起重机金属结构工作级别确定侯屹大连起重矿山机械有限公司大连116036摘要:GB/T3811!1983 起重机设计规范 和GB/T3811!2008 起重机设计规范 在进行起重机金属结构的疲劳验算时,对定义起重机金属结构的工作级别有很大差异,这些差异对起重机金属结构的疲劳强度计算有相当大的影响,严重的可能导致起重机金属结构的安全使用寿命低于起重机整机所要求的安全使用寿命,因此,需引起注意。
关键词:金属结构;工作级别;疲劳强度;疲劳计算中图分类号:TH218文献标识码:A文章编号:1001-0785(2010)06-0006-07Abstrac t:In G B/T3811!1983D esign R ules for C ranes and GB/T3811!2008Des i gn Ru l es f o r C ranes,the re i s b i g d ifferences o f de fini ng t he wo rk i ng g rades o f crane m eta l structure when do i ng fa tigue assess m ent o f m eta l structure o f crane,wh ich i nfl uences heav ily to calculati on o f fatigue streng th o f c rane me tal structure,furt her,m ay cause t he sa fe ope r a ti on life of m eta l structure less than that o f comp lete crane T here fore,mo re a ttenti on to it shou l d be pa i dK eywords:m eta l structure;worki ng g rade;fa ti gue streng t h;fatigue ca lculation1引言起重机购销工作中很重要的环节就是在合同中需要供需双方共同确认起重机的工作级别。
这项工作的正常程序应该是:用户将所购买起重机的使用情况(包括每天大约使用的次数、每次吊载的情况、预计的使用寿命等)提交给起重机的生产企业,起重机生产企业的设计人员根据用户所提的使用参数,依据GB/T3811!2008 起重机设计规范 (以下简称新标准)的相关规定进行计算,初步确定出起重机的工作级别后,再和用户共同确认,最终形成正式的合同。
合同中确定的起重机工作级别就作为起重机设计工作的关键性依据,而且是供需双方都认同的依据。
但现实情况是:不认为起重机的工作级别是重要的设计参数。
基本上是用户在签订合同时就直接根据经验或参照同类产品得出的起重机工作级别,生产厂家基本上不提异议,也不过问用户所提的工作级别是否合理,是否需要修改,一般就按用户的要求签订合同。
这种做法对于一些工作级别较高的起重机来说(新标准规定A5级以上的起重机),将存在很严重的隐患。
典型案例:用户通过正常的招标程序,订购了几台铸造起重机,当时用户提出的工作级别是A7级,并和起重机生产厂家签订了供销合同,设备交付使用几年后,有几台起重机的主梁相继出现裂纹。
起重机生产厂家的设计人员将主梁按A7级进行疲劳强度计算,结果是不但完全满足GB/T 3811!1983 起重机设计规范 (以下简称老标准)的要求,而且还留有了较大的安全裕度,原则上讲这些主梁是不应该出现裂纹的。
当设计人员再向用户了解实际使用情况,经分析计算,该设备应该定为A8级,将原主梁按A8级进行疲劳计算,则不能满足要求。
只能将出现裂纹的起重机主梁进行更换。
起重机金属结构工作级别的确定,对于工作级别较高的起重机来说是非常关键的问题,是非常重要的设计参数,应该引起足够的重视。
起重机金属结构工作级别的确定,老标准和新标准有不同的规定。
2老标准的相关规定老标准对起重机金属结构部分没有单独确定其工作级别,而是将起重机整机的工作级别等同于其金属结构的工作级别,这样在计算金属结构的疲劳强度时会很方便。
但当起重机整机在完成1个工作循环时,产生不止一次应力循环的起重机金属结构而言,该规定就显得偏低。
遇到这种情况时,老标准没有给出解决这类问题的办法,一般是要凭经验进行特殊考虑。
表1起重机的利用等级利用等级总工作循环次数N附注UU1U2U31 60∀1043 20∀1046 30∀1041 25∀105不经常使用U42 50∀105经常轻闲使用U55 00∀105经常中等使用U61 00∀106不经常繁忙使用U7U8U92 00∀1064 00∀106>4 00∀106繁忙使用起重机整机的工作级别主要是依据起重机总的工作循环次数确定起重机的利用等级(共分10级:U0~U9)(见表1),再依据起重机的名义载荷谱系数确定起重机的载荷状态级别(共分4级:Q1~Q4)(见表2),然后根据一定的对角关系,确定出起重机整机的工作级别(见表3)。
起重机整机的工作级别就是起重机金属结构的工作级别。
表2起重机的载荷状态及其名义载荷谱系数KP载荷状态名义载荷谱系数K P说明Q1轻0 125很少起升额定载荷,一般起升轻微载荷Q2中0 25有时起升额定载荷,一般起升中等载荷Q3重0 5经常起升额定载荷,一般起升较重的载荷Q4特重1 0频繁地起升额定载荷表3起重机整机的工作级别载荷状态名义载荷谱系数KP利用等级UU1U2U3U4U5U6U7U8U9Q1轻0 125A1A1A1A2A3A4A5A6A7A8 Q2中0 25A1A1A2A3A4A5A6A7A8A8 Q3重0 5A1A2A3A4A5A6A7A8A8A8 Q4特重1 0A2A3A4A5A6A7A8A8A8A83新标准的相关规定新标准首次将起重机的工作级别和金属结构的工作级别分别进行定义。
(1)起重机整机工作级别的确定起重机整机的工作级别主要是依据起重机整机总的工作循环数确定起重机整机的使用等级(共分10级:U0~U9)(表4),再依据起重机整机的载荷谱系数确定起重机整机的载荷状态级别(共分4级:Q1~Q4)(表5),然后根据一定的对角关系,确定出起重机整机的工作级别(表6)。
对于起重机整机工作级别的划分,老标准和新标准规定相同。
起重机整机的工作级别并不代表起重机金属结构的工作级别。
表4起重机的使用等级使用等级起重机总工作循环数C T起重机使用频繁程度UU1U2U3CT#1 60∀1041 60∀104<CT#3 20∀1043 20∀104<CT#6 30∀1046 30∀104<CT#1 25∀105很少使用U41 25∀105<CT#2 50∀105不频繁使用U52 50∀105<CT#5 00∀105中等频繁使用U65 00∀105<CT#1 00∀106较频繁使用U71 00∀106<CT#2 00∀106频繁使用U8U92 00∀106<CT#4 00∀1064 00∀106<CT特别频繁使用表5起重机的载荷状态级别及载荷谱系数载荷状态级别起重机的载荷谱系数K P说明Q1KP#0 125很少吊运额定载荷,经常吊运较轻载荷Q20 125<KP#0 250较少吊运额定载荷,经常吊运中等载荷Q30 250<KP#0 500有时吊运额定载荷,较多吊运较重载荷Q40 500<KP#1 000经常吊运额定载荷表6起重机整机的工作级别载荷状态级别起重机的载荷谱系数KP起重机的使用等级UU1U2U3U4U5U6U7U8U9Q1KP#0 125A1A1A1A2A3A4A5A6A7A8Q20 125<KP#0 250A1A1A2A3A4A5A6A7A8A8Q30 250<KP#0 500A1A2A3A4A5A6A7A8A8A8Q40 500<KP#1 000A2A3A4A5A6A7A8A8A8A8(2)起重机金属结构工作级别的确定起重机金属结构的工作级别主要是依据起重机金属结构总的应力循环数确定起重机金属结构的使用等级(共分11级:B0~B10)(表7),再依据起重机金属结构的应力谱系数确定起重机金属结构的应力状态级别(共分4级:S1~S4)(表8),然后根据一定的对角关系,确定出起重机金属结构的工作级别(表9)。
起重机金属结构的使用等级不是通过工作循环次数确定,而是通过金属结构总的应力循环数确定,这就解决了老标准中没有解决的∃金属结构的应力循环次数大于起重机整机的工作循环次数%的问题,使这一类起重机金属结构的工作级别有了确定的依据。
另外,起重机金属结构的应力状态级别也不是通过工作循环次数确定,而是通过金属结构的应力谱系数确定,上述2点就是新、老标准对起重机金属结构工作级别确定的区别所在。
在使用新标准确定起重机金属结构的工作级别时,首先必须确定当起重机整机在完成1个工作循环时,其金属结构完成了几次应力循环。
对于桥、门式起重机而言,起重机金属结构的应力循环次数和起重机整机的工作循环次数是完全相同的。
表7结构件和机械零件的使用等级使用等级结构件或机械零件的总应力循环数n TBnT#1 6∀104B11 6∀104<nT#3 2∀104B23 2∀104<nT#6 3∀104B36 3∀104<nT#1 25∀105B41 25∀105<nT#2 5∀105B52 5∀105<nT#5∀105B65∀105<nT#1∀106B71∀106<nT#2∀106B82∀106<nT#4∀106B94∀106<nT#8∀106B108∀106<nT表8结构件和机械零件的应力状态级别及应力谱系数应力状态级别应力谱系数KSS1KS#0 125S20 125<KS#0 250S30 250<KS#0 500S40 500<KS#1 000表9结构件或机械零件的工作级别应力状态级别使用等级BB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10S1E1E1E1E1E2E3E4E5E6E7E8 S2E1E1E1E2E3E4E5E6E7E8E8 S3E1E1E2E3E4E5E6E7E8E8E8 S4E1E2E3E4E5E6E7E8E8E8E8对于其他类型的起重机要具体问题具体分析,有的起重机金属结构的个别部位,在起重机的1个工作循环中,能够产生多次应力循环,在计算这些部位的金属结构件时,要特别注意,正确确定这类起重机金属结构的工作级别。
4老标准和新标准对起重机金属结构工作级别的相关论述4 1老标准的相关论述(1)当起重机吊起物品后,金属结构中由于起升载荷产生的应力从0增到最大值;当起重机卸除吊起的物品后,金属结构中由于起升载荷产生的应力从最大值降到0。