物流工程与管理
LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT
2020年 第12期第42卷总第318期
设备设施
doi ：10.3969/j.issn. 1674 -4993.2020. 012. 050
专用托盘设计
□张骏，吴健丽
（南京林业大学汽车与交通工程学院，江苏南京210037）
【摘要】随着汽车在中国家庭中逐渐普及，作为必需备件的轮胎需求量大增。由于轮胎自身特性，其给现有物流
体系带来极大难题。究其原因是缺乏专用托盘。在此背景下，设计相关托盘具有现实意义。文中首先分析轮胎物流特 性，在此基础上设计托盘结构，并运用Solid Works 软件分析其受力，论证其可行性。
【关键词】轮胎；专用托盘；受力分析
【中图分类号】U463.341 【文献标识码】A 【文章编号】1674 - 4993(2020)12 - 0166 - 03
Special Pallet Design for Automobile Tire Based on Solid Works Force Analysis
□ ZHANG Jun,Wu Jian - li
(School of Automobile and Traffic Engineering ,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China)
[Abstract] As cars become more common in Chinese homes , demand for tires as an essential spare part has soared. Due to the characteristics of tires,they bring great problems to the existing logistics system. The reason is lack o£ special pallet. In this
context ,the design of relevant pallets has practical significance. This paper firsdy analyzes the logistics characteristics of tires,
designs the pallet structure on this basis , and uses Solid Works software to analyze its force and demonstrate its feasibility.
[Key words] tires ；special trays ；force analysis
汽车轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和 悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，以保证乘客的乘
坐舒适。目前轮胎的主要材质是橡胶，因其特性与一般货物
不同，在存储和运输过程中存在的问题相对较多：运输中，轮 胎之间的摩擦会造成胎侧一定磨损；存储时，库房的温度、湿
度、光照、氧气等都会对轮胎造成化学上的伤害，而其存放方 式、承装物体等则会对轮胎造成物理上的磨损。为了减轻物
流过程中轮胎受损，有效延长轮胎寿命，设计出符合轮胎特性
的专用托盘十分必须。1托盘的概念及种类
物流托盘，又称为夹板，它是一种用来堆放货物、集装货 物、运输和搬运货物时候的作为一个负荷单元的平面活动载 具。主要有平托盘、箱式托盘、柱式托盘、轮式托盘特种专用
托盘等种类。
2汽车轮胎专用托盘设计需求分析2.1轮胎简介
一般的汽车轮胎都是充气式轮胎，充气式轮胎分为两种,
一种是有内胎的轮胎，另一种是无内胎的轮胎。汽车轮胎按
照胎体帘布层结构的不同，还可以分为斜线轮胎和子午线轮 胎，汽车上一般情况下使用的是子午线轮胎。汽车轮胎按照
轮胎内空气压力的不同，又可以分为高压、低压和超低压三种 轮胎，低压轮胎弹性好、接地面积大、断面宽，所以，一般的汽
车都用的是低压胎。汽车轮胎作为被运输的货物，具有不耐 磨、怕压、体积大、重量大的特点，在运输和仓储中采用的托盘 要避免出现这些问题，以保护轮胎。汽车轮胎常见的参数有
胎宽（轮胎厚度与宽度的百分比）、速度标识（汽车轮胎在规 定最大承载荷重的情况下所能行驶的最大速度）、R （轮毂宜
径）和载重系数。
2.2设计需求分析
① 轮胎常用尺寸为15,16,17英寸，要求托盘空间够大,
将轮胎放置其中时不会与其余的轮胎接触，避免碰撞摩擦；
② 普通的汽车轮胎一般是5Tkg，要求托盘强度足够承 受汽车轮胎的重量；
③ 在运输途中能够固定汽车轮胎;④ 在仓库存放时要方便进出；⑤ 运输时方便叉车的插取；⑥ 选材要环保并且可重复使用；
⑦ 能够将轮胎在仓储过程中进行翻转，以保证其整体受
力均衡；
⑧ 托盘在闲置时不能过多的占用仓库的空间。
【收稿日期】2020-08-19
【作者简介】张骏，男，讲师，硕士，研究生，南京林业大学汽车与交通工程学院物流工程系，研究方向：物流系统规划与优化。
吴健丽，本科，南京林业大学汽车与交通工程学院物流工程系，研究方向：物流系统规划与优化。
第12期张骏等：基于Solid Works受力分析的汽车轮胎专用托盘设计167
根据以上分析，可见轮胎专用托盘应该具有足够强度、足
够空间、易存取、可翻转、可叠放等特性，下文将据此进行
设计。
3托盘结构设计
根据上文的特性分析，本文在设计时，对托盘的四周进行
可拆卸的加固和防护，用围栏和挡板的形式将汽车轮胎保护
起来。无作业时就将托盘拆卸放置。托盘底部可以设计镂空
式和封闭式，使得轮胎可以垂直站立放置，不会造成挤压且可
以放置更多的轮胎。此外，为了保证竖直放置的轮胎受力均
匀，不会发生部分部位过度形变，在托盘上设置翻转装置，具
体托盘结构如下图1所示。
图1托盘整体图
①托盘的四周有防护装置，左右是横状的可拆卸木条，用来夹持放置在托盘上的轮胎，前后是木板，可以进行打开和闭合，方便工人将轮胎放置到托盘上，并且也起到一定的夹持的作用，防止轮胎在运输过程中滑动，木板高度是0.5m o
②托盘的底部由两部分木条组成，上面的部分是由稍细一些的木条组成，与轮胎的截面接触，交点大约在轮胎高的四分之一处，对轮胎起一个支撑和夹持的作用，下面的部分是由较粗的长木条组成的第一底部，与地面进行接触，与上部分的木条留有空隙供叉车进行叉取。此款托盘的侧边有转动的手柄，可以将上层的木条进行转动实现汽车轮胎的翻转，以此来保证汽车轮胎的受力均匀，防止在存储过程中发生非弹性形变。如图2所示。
③托盘四周的防护装置中左右竖直的木棍是采用螺旋状的齿纹进行咬合，而横的木棍则是以凹槽的形式卡嵌在其中，因其可拆卸所以在闲置时可以进行堆摞，节省仓储时的空间和成本。
④四周防护措施中前后的挡板均采用活动铁片和螺丝进行固定，当托盘闲置时可以将铁片和螺丝进行拆除，将前后挡板取下。托盘尺寸：长*宽*高:1.2m*lm*1.5m，中间两根横梁木之间的距离是0.45m。木板的厚度是0.04m，底盘距地面的高度是0.16m。挡板的高度是0.6m，宽度是0.8m，厚度是0.02mo
图2转动轮胎的木棍图
4托盘材料选取
在选定托盘材料时，通常首先要考虑因素的是材料的价格和重量，本文决定选用价格相对来说较为便宜、重量相对较轻的木材。市面上常用制作托盘的木材主要有杨木类、硬杂木类（榆木、槐木、桦木、柳木）和松木类，其各自特性和价格如表1和表2所示。
表1托盘主要使用木材特点
材料特点
硬杂木类硬度较大，价格适中，承重性好，小型木材居多
杨木类材质较软，比较不耐用
松木类纹理粗实，木制较硬，多用于精细包装
表2木材行情价格
材质规格价格
松木2m*2.5-5m2600x/m3
桦木2m*2.5-6m2100元/n?
杨木2m*2.5-5m1800jn/m3 *此表数据来自木材行情网
除了以上两个因素外，为了符合绿物流的要求，材料选择还需注意环保。本文所选取的三种木材均是未经过深层次加工的原生木材，用原料直接进行加工，对环境的影响较小，此外，这三种木材均是普通常见的树木，并非名贵木材，不会破坏生态环境的多样性，符合可持续发展，经济适用，可重复使用，经济环保，符合我们设计汽车轮胎专用托盘时经济性的理念。
5托盘受力分析
选定材料为松木，用专业软件Solid Works进行受力分析。受力分析情景是在装载量为6个轮胎均匀分布在托盘，且单个轮胎的重量为沬g。软件分析的参数为托盘变形、托盘应力、托盘受力。托盘变形指的是托盘在受到装载的6个轮胎的重力时，与轮胎各个面所接触的部位的所产生的形变的大小。托盘应力是指托盘在受到装载的6个轮胎的重力所要产
生形变时，托盘的内部产生的对抗轮胎的压力的组织托盘产
168物流工程与管理第42卷
Tol»l Oaforniation
生形变的力。托盘的有限元分析如图3、图4、图5所示。
图3托盘变形
图4托盘应力
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轮胎参数
9M5KM
图5受力
通过有限元分析可得，托盘的应力最大值为0.33305(弹性模量和泊松比选取值分别为16272和0.42)，说明其结构能适应使用需求。
6总结
通过分析研究汽车轮胎的存储现状及其在物流过程中的特殊要求，本文设计了一款四周具有防护装置底部有契合轮胎尺寸、有凹槽的汽车轮胎专用托盘，该托盘采用竖直放置的形式，避免了轮胎互相之间的挤压，同时可以装载更多的轮胎；选取了品质相对来说较好的松木作为托盘的材料，具有很好的承重性和经济性，同时还具有环保性；此外还可以拆卸，便于装卸轮胎，并且节省仓储的空间，节省仓储成本。由于该托盘采用国家标准尺寸制作，且是针对常用规制轮胎，具有显著的推广价值。
[参考文献]
[1]辜勇，郑阳阳，郑澜波，于蒙.托盘共用系统的运行模式与
调度优化[J].物流技术,2019,38(01)：45-52.
[2]彭国勋.托盘与单元包装的智能设计[J].物流技术与应
用，2019(01):112-115.
[3]W.E.费曼.实用新型专利.对大型轮胎进行运输、存储以
及更换的方法[P].中国专利.
[4]孙熙军，吴靖充.托盘行业：升级发展，稳步前行[J]•物流
技术与应用,2019.
[5]沈训乐，刘乘.几种常见缓冲托盘的缓冲材料研究[J].包
装工程,2012,33(1)：46-48.
[6]杨顺根.汽车轮胎基本生产工艺[J].橡胶技术与装备，
2018(21):20-25.
[7]唐英.中国托盘标准体系研究[J].物流技术与应用，
2019,24(02)：122-126.
[8]宋爱华.基于托盘应用状况的托盘结构创意设计[J].包
装工程,2018,39(21)：126-132.
[9]杨菊花，刘林忠，陈光武.一种新型可伸缩调节托盘的设
计与实现[J].包装工程,2016,37(11)：
115-121.
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