GB/T37442-2019
海洋平台起重机卷筒设计方法
Designmethodsofdrumsforoffshorecranes
- 中国标准分类号（CCS）U42
- 国际标准分类号（ICS）47.020.50
- 实施日期2019-12-01
- 文件格式PDF
- 文本页数9页
- 文件大小599.29KB
以图片形式预览海洋平台起重机卷筒设计方法
海洋平台起重机卷筒设计方法
国家标准 GB/T37442一2019 海洋平台起重机卷筒设计方法 Designmethodsofdrumsforoffshoreeranes 2019-05-10发布 2019-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/37442一2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由全国船用机械标准化技术委员会(SAC/TC137)归口
本标准起草单位;武汉船用机械有限责任公司、船舶重工集团公司第七四研究所,南京中船 绿洲机器有限公司 本标准主要起草人:汤敏、蒋荣华,石永科,蔡智军、徐兵、杨龙霞、陈琳,张晓群、瞿音
GB/37442一2019 海洋平台起重机卷筒设计方法 范围 本标准规定了海洋平台起重机卷筒缠绕层数、材料、结构参数、钢丝绳固定、设计计算等设计方法
本标准适用于海洋平台起重机的起升、变幅工作用卷筒,其他类型近海起重机可参照执行
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
GB/T700-2006碳素结构钢 GB/T1591一2018低合金高强度结构钢 GB/T38932008造船及海上结构物甲板机械术语和符号 术语和定义 GB/T3893一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件
钢丝绳偏角ropeffeetangle 钢丝绳进人卷筒或滑轮(首次人绳滑轮)的最大角度,即当钢丝绳运动到卷简左侧挡板或右侧挡板 时,钢丝绳中心线与卷筒或滑轮轴垂直的平面的最大夹角,如图1中所示的d和
图1钢丝绳偏角示意图 卷筒类型 钢丝绳卷筒根据表面绳槽形式可分为光卷简、螺旋槽卷简和折线绳槽卷简三种类型
a 光卷简:卷简表面无绳槽布置; b 螺旋槽卷筒:卷筒表面加工有螺旋绳槽; 折线绳槽卷筒:卷筒表面加工有折线绳槽,折线绳槽又分为单折线绳槽卷简和双折线绳槽 卷筒
钢丝绳卷简根据钢丝绳端部安装方式可分为单联卷筒和双联卷简两种类型
GB/T37442一2019 单联卷简;钢丝绳端部仅一端固定在卷简上,卷简上仅布置一段绳槽; a b 双联卷筒钢丝绳端部两端均固定在同一卷筒上,卷筒上布置两段独立的绳槽
5 设计方法 5.1卷筒缠绕层数 根据第4章中钢丝绳卷筒绳槽形式分类,每种卷筒缠绕层数要求不同,具体要求如下 光卷简缠绕层数为单层,如用于多层缠绕,需咨询船级社; a b 螺旋槽卷筒缠绕层数不超过3层含3层); c 折线绳槽卷筒缠绕层数为3层以上 5.2材料 延伸率不小于12%的铸钢或铸铁可用于铸造卷简材料
灰口铸铁不得作为卷简材料
焊接卷简应选用力学性能不低于GB/T700-2006中的Q235B,根据使用工况和环境温度的需要 也可采用力学性能不低于GB/T1591一2018中的Q345,在低温环境下,选用钢材应满足低温冲击 要求
5.3结构参数 5.3.1卷筒直径 卷筒直径D按式(1)计算 D =hd 式中 D 卷筒第一层钢丝绳中径,单位为毫米(mm); 卷筒第一层卷绕直径与钢丝绳直径之比 -钢丝绳公称直径,单位为毫米(G mm 其中,h不应小于18. 5.3.2卷筒凸缘直径 除非装有能使钢丝绳保持在卷筒上的额外装置,或为有绳槽卷筒且只缠绕一层,卷简的凸缘应高出 顶层钢丝绳至少2.5倍钢丝绳直径的距离
5.3.3绳槽半径 卷简的绳槽半径厂与钢丝绳公称直径d的比值,应在0.52一0.57的范围内,优选0.53. 5.3.4卷筒节距 卷筒节距即卷筒上相邻绳槽中心间水平距离)应根据卷筒绳槽的形式选取,具体要求如下 螺旋槽式卷筒;卷简节距建议在(1.061.062)d(d为钢丝绳公称直径); a b)折线式卷筒:卷简节距建议在1.05d(d为钢丝绳公称直径),随着卷筒的缠绕层数的增加,卷 筒节距可能有所调整,准确取值需咨询卷筒制造商
5.3.5钢丝绳偏角 钢丝绳偏角按照式(2)和式(3)计算
GB/37442?2019 L-0.5Xd 0 =atan L2?0.5d . =atan ? o ???,λ?(); ????????,λ?(mm) o ????,λ?(); ?????????,λ?(mm) L ??е?е?,λ?(mm) 5.1о???,???СΧ?? ??;????3.5"; aa 5 ?;??,???0.5"2"Χ,?1~1.5"; ????3.5; ????:??????0.5?2?Χ,?1?1.5? ?????????? 5.4?? 5.4.1??????,?? ?; a b ???顣 5.4.2??????? ???????(?2),???,?2; a b ??????3),????? ??Ш???й?(?4),?? ?2???
GB/T37442一2019 E$ 图3压块固定在侧板上 图4楔块嵌入在筒体内 5.4.3钢丝绳固定装置的设计,应考虑绕在卷简上的安全圈的摩擦力,使摩擦力和固定力之和不小于2 倍的最大钢丝绳拉力
5.4.4钢丝绳固定装置承受的拉力可按照式(4)计算 9S S 式中: Saa 钢丝绳固定装置处承受拉力,单位为牛(N); 起升载荷动载系数; PN S 作用于卷筒上的最大钢丝绳静拉力,单位为牛(N); 计算摩擦系数,取"<0.1: 安全圈的包角,单位为弧度(rad). 5.4.5在任何作业工况下,卷简上剩余钢丝绳圈数应不少于3整圈,宜不少于5圈
GB/37442一2019 5.5设计计算 5.5.1强度计算 注:卷筒筒体在钢丝绳上拉力作用下,产生压缩、弯曲和扭转应力,其中压缩应力最大
5.5.1.1筒体环压应力计算 当l<3D时(L为卷筒长度,D为卷筒绳槽底直径),弯曲和扭转的合成应力不超过环压应力的 10%,只需计算环压应力即可
卷筒筒壁的环压应力按照式(5)计算 max (5 口
×力" 式中 卷筒压应力,单位为兆帕(MPa); a
许用压应力,d,,=0.85×d,,单位为兆帕(MPa): d
卷简简体材料屈服强度,单位为兆帕(MPa); o了 作用于卷简上的最大钢丝绳静拉力,单位为牛(N); Smn 卷筒筒体计算厚度,单位为毫米(mm); . 绳槽节距,单位为毫米(mm); 多层缠绕系数: 对于适用于单层缠绕卷筒.C=1: 对于2层及以上雏绕非折线绳槽卷筒,c=1.75 对于2层缠绕折线式卷筒,C=1.75; 对于5层及以上缠绕的折线式卷筒,C系数线性增加到3,选用更低的多层缠绕系数需提供相关文 件证明
注系数C的取值与钢丝绳的径向刚度有关,对于使用高强度钢丝绳的多层缠绕卷筒C系数可能大于3
同样的 对于钢丝绳径向刚度低的场合c系数也可能小于3
当c系数取值与上述简化不一致时,需提供详尽的说明 文件
5.5.1.2卷筒计算厚度 卷筒筒体壁厚计算按照式(6)计算 o
=心十 6 式中 卷筒筒体厚度,单位为毫米(mm); -绳槽凸筋等效厚度,单位为毫米(mm). 对于光卷筒,心等于o. 绳槽凸筋如图5所示,等效厚度按照式(7)计算 式中 绳槽凸筋截面积,单位为平方毫米(mmr A
GB/T37442一2019 图5绳槽凸筋等效厚度示意图 5.5.1.3筒体弯曲应力计算 当L>3D时,除考虑筒体环应力外,还需考虑由弯曲和转矩产生的应力
卷筒简体弯曲和转矩产生的应力按照式(8)计算 /M十T o w 式中 Ma 由钢丝绳最大拉力引起卷筒的最大弯矩,单位为牛(N); -卷筒筒体弯曲和转矩产生的应力,单位为兆帕(MPa); T 卷筒转矩,双联卷筒丁=sxD,单联卷筒丁- ,单位为牛毫米(N mm; 0.1(D'一D w -抗弯截面模数，w 单位为立方毫米(mm'); D 卷简绳槽底径,单位为毫米(mm); D 卷筒内径,单位为毫米(mm); G 许用拉应力,单位为兆帕(MPa),当筒体材料为钢时, ;当简体材料为铸铁时:o, -卷筒筒体材料抗拉强度,单位为兆帕(MPa)
口h 则卷筒合成应力按照式(9)计算 op 口=d十 ×o
o o 式中 卷筒合成应力,单位为兆帕(MPa)
5.5.2稳定性验算 对于卷筒绳槽底径D>1200mm或卷筒长度L>2D大尺寸卷筒,应对卷筒筒体进行稳定性 验算
失稳的临界单位压力按照式(10)或式(11)计算 8 (10 钢卷简P=52500 铸铁卷筒;尸=a 1)
GB/37442一2019 式中 P -筒体失稳时临界压力,单位为兆帕(MPa); -铸铁卷筒稳定性系数,取值范围为25000~32500 卷简绳槽底半径,R-,单位为毫米(mm) 卷筒壁单位压力按照式(12)计算 2sm bo D
式中: 卷筒壁单位压力,单位为兆帕(MPa):; 0” 绳槽节距,单位为毫米(G mm
稳定性系数按照式(13)计算 P g K= (1.31.5 13 po 式中: K 筒体稳定性系数
海洋平台起重机卷筒设计方法GB/T37442-2019
海洋平台起重机是在海上进行作业的重要设备，卷筒设计是其中至关重要的一环。根据国家标准GB/T37442-2019，卷筒应具有足够的承载能力和刚度，以满足吊装和牵引工作的要求。
首先，在卷筒的设计中需要确定其最大承载能力。该值可通过计算得出，考虑到卷筒使用寿命的影响，通常将其实际承载能力设置为最大承载能力的60%~70%。同时，还需要对卷筒的结构进行分析，确保其在工作过程中不会发生变形或破坏。
接下来，则需要进行材料的选择与计算。卷筒的材料应具有良好的耐腐蚀性、强度和韧性等特性。在计算时需要考虑到材料的工作温度、应力和变形等因素，以保证卷筒的使用寿命。
除此之外，还需进行传动机构和轴承的设计。传动机构应具有足够的可靠性和耐久性，以满足卷筒在工作过程中的高负载要求。轴承则应具有良好的抗疲劳性和耐腐蚀性，以确保卷筒的稳定运转。
在设计完成后，需要进行实际测试和检验。通过对卷筒的试验，可以检测其承载能力、刚度和工作稳定性，以确保其符合设计要求和国家标准GB/T37442-2019的规定。
综上所述，海洋平台起重机卷筒的设计方法涉及到多个方面的问题，需要综合考虑各种因素，以确保其满足工作要求和使用寿命的要求。
