠接率，％；　　　　OL———叠接长度，mm； 　　　　W———卷边宽度，mm； 　　　　tc———罐盖（底）坏板厚度，mm。 　　对圆罐，要求KOL＞50％。

来自: 中国金包网