搜索结果: GB/T 22437.1-2018, GB/T22437.1-2018, GBT 22437.1-2018, GBT22437.1-2018
| 标准编号 | GB/T 22437.1-2018 (GB/T22437.1-2018) | | 中文名称 | 起重机 载荷与载荷组合的设计原则 第1部分：总则 | | 英文名称 | Cranes -- Design principles for loads and load combinations -- Part 1: General | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J80 | | 国际标准分类 | 53.020.20 | | 字数估计 | 46,482 | | 发布日期 | 2018-05-14 | | 实施日期 | 2018-12-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 22437.1-2008 | | 起草单位 | 太原科技大学、北京起重运输机械设计研究院有限公司 | | 归口单位 | 全国起重机械标准化技术委员会(SAC/TC 227) | | 标准依据 | 国家标准公告2018年第6号 | | 提出机构 | 中国机械工业联合会 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 22437.1-2018
Cranes--Design principles for loads and load combinations--Part 1: General
ICS 53.020.20
J80
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 22437.1-2008
起重机 载荷与载荷组合的设计原则
第1部分:总则
Part1:General
(ISO 8686-1:2012,IDT)
2018-05-14发布
2018-12-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号 1
5 总则 2
5.1 一般原则 2
5.2 结构设计或能力验算的两种常用方法 3
5.3 载荷估算 3
5.4 载荷类别 3
6 载荷与适用系数 4
6.1 常规载荷 4
6.2 偶然载荷 8
6.3 特殊载荷 8
6.4 其他载荷 11
7 载荷组合的选择原则 12
7.1 基本考虑 12
7.2 在安装、拆卸和运输过程中的载荷组合 15
7.3 表3的应用 15
7.4 验证刚体稳定性的分项安全系数 17
附录A(规范性附录) 许用应力设计法和极限状态设计法的应用 19
附录B(资料性附录) 动力系数ϕi应用的一般注释 21
附录C(资料性附录) 在轨道上运行的起重机械估算系数ϕ4值的模型示例 22
附录D(资料性附录) 确定由加速度产生的载荷示例 26
附录E(资料性附录) 偏斜引起的载荷(水平侧向力)分析方法示例 34
附录F(资料性附录) 起升驱动类型图示 39
参考文献 42
前言
GB/T 22437《起重机 载荷与载荷组合的设计原则》分为5个部分:
---第1部分:总则;
---第2部分:流动式起重机;
---第3部分:塔式起重机;
---第4部分:臂架起重机;
---第5部分:桥式和门式起重机。
本部分为GB/T 22437的第1部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 22437.1-2008《起重机 载荷与载荷组合的设计原则》,与 GB/T 22437.1-
2008相比主要技术变化如下:
---将“分项载荷系数”修改为“分项安全系数”(见第4章表1,2008年版的第4章表1);
---增加了有效载荷意外丧失所引起的动力效应系数ϕ9(见第4章表1);
---将“将本部分应用于相同操作与环境条件下作业的不同类型起重机时,应寻求失效的等效抗
力”的规定从第1章调整到第5章(见5.1,2008年版的第1章);
---在极限状态法中增加了“若将本部分与ISO 20332结合使用,则极限状态法为首要必备的二阶
方法”的规定(见5.2);
---将载荷类型从第6章调整到第5章(见第5章,2008年版的第6章);
---将“起升总载荷离开地面时”修改为“起升有效载荷离开地面时”(见6.1.1,2008年版的6.1.1);
---修改了ϕ2 的计算公式及相应数表(见6.1.2.1.1,2008年版的6.1.2.1和6.1.2.2);
---增加了“轮轴平行度的准确性”的表述(见6.2.2);
---增加了“对于试验载荷的验证计算,应考虑最小级别风速5.42m/s”的表述(见6.3.2);
---增加了“有效载荷意外丧失引起的载荷”(见6.3.5);
---增加了“起重机或起重机零部件的质量”(见7.3.7);
---增加了“对结构计算有利或不利的质量”(见7.3.7.1);
---增加了“起重机质量的分项安全系数”(见7.3.7.2);
---增加了“起重机质量的安全系数”(见7.3.7.3);
---增加了“适用于由位移引起载荷的分项安全系数”(见7.3.8);
---增加了“验证刚体稳定性的分项安全系数”及相应数表(见7.4);
本部分使用翻译法等同采用ISO 8686-1:2012《起重机 载荷与载荷组合的设计原则 第1部分:
总则》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 5905-2011 起重机 试验规范和程序(ISO 4310:2009,IDT)
---GB/T 6974(所有部分) 起重机 术语 [ISO 4306(所有部分)]
---GB/T 30024-2013 起重机 金属结构能力验证(ISO 20332:2008,IDT)
本部分做了下列编辑性修改:
---将正文与附录中的公式进行了统一编号;
---对附录C中C.2.4系数ξ和系数α之间关系公式进行了取绝对值的修改。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国起重机械标准化技术委员会(SAC/TC227)归口。
本部分负责起草单位:太原科技大学、北京起重运输机械设计研究院有限公司。
本部分参加起草单位:中联重科股份有限公司、江西工埠机械有限责任公司、法兰泰克重工股份有
限公司、河南省矿山起重机有限公司、上海市机械施工集团有限公司。
本部分主要起草人:徐格宁、董青、张培、戚其松、任会礼、喻林、金红萍、任海涛、陈晓明。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 22437.1-2008。
起重机 载荷与载荷组合的设计原则
第1部分:总则
1 范围
GB/T 22437的本部分规定了各种载荷计算的通用方法和选择载荷组合的一般原则,其目的是为
了验证ISO 4306-1所定义的各类起重机金属结构及机械零部件的承载能力。
本方法以刚体动力分析及弹性静力分析为基础,但也允许使用经理论和实践证明具有相同效能的、
更先进的(计算或试验)方法估算载荷与载荷组合的效应和动力载荷系数值。
本部分有两种不同用途:
a) 为不同类型起重机械制订更专用的标准,提供参数值的通用形式、内容及范围。
b) 在设计者、制造者与购买者之间为没有专用标准的起重机械就载荷与载荷组合达成协议提供
一个框架。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
ISO 4302 起重机 风载荷估算(Cranes-Windloadassessment)
3 术语和定义
ISO 4306界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
载荷 loadorloads
以力、位移或温度形式从外部或内部作用,致使起重机金属结构或机械部件产生应力。
3.2
动力分析 analysis
< 刚体 >对假定为非弹性元件组成系统模型作运动和内力的研究。
3.3
动力分析 analysis
< 弹性体 >对假定为弹性元件组成系统模型作相关弹性位移、运动和内力的研究。
4 符号
本部分采用的主要符号见表1。
表1 主要符号
符 号 说 明 参考本部分有关内容
ϕi 反映动力效应的动力载荷系数 多处
ϕ1 作用在起重机械质量上的反映起升重力效应的起升冲击系数 6.1.1,表3
ϕ2 起升地面载荷的起升动载系数 6.1.2.1,表3
ϕ3 反映部分载荷突然卸载的动力效应的突然卸载冲击系数 6.1.2.2,表3
ϕ4 反映在不平坦路面上运行的动力效应的运行冲击系数 6.1.3.2,表3
ϕ5 由于起重机驱动机构加速引起的加(减)速动载系数 6.1.4,6.3.6,表3
ϕ6 反映动载试验载荷的起升动载系数 6.3.2,表3
ϕ7 反映同缓冲器碰撞引起的弹性效应的缓冲器碰撞弹性效应系数 6.3.3
ϕ9 有效载荷意外丧失所引起的动力效应系数 6.3.5,表3
α 用于确定ϕ1值的专用符号 6.1.1
HC1~HC4 规定的起重机械起升状态级别 6.1.2.1.2~6.1.2.1.4
β2 规定的起升状态级别系数 6.1.2.1.1~6.1.2.1.2,6.1.2.1.5
β3 用于确定ϕ3值的专用符号 6.1.2.2
vh 稳定的起升速度,单位为 m/s 6.1.2.1.3(表2b)
Fx,Fx2,Fx4 缓冲力 6.3.3
γf 用于计算许用应力的安全系数 7.3.2
γp 分项安全系数 7.3.3,表3,7.3.7.2,7.3.8,A.3
γm 抗力系数 表3,附录A
γn 高危险度系数 7.3.6,附录A
m 有效载荷质量 6.1.2.2
mH 总载荷的质量 6.1.2.1.1,6.3.1
ηm=mH-ΔmH 悬挂在起重机械上的剩余部分(吊具)质量 6.3.1
注:附录中使用的更多符号,将在附录中给出定义。
5 总则
5.1 一般原则
按照本部分进行能力计算验证的目的是为了采用数学方法确认该起重机在按照制造厂说明书作业
时的实际承载能力。
防止失效(如屈服、弹性失稳或疲劳)验证的基础是核算载荷在起重机结构件和机械部件中引起的
计算应力是否小于相应的计算强度。
失效验证对抗倾覆稳定性也是必要的,抗倾覆稳定性由载荷引起的倾覆计算力矩与由起重机械所
具有的抗倾覆计算力矩之比来确定。此外,为确保起重机械的稳定性和/或避免起重机械及其局部部件
意外移动,例如起重臂变幅绳、固定拉索的意外脱开卸载或起重机械的意外滑动,还应对某些力做出
限制。
应当考虑机械和结构系统的实际与理论几何形状之间差别的影响(例如公差及基础下沉等产生的
影响)。由于这种影响可能会引起的应力超过规定的极限值,因此在进行起重机承载能力验算时应给予
考虑。
将本部分应用于相同操作与环境条件下作业的不同类型起重机时,应寻求失效的等效抗力。
5.2 结构设计或能力验算的两种常用方法
a) 许用应力法 它是由组合载荷产生的设计应力与由构件类型或检验条件所确定的许用应力进
行对比。许用应力的确定是以使用经验为基础,并考虑防止由于屈服、弹性失稳或疲劳引起失
效的裕度。
b) 极限状态法 它是用分项安全系数将组合前的各项载荷放大,并与屈服或弹性失稳所规定的
极限状态进行对比。各载荷的分项安全系数是建立在出现的概率和所能确定的载荷精度基础
上的。极限状态值是由构件标准强度折减后的强度值组成,以反映构件强度及几何参数的统
计偏差。
若将本部分与ISO 20332结合使用,则极限状态法为首要必备的二阶方法。
附录A给出了应用两种方法更为详细的说明。
5.3 载荷估算
为计算载荷作用引起的应力,应选用适当的起重机模型。根据本部分的规定,引起随时间变化载荷
效应(内力)的各种载荷,根据经验、试验或计算均应按等效静载荷进行估算。可以采用刚体动力分析方
法,选用一些动力系数估算模拟弹性系统响应所需的各个力。也可选择进行弹性动力学分析或现场测
试,但为了反映操作的平稳程度,需要考虑起重机司机实际操作的因素。
无论是许用应力法还是极限状态法,在考虑稳定性和位移时,载荷、载荷组合、动力载荷系数都应在
经验的基础上考虑其他相关标准进行设定,或者在试验或统计数据的基础上加以设定。本部分所使用
的参数均被认为是可确定的。
如某种载荷不可能出现(例如作用在室内工作起重机上的风载荷),则应在承载能力验算中略去不
计。同理,由下述情况引起的载荷也应略去:
a) 起重机械说明书中禁止的条件;
b) 起重机械设计中未提供的特性;
c) 起重机械设计中防止或禁止的条件。
如果采用概率的方法验算承载能力,应当表明相应的条件,特别是可接受的失效概率。
5.4 载荷类别
第6章给出了载荷及承载能力验算中用于确定载荷效应的动力载荷系数ϕi的取值范围。
注:符合动力载荷系数取值范围的特定类型起重机械(见前言)的具体数值,可在本标准的其他部分查找。
作用在起重机上的载荷分为常规载荷、偶然载荷、特殊载荷及其他载荷。当各类载荷与所考虑的起
重机相关或与其使用相关时,才予以考虑。
a) 常规载荷发生在正常工作中,在防止屈服、弹性失稳、疲劳失效的能力验算中应予考虑。它们
是由重力和驱动机构、制动器作用在起重机与起升载荷质量上的加速度或减速度以及各种位
移引起的载荷。
b) 偶然载荷及效应较少发生,在疲劳估算中不予考虑。它们包括由工作状态风,雪、冰、温度变
化以及偏斜运行引起的载荷。
c) 特殊载荷及其效应很少发生,在疲劳估算中也不予考虑。它们包括由试验、非工作状态风,缓
冲力和倾翻、意外停机、传动件失效以及起重机械基础外部激励引起的载荷。
d) 其他载荷包括安装和拆卸载荷以及平台和通道上的载荷。
载荷所属类别并不是载荷重要性或关键性的标志。例如安装和拆卸载荷虽然处于最后一种类型,
但因为相当多的事故发生在装拆作业阶段,应当给予特别的注意。
附录B对系数ϕi的应用给出一般注释。
6 载荷与适用系数
6.1 常规载荷
6.1.1 作用在起重机械质量上的起升重力效应
起重机械的质量,应包括在运转时始终处在起重机械固定位置上的某些部件,而有效载荷除外(见
6.1.2)。对于某些起重机械或某些应用情况,可能需要叠加上由于物料结壳的质量,例如煤或类似粉末
粘结在起重机械及其零件上的情况。
起重机械质量产生的重力应乘以起升冲击系数ϕ1,此处ϕ1=1±α,0≤α≤0.1,采用这种方法是考
虑了起升有效载荷离开地面时对起重机械金属结构产生的振动激励。为了反映振动脉冲效应范围的上
下限,该系数通常采用上下两个限值。
起升冲击系数ϕ1可应用于起重机械结构及其支撑的设计中。在某些情况下,为了寻求构件和部件
的最危险载荷,应运用系数的上下两个限值。
附录B对系数ϕi的应用给出一般注释。
6.1.2 垂直作用在总载荷上的惯性和重力效应
6.1.2.1 起升无约束的地面载荷
6.1.2.1.1 总则
在起升无约束的地面载荷时,将载荷从地面传递到起重机械上的动力效应以起升动载系数ϕ2乘以
总载荷质量引起的重力来考虑(见图1)。
总载荷的质量包括有效载荷、吊具以及钢丝绳悬垂段的质量。
起升动载系数ϕ2由式(1)确定:
ϕ2=ϕ2min+β2·vh (1)
式中:
β2 ---根据起重机起升状态级别所得到的系数(见表2a);
vh ---驱动系统的典型起升速度,单位为m/s(见表2b);
ϕ2min---ϕ2 的最小值(见表2c)。
图1 起升地面载荷时的动力效应
6.1.2.1.2 起升状态级别
根据起重机及其支撑的弹性特性将其起升状态划分为4个级别 HC1~HC4,应根据典型垂直载荷
的位移δ选择起升状态级别(见表2a)。
表2a 起升状态级别
起升状态级别 典型垂直载荷的位移δ β2/(s/m)
HC1 0.8m≤δ 0.17
HC2 0.3m≤δ< 0.8m 0.34
HC3 0.15m≤δ< 0.3m 0.51
HC4 δ< 0.15m 0.68
典型垂直载荷的位移δ可根据起重机及其支撑结构和钢丝绳系统不考虑增大系数的最大总载荷的
弹性静力学计算求得。
因为典型垂直载荷的位移δ随起重机结构的不同而变化,所以δ的最大值可用于选择起升状态
级别。
6.1.2.1.3 起升驱动级别
根据载荷的重量从地面传递到起重机上时的起升驱动机构的控制特点,将其起升驱动划分为5个
级别HD1~HD5。起升驱动级别如下:
HD1:无低速可用或驱动可能无低速启动;
HD2:起升驱动仅能在预设时间内以低速启动;
HD3:起升驱动控制保持低速直到起升载荷离开地面;
HD4:无级调速起升驱动控制实现连续增速;
HD5:无级调速起升驱动控制自动保证动载荷系数ϕ2 不超过ϕ2min。
附录F给出了各级别的典型起升控制及其特性的详细信息及实例。
组合A1、B1和C1的典型起升速度vh见表2b。
载荷组合C1用于反映起升机构开始以高于载荷组合A1、A2的速度运行的特殊情形。
表2b 用于计算ϕ2 的典型起升速度vh
载荷组合
(见第7章)
起升驱动级别
HD1 HD2 HD3 HD4 HD5
A1、B1 vh,max vh,CS vh,CS 0.5vh,max vh=0
C1 vh,max vh,max 0.5vh,max vh,max 0.5vh,max
vh,max---载荷组合为A1、B1时,主起升机构的最大稳定起升速度;
vh,max---载荷组合为C1时,所有驱动机构(例如,变幅和起升运动)引起的最大起升速度;
vh,CS ---稳定起升蠕变速度
6.1.2.1.4 起升动载系数ϕ2 的最小值
根据起升状态级别和起升驱动级别确定ϕ2 的最小值(见表2c)。
表2c ϕ2min的值
起升状态级别
起升驱动级别
HD1 HD2 HD3 HD4 HD5
HC1 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05
HC2 1.10 1.10 1.05 1.10 1.05
HC3 1.15 1.15 1.05 1.15 1.05
HC4 1.20 1.20 1.05 1.20 1.05
6.1.2.1.5 其他方法
可选择通过实验或动态分析来确定ϕ2min的大小。当采用其他替代方法时,应模拟驱动系统的实际
特征以及起重机支撑系统总载荷作用下的弹性特性。根据模拟结果,确定出与ϕ2min和β2 相等效的起
升状态级别。
6.1.2.2 部分有效载荷突然卸载的效应
对于以部分有效载荷卸除或坠落为正常工作状态的起重机械,例如当使用抓斗或电磁盘时,对起重
机械的最大动力效应可用有效载荷乘以突然卸载冲击系数ϕ3(见图2)进行模拟。
图2 突然卸载冲击系数ϕ3
突然卸载冲击系数ϕ3值由式(2)给出:
ϕ3=1-
Δm
(1+β3) (2)
式中:
m ---有效载荷的质量;
Δm ---从有效载荷质量卸除或坠落的部分质量;
β3=0.5,用于带有抓斗或类似慢速卸载装置的起重机械;
β3=1.0,用于带有电磁盘或类似快速卸载装置的起重机械。
附录B对系数ϕi的应用给出一般注释。
6.1.3 在非平坦路面上运行引起的载荷
6.1.3.1 在道路内或道路外运行的起重机
在道路内或道路外运行的带载或空载起重机械的动力效应取决于起重机的结构形式(质量分布)、
起重机的弹性和/或载荷悬挂方式、运行速度以及运行路面的性质和状况。而动力效应则应当根据经
验、试验来估算或采用适当的起重机械和运行路面的模型进行计算。
6.1.3.2 在轨道内运行的起重机
在具有几何特性或弹性特性轨道上运行的带载或空载起重机,由于车轮加速引起的动力效应取决
于起重机的结构形式(质量分布)、起重机的弹性和/或悬挂方式、运行速度和车轮直径。并应当根据经
验、试验来估算或采用适当的起重机和轨道模型进行计算。
起重机在轨道上运行引起的垂直加速度可由起重机和总载荷质量的重力乘以运行冲击系数ϕ4考
虑。相关标准对几种特定类型的起重机规定了轨道公差并提出一些条件,在条件范围内ϕ4值可取为1。
附录B对系数ϕi的应用给出一般注释。
附录C给出了估算运行冲击系数ϕ4值的模型示例,用来考虑起重机在未采用焊接的、具有高低错
位或间隙接头的轨道上运行时,对车轮产生的垂直加速度。
6.1.4 由起重机所有驱动机构包括起升驱动机构的加速引起的载荷
由驱动机构加速或减速在起重机中引起的载荷可采用刚体动力模型进行计算。计算中应考虑起重
机驱动机构的几何特征和质量分布,适当时还应考虑所产生的内部摩擦损失。为此将总载荷视为固定
在臂架顶部或直接悬挂在小车的下方。
刚体分析无法直接反映弹性效应。为了反映实际出现......
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