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GBT3811-2008起重机设计规范NA.pdf

GB/T 38112008

将该机构的总运转时间分成10个等 表示，见表4

HS/T 1-2022 海关标准编写规则3.3.2机构的载荷状态级别

机构的载荷状态级别表明了机构所受载荷的轻重情况。在表5中，列出了机构载荷谱系 四个范围值，它们各代表了机构一个相对应的载荷状态级别。

机构的载荷谱系数K，可用式（3)计算得到

式中： K机构载荷谱系数； ,——与机构承受各个大小不同等级载荷的相应持续时间，,=2,s,,t.,单位为小时(h); t—机构承受所有大小不同等级载荷的时间总和，打= Zt=+t+h+……干,单位为 小时（h）； P 能表征机构在服务期内工作特征的各个大小不同等级的载荷，P，=P.P，P，P单 位为牛顿（N）； Px一机构承受的最大载荷，单位为牛顿(N)， m一同式（1)。 展开后，式（3）变为

Ka=会() +会(片) +会( ()

（4）算得机构载荷谱系数的值后，即可按表5确定该机构相应的载荷状态级别。

3.3.3机构的工作级别

青况总的评价，它并不表示该机构中所有的零部件都有与此相同的受载及运转情况。 根据机构的10个使用等级和4个载荷状态级别，机构单独作为一个整体进行分级的工作级别划分 为M1~M8共8级，见表6。

注：各类起重机的机构分级举例参见附录B

3.4结构件或机械零件的分级

GB/T 38112008

一总使用时间内所有峰值应力和谷值应力的算术平均值。 图1随时间变化的5个应力循环举例

图1随时间变化的5个应力循环举

结构件或机械零件的总使用时间，是指设计预设的从开始使用起到该结构件报废或该机械零件更 换为止的期间内发生的总的应力循环次数。 结构件的总应力循环数同起重机的总工作循环数之间存在着一定的比例关系，某些结构件在一个 起重循环内可能经受几个应力循环，这取决于起重机的类别和该结构件在该起重机结构中的具体位置。 对各不同的结构件这一比值可能互不相同，但当这一比值已知时，该结构件的总使用时间，即它的总应 力循环数便可以从起重机使用等级的总工作循环数中导出。 机械零件的总应力循环数，则应从该零件所归属机构的或该零件的设计预定的总使用时间中导出， 推导时要考虑到影响其应力循环的该零件的转速和其他相关的情况。 结构件或机械零件的使用等级，都是将其总应力循环次数分成11个等级，分别以代号B，B ….B，表示，见表7。

表7结构件或机械零件的使用等级

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3.4.2结构件或机械零件的应力状态级别

表8结构件或机械零件的应力状态级别及应力谱系数

GB/T3811—2008表8（续）应力状态级别应力谱系数KsS40.500

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4.2计算载荷与载荷系数

作用在起重机上的载荷分为常规载荷 特殊载荷及其他载荷，只有在分析与这些载 的起重机各种可能的载荷组合时，才需要区分这些载荷的不同类别。在起重机承载能力验算中码 荷效应时要用到许多载荷系数，这些载荷系数及其具体值的选取，可在本标准有关的附录中查到

4. 2. 1常规裁荷

常规载荷是指在起重机正常工作时经常发生的载荷，包括由重力产生的载荷，由驱动机构或制 作用使起重机加（减）速运动而产生的载荷及因起重机结构的位移或变形引起的载荷。在防屈服 性失稳及在有必要时进行的防疲劳失效等验算中，应考虑这类载荷

4.2.1.1自重载荷额定起升载荷及由垂直运动引起的载荷

4. 2. 1. 1. 1 自重载荷 Pe

自重载荷是指起重机本身的结构、机械设备、电气设备以及在起重机工作时始终积结在它的某个部 件上的物料（如附设在起重机上的漏斗料仓、连续输送机及在它上面的物料）等质量的重力。对某些起 重机的使用情况，自重载荷还要包括结壳物料质量的重力，例如粘结在起重机及其零部件上的煤或类似 的其他粉末质量的重力，但在4，2.1.1.2中规定属于起升载荷的质量重力除外。 4.2.1.1,2.额定起升载荷P 额定起升载荷是指起重机起吊额定起重量时的总起升质量的重力。 4.2.1.1.3自重振动载荷Pc 当物品起升离地时，或将悬吊在空中的部分物品突然卸除时，或悬吊在空中的物品下降制动时，起 重机本身（主要是其金属结构）的自重将因出现振动而产生脉冲式增大或减小的动力响应。此自重振动 载荷用起升冲击系数乘以起重机的自重载荷来考虑，为反映此振动载荷范围的上下限，该系数取为 两个值：=1±α，0≤α≤0.1

4. 2.1.1. 4 起升动载荷 小 P

4.2.1.1.4起升动载荷P

4. 2. 1. 1.4.1起升动力效应

当物品无约束地起升离开地面时，物品的惯性力将会使起升载荷出现动载增大的作用。此起 效应用一个大于1的起升动载系数乘以额定起升载荷P。来考虑。

4.2. 1.1.4.2起升状态级别

由于起升机构驱动控制型式的不同，物品起升离地时的操作方法会有较大的差异，由此表现出起升 操作的平稳程度和物品起升离地的动力特性也会有很大的不同。将起升状态划分为HC1～HC，四个 级别：起升离地平稳的为HC，起升离地有轻微冲击的为HC，起升离地有中度冲击的为HC，起升离 地有较大冲击的为HC。与各个级别相应的系数β和2mm值列于表10中，说明见图2。起升状态级别 可以根据经验确定·也可以根据起重机的各种具体类型选取，对物品离地未采取专门的较好控制方案的 某些起重机，其起升状态级别举例可参见附录C。

4.2.1.1.4.3起升动载系数中

d, = pzmin + βe a

一一起升动载系数，由式（7)计算得出，其最大值42mx对建筑塔式起重机和港口臂架起重机等起 升速度很高的起重机不超过2.2，对其他起重机不超过2.0； p2mln一一与起升状态级别相对应的起升动载系数的最小值，见表10； 一一按起升状态级别设定的系数，见表10； 一一稳定起升速度，单位为米每秒（m/s），与起升机构驱动控制型式及操作方法有关，见表11 其最高值m发生在电动机或发电机空载起动（相当于此时吊具、物品及完全松弛的钢丝绳 均放置于地面）、且吊具及物品被 已达到稳定起升的最大值，

表11确定用的稳定起升速度v。值

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4.2.1.1.5突然卸载时的动力效应

重电磁吸盘进行空中卸载），这将对起重机结构产生减载振动作用。减小后的起升动载荷用突然 击系数，乘以额定起升载荷来计算（见图3）

4.2.1.1.6运行冲击载荷

a) 对轮胎起重机和汽车起重机： 当运行速度≤0.4m/s时，4=1.1； 当运行速度>0.4m/s时，Φ=1.3。 b）对履带式起重机： 当运行速度v≤0.4m/s时，中=1.0； 当运行速度 u,>0. 4 m/s 时,=1. 1。

4.2. 1.1. 6. 3在轨道上运行的起重机

起重机带载或空载运行于具有一定弹性、接头处有间隙或高低错位的钢质轨道上时，发生的垂直冲 击动力效应取决于起重机的构造型式（质量分布、起重机的弹性及起重机的悬挂或支承方式）、运行速度 和车轮直径及轨道接头的状况等，应根据经验、试验或选用适当的起重机和轨道的模型进行估算。 中，可按以下规定选取： a）对于轨道接头状态良好，如轨道用焊接连接并对接头打磨光滑的高速运行起重 机，取中=1。 b）对于轨道接头状况一般，起重机通过接头时会发生垂直冲击效应，这时可由式（9）确定：

4. 2.1.2.2 水平惯性力

起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时，起重机或小车自身质量和总起升质量 的水平惯性力，按该质量与运行加速度乘积的倍计算，但不大于主动车轮与轨道之间的黏着力，此时 取=1.5，用来考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应。这些惯性力都作用在各相应质量上，挠性 悬挂的总起升质量视为与起重机刚性连接。 加（减）速度值可以根据加（减）速时间和所要达到的速度值来推算得到。如果用户未规定或未给出 速度和加速度值，则可按表13中所列的三种运行工作状况来选择与所要达到的速度相应的加速时间和 加速度的参考值。 对于用高加速度高速运行的起重机，常要求所有的车轮都为驱动轮，此时本条所述的水平惯性力不 应小于驱动轮或制动轮轮压的1/30，也不大于它的1/4

表13加速时间和加速度值

起重机回转运动时各部（构）件的离心力：用这些部（构）件的质量大小、其质量中心处的回转半径和 回转速度来计算，把悬挂的总起升质量视为与起重机臂架端部刚性固接，对塔式起重机则各部（构）件质 量和总起升质量的离心力均按最不利位置计算，在计算离心力时取为1。通常，这些离心力对结构起 减载作用，可忽略不计。 起重机回转与变幅起（制）动时的水平惯性力，按其各部（构）件质量与该质心的加速度乘积的倍 计算（对机构计算和抗倾覆稳定性计算取=1），并把总起升质量视为与起重机臂端刚性固接，其加 减）速度值取决手该质量在起重机上的位叠。对一般的臂架起重机，根据其速度和回转半径的不同，情 架端部的切向和径向加速度值均可在0.1m/s~0.6m/s之间选取，加（减）速时间在5s~10s之间 选取，物品所受风力单独计算，按最不利方向叠加。 臂架起重机回转和变幅机构起（制）动时的总起升质量产生的综合水平力（包括风力、变幅和回转起 制动产生的惯性力和回转运动的离心力），也可以用起重钢丝绳相对于铅垂线的偏摆角引起的水平分力 来计算：用起重钢丝绳最大偏摆角（其值见表14）计算结构、机构强度和起重机整机抗倾双稳定性， 用起重钢丝绳正常偏摆角1计算电动机功率【此时取α1=（0.25～0.3）αJ和机械零件的疲劳强度及 磨损C此时取α1=(0.3~0.4）am】。

4.2.1.3位移和变形引起的载荷

应考虑由位移和变形引起的载荷，如由预应力产生的结构件变形和位移引起的载荷，由结构本身或 安全限制器准许的极限范围内的偏斜，以及起重机其他必要的补偿控制系统初始响应产生的位移引起 的载荷等。 还要考虑由其他因索导致的起重机发生在规定极限范围内的位移或变形引起的载荷，例如由于轨 道的间距变化引起的载荷，或由于轨道及起重机支承结构发生不均匀沉陷引起的载荷等

偶然载荷是指在起重机正常工作时不经常发生而只是偶然出现的载荷，包括由工作状态的 冰，温度变化及偏斜运行引起的载荷。在防疲劳失效的计算中通常不考虑这些载荷。 4.2.2.1偏斜运行时的水平侧向载荷Ps

起重机偏斜运行时的水平侧向载荷是指装有车轮的起重机或小车在作稳定状态的纵向运行或横向 移动时，发生在它的导向装置（例如导向滚轮或车轮的轮缘）上由于导向的反作用引起的一种偶然出现 的载荷。 附录D给出了起重机偏斜运行时的水平侧向载荷的经验估算法，它是在把起重机金属结构认为是 刚性系统的假设基础上得出的

4.2.2.2坡道载荷

起重机的坡道载何是指位子 上的起重机自单载何及具额定起升载 的分力，按下列规定计算：

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a）流动式起重机：需要计算时，按路面或地面的实际情况考虑； b）轨道式起重机（含铁路起重机）：当轨道坡度不超过0.5%时不考虑坡道载荷，否则按出现 际坡度计算坡道载荷

4.2.2.3.1风载荷估算的原则

4.2.2.3.2计算风压

生1：浩海地区系指离雄岸载00m以内的附地海路地区 注2：特殊用途的起重机的工作状态计算风压充许作特殊规定。流动式起重机（即汽车起重机、轮胎起重机和版 带起重机）的工作状态计算风压，当起重机臂长小于50㎡时取为125N/m，当臂长等于或大于50m时按 使用要求快定。

注2：特殊用途的起重机的工作状态计算风压充许作特殊规定。流动式起重机（即汽车起重机、轮胎起重机利 带起重机）的工作状态计算风压，当起重机臂长小于50㎡时取为125N/m，当臂长等于或大于50m目 使用要求决定。

4.2.2.3.4风载荷计算

PwI=CPIA Pwi = CpA

4. 2. 2. 3. 5风力系数

a）单根构件、单片平面桁架结构的风力系数 表16给出了单根构件、单片平面桁架结构和机器房的风力系数C值。单根构件的风力系数C值 随构件的空气动力长细比（l/b或l/D）而变化。对于大箱形截面构件，还要随构件截面尺寸比b/d而变 化。空气动力长细比和构件截面尺寸比等在风力系数计算中的定义见图5a）图5c）

GB/T38112008表16风力系数C空气动力长细比6或/D类型说明≤510203040>50轧制型钢、矩形型材、空心型材、钢板1. 301.351.601.651. 701.90Du<6m/s0.750.800. 900.951. 001.10单圆形型钢构件Du,≥6m/s根.0.600.650.700.700. 750.80构b/d件≥21.551.751.952.102.20箱形截面构件，大于350mm的正方形和11. 401,551.751, 851.90250mmX450mm的矩形0. 51.001. 201.301.351. 400.250.800.900.901,001.00直边型钢桁架结构1.70单片平面Du,<6m/s1.20桁架圆形型钢桁架结构Du,≥6m/s0.80机器地面上或实体基础上的矩形外壳结构1.10房等空中意罩的机器房或平衡重等1.20注1：单片平面桁架式结构上的风载荷可按单根构件的风力系数逐根计算后相加，也可按整片方式选用直边型钢或圆形型钢桁架结构的风力系数进行计算，当桁架结构由直边型钢和圆形型钢混合制成时，宜根据每根构件的空气动力长细比和不同气流状态[Du,<6m/s或Du,≥6m/s，D为四形型钢直径，单位为米（m）.采用逐根计算后相加的方法。注2：除了本表提供的数据之外，由风洞试验或者实物模型试验获得的风力系数值，也可以使用。b）正方形格构式塔架的风力系数在计算正方形格构塔架正向迎风面的总风载荷时，应将实体迎风面积乘以下列总风力系数：1）由直边型材构成的塔身，总风力系数为：1.7（1十）；2)由圆形型材构成的塔身：D<6m/s时，总风力系数为：1.2(1十）；Dos≥6m/s时，总风力系数为：1.4。其中挡风折减系数值按表17中的a/6=1时相对应的结构迎风面充实率查取。在正方形塔架中，当风沿塔身截面对角线方向作用时，风载荷最大，可取为正向迎风面风载荷的1.2倍。18

在格构式结构中，单根构件的长度，取为相邻节点的中心间距，参见b）图

2.2 3 6挡风折减系数

图5风力系数计算中的定义

挡风折减系数的计算有以下两种情况： a）两片构件的挡风折减 当两片等高且型式相同的构件或构架平行布置相互遮挡时，迎风面的构件或构架上的风载荷仍用 式（11)或式（12）进行计算；被前片构件遮挡的后片构件的风载荷计算，应考虑前片对后片的挡风折减作 用，即用后片的迎风面积乘以挡风折减系数来计算，值随图5b）定义的结构迎风面的充实率和图 5c）定义的间隔比Q/b的值选取，见表17。

对臂架长度不大于30m且臂架不工作时能方便放倒在地上的流动式起重机、带伸缩臂架的 回转起重机和依靠自身机构在非工作时能够将塔身方便缩回的塔式起重机，只需按其低位置进行 丰状态风载荷验算。在这些起重机的使用说明书中都要写明，在不工作时要求将臂架和塔身固定始 更其能抗御暴风的袭击。

4. 2.3. 2碰撞载荷

起重机的碰撞载荷是指同一运行轨道上两相邻起重机之间碰撞或起重机与轨道端部缓冲止挡 童时产生的载荷，起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。 ，2.3.2.1作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰撞力 对于桥式、门式、臂架起重机，以额定运行速度计算缓冲器的连接与固定部件上和止挡件上的

对于桥式、门式、臂架起重机，以额定运行速度计算缓冲器的连接与固定部件上和止挡件上的缓冲 碰撞力

2.3.2.2作用在起重机结构上的缓冲碰撞力

3.2.2.1当水平运行速度u≤0.7m/s不必考虑此缓冲碰撞力。 3.2.2.2当水平运行速度,>0.7m/s时，应考虑以下情况的缓冲碰撞力： a）对装有终点行程限位开关及能可靠起减速作用的控制系统的起重机，按减速后的实际碰撞速 度（但不小于50%的额定运行速度）来计算各运动部分的动能，由此算出缓冲器吸收的动能， 从而算出起重机金属结构上的缓冲碰撞力。 b）对未装可靠的自动减速限位开关的起重机，碰撞时的计算速度：大车（起重机）取85%的额定 运行速度，小车取额定运行速度，以此来计算缓冲器所吸收的动能，并按该动能来计算起重机 金属结构上的缓冲碰撞力。 c）在计算缓冲碰撞力时，对于物品被刚性吊挂或装有刚性导架以限制悬吊的物品水平移动的起 重机，要将物品质量的动能考虑在内；对手悬吊的物品能自由摆动的起重机，则不考虑物品质 量动能的影响。 d）缓冲碰撞力在起重机上的分布，取决于起重机（对装有刚性导架限制悬吊物品摆动的起重机， 还包括物品）的质量分布情况。计算时要考虑小车处在最不利位置，计算中不考虑起升冲击 系数电起升动裁系数，和运行冲击系数

4.2.3.2.3缓冲器碰撞弹性效应系数中1

用与缓冲碰撞力相乘，来考意用刚体模型分析所不能估算的弹性效应。的取值与缓冲器的特 生有关：对手真有线性特性的缓冲器（如弹簧缓冲器），的值取为1.25；对于真有矩形特性的缓冲器 如液压缓冲器），的值取为1.6；对其他特性的缓冲器（如橡胶、聚氨酯缓冲器等），，的值要通过试验 或计算确定，见图6

2.3.2.4在刚性导架中升降的悬吊物品的缓冲

对于物品沿刚性导架升降的起重机，要考虑该物品和固定障碍物碰撞引起的缓冲碰撞力。此力是 作用在物品所在的高度上并力图使起重机小车车轮抬起的水平力，见4.2.3.3. 4,2,3.3倾翻水平力PsL 对带有刚性升降导架的起重机，如果起重机在水平移动时受到水平方向的阻碍与限制，例如在起重 机刚性导架中升降的悬吊物品、起重机的取物装置（吊具）或起重机刚性升降导架下端等与障碍物相碰 撞，就会产生一个水平方向作用的、引起起重机（大车）或小车倾翻的力，即为倾翻水平力。 如果有倾翻趋势的起重机能够自行回落到正常位置，还应考虑对支承结构的垂直撞击力 无反滚轮的小车下端碰到障碍物后，使得小车被抬起图7a）或者便大军主动车轮打滑，倾翻水 平力的极限值取这两种情况中的较小者。 有反滚轮的小车在下端碰到障碍物后[图7b）]，倾翻水平力仅由大车主动轮打滑条件所限制。 由于倾翻水平力Ps的存在，使小车轮压发生变化。无反滚轮的小车在小车的一侧被拾起时，对桥 架主梁的影响最大，此时包括小车自重载荷、额定起升载荷及倾翻水平力PsL在内的全部载荷均由另 侧的主梁承担；有反滚轮的小车除上述作用力外，还要考虑倾翻水平力Ps对主梁的垂直附加载荷Psi 的作用，见图7b）。 计算中不考虑起升冲击系数、起升动载系数和运行冲击系数，也不考感运行惯性力，并假定 PsL力作用在物品的最低位置上（有物品时）或作用在吊具的最下端（无物品时）

4.2.3.3倾翻水平力Psi

4.2.3.4.3特殊情况

4.2.3.5意外停机引起的载荷

应考虑意外停机瞬间的最不利驱动状态（即意外停机时的突然制动力或加速力与最不利的载

4.2.3.6机构（或部件）失效引起的载荷

在各种特殊情况下都可用紧急制动作为对起重机有效的保护措施，因此机构或部件突然失效时的 载荷都可按出现了最不利的状况而采取紧急制动时的载荷来考虑。 当为了安全原因采用两套（双联）机构时，若任一机构的任何部位出现失效，就应认为该机构发生了 失放

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对上述两种情况，均应按4.2.1,2.1估算此时所引起的载荷，并考虑力的传递过程中所产生 效应

4.2.3.7起重机基础受到外部激励引起的载荷

在进行起重机及其金属结构计算时，应考虑三种不同的基本载荷情况 a）A一一无风工作情况： b）B有风工作情况； c）C一一受到特殊载荷作用的工作情况或非工作情况。 在每种载荷情况中GB/T 5345-2019 道路车辆 石油基或非石油基制动液容器的标识，与可能出现的实际使用情况相对应，又有若干个可能的具体载荷组合。

起重机无风工作情况下的载荷组合有以下四种

A1一一起重机在正常工作状态下，无约束地起升地面的物品，无工作状态风载荷及其他气候 影响产生的载荷，此时只应与正常操作控制下的其他驱动机构（不包括起升机构）引起的驱动 加速力相组合； b）A2一一起重机在正常工作状态下，突然卸除部分起升质量，无工作状态风载荷及其他气候影 响产生的载荷，此时应按A1的驱动加速力组合； c）A3一一起重机在正常工作状态下，（空中）悬吊着物品，无工作状态风载荷及其他气候影响产 生的载荷，此时应考虑悬吊物品及吊具的重力与正常操作控制的任何驱动机构（包括起升机 构）在一连串运动状态中引起的加速力或减速力进行任何的组合； d）A4一一在正常工作状态下，起重机在不平道路或轨道上运行，无工作状态风载荷及其他气候 影响产生的载荷.此时应按A1的驱动加速力组合

4.3.3.2起重机有风工作情况下的载荷组合

起重机有风工作情况下的载荷组合有以下五种： 8 B1～B4其载荷组合与A1~A4的组合相同，但应考患加上工作状态风载荷及其他气候 影响产生的载荷； b）B5一一在正常工作状态下，起重机在带坡度的不平的轨道上以恒速偏斜运行，有工作状态风 载荷及其他气候影响产生的载荷。（其他机构不运动） 注：当起重机的具体使用情况认为应该考虑坡道载荷及工艺性载荷时，可以将坡道载荷视作偶然载荷在起重机的 无风工作情况下或有风工作情况下的载荷组合中予以考虑，将工艺性载荷视作偶然载荷或特殊载荷子以考虑。

GB/T 20818.10-2017 工业过程测量和控制 在过程设备目录中的数据结构和元素 第10部分：用于工业过程测量和控制电子数据交换的属性列表（LOPs） 基本原则4.3.4载荷组合表及其应用