GB/T13752-2017
塔式起重机设计规范
Designrulesfortowercranes
- 中国标准分类号（CCS）J80
- 国际标准分类号（ICS）53.020.20
- 实施日期2017-09-01
- 文件格式PDF
- 文本页数226页
- 文件大小61.01M
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塔式起重机设计规范
国家标准 GB/T13752一2017 代替GB/T13752一1992 塔式起重机设计规范 Designrulesfortowercranes 2017-02-28发布 2017-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB:/T13752一2017 89 7.1通则 89 7.2电气设备的工作环境 89 7.3电源 90 控制系统及操纵装置 7. 7.5 91 电动机 92 电气元件 93 电线电缆 95 7.8控制屏(柜 95 7.9电气保护 96 7.10接地 .11照明,信号,通讯 97 其他 7.12 97 附录A(资料性附录》塔式起重机的起升状态级别举例 98 99 附录B规范性附录空气动力系数 偏斜运行引起的载荷 附录c(资料性附录》 109 影响脆性破坏因素评价和钢材质量组别的选择 附录D 资料性附录 1ll 附录E(规范性附录管件焊接接头的承载能力 1l4 128 附录F(资料性附录受有均布载荷的结构件的折算轴向力 附录G(规范性附录受压构件的计算长度和格构式构件的换算长细比 129 148 附录H(规范性附录》轴心受压构件的稳定系数 52 附录(规范性附录) 受弯梁构件侧向屈曲稳定系数(整体稳定系数)e 50 附录J(资料性附录 压弯构件整体稳定性验算 附录K规范性附录用于结构疲劳计算的构件连接应力集中情况等级和构件接头型式 161 170 附录L.(规范性附录)塔式起重机各机构电动机的初选 175 附录M(资料性附录塔式起重机机构电动机容量选择计算中的Jc,cZ,G值 170 附录N(规范性附录 电动机的过载校验 78 附录o(规范性附录)电动机的发热校验 85 附录P(资料性附录液压油缸稳定性校验 附录Q规范性附录形状系数K,尺寸系数K,表面情况系数K.,腐蚀系数K.的确定 186 附录R(资料性附录)卷筒壁和侧板厚度的计算方法 189 附录s(资料性附录)回转支承选型及其安装螺栓的相关计算 193 附录T资料性附录)导线的载流量 197 附录U(规范性附录)无线控制装置和控制系统的附加要求 199 附录V资料性附录本标准使用的符号和代号 201 参考文献 220
GB:/13752一2017 前 言 本标;谁按照GB/TI.1一209给出的规则起体
本标准代替GB/T137521992《塔式起重机设计规范》
本标准与GB/T13752一1992相比主要 变化如下 “前言”和“引言”(见“前言”和“引言”). 增加了 a 在“范围"中,由原来的适用于“电力驱动塔式起重机",改为适用于“电力或内燃机(发动机)驱 b 动的塔式起重机”; “总则"的内容作了以下变动(见第4章) 对 增加了“验算”条款,规定了验算的基本原则,引人了能力验证的极限状态法 1) 2 将GB/T13752一1992“结构”中的“结构的工作级别”“载荷组合”和“机构”中的“机构的工 作级别”调整到本标准的“总则”中,增加了机械零件的工作级别; 3 将GB/T13752一1992“结构”中的“载荷组合"调整到本标准的“总则”中,对“载荷”“载荷 ,尤其是增加了与极限状态法有关的内容 组合”的内容作了较大的充实和修改 对“抗倾覆稳定性和抗风防滑安全性”“轨道和基础”等内容作了充实和修改; d 对 “结构”的内容作了以下变动(见第5章): 1) 增加了按极限状态法进行设计计算的内容; 增加了对钢材脆性破坏评价的内容; 22) 3)增加了销轴和管件焊接接头验算的内容; 简化了压弯构件整体稳定性验算公式; 4) 5)给出了常用附着支撑的柔度计算公式; 6 给出了精确的双吊点起重臂拉索力计算公式 给出了更为细化和精确的受压构件计算长度系数; 7) 8)修改了结构疲劳强度验算的内容 9)适当调整了刚性要求; 10)调整和充实了结构设计的构造要求; “机构”的内容作了以下变动见第6章): 对 对于机构的设计计算,充实了电动机容量初选及验算,引人了机构设计的基本内容和机构 性能的简要计算等,增加了液压系统、爬升系统设计计算的内容等; 对于机械零部件的设计计算,结合国内外技术发展现状和相关标准进行了修改和调整,例 如修改和充实了机械零部件疲劳计算,焊接和铸造卷简设计计算等内容
f 对“电气”的内容作了以下变动(见第7章): 结合国内外技术发展现状和相关标准进行了修改和调整,增加了无线遥控、电气调速与控制等 新内容 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国起重机械标准化技术委员会(SAC/TC227)归口
本标准负责起草单位:北京建筑机械化研究院、中联重科股份有限公司、哈尔滨工业大学
本标准参加起草单位;廊坊凯博建设机械科技有限责任公司、四川建设机械(集团)股份有限公司、 抚顺永茂建筑机械有限公司,北京华电万方管理体系认证中心、浙江省建设机械集团有限公司、山东丰 汇设备技术有限公司山东大汉建设机械有限公司,山东省特种设备检验研究院、湖北江汉建筑工程机
GB:/T13752一2017 械有限公司、山东省德州生建机械有限责任公司、广西建工集团建筑机械制造有限责任公司、哈尔滨东 建机械制造有限公司、辽宁省安全科学研究院、辽宁连云建筑机械制造有限公司,山东省建筑科学研究 院、建筑第二工程局有限公司、江苏正兴建设机械有限公司、云南冶金力神重工有限公司、上海市建 筑科学研究院科技发展总公司,山东鸿达重工机械制造有限公司、重庆长风机械制造有限责任公司北 京建研机械科技有限公司
本标准主要起草人;田广范、陆念力、喻乐康、兰朋、易德辉,郑兴,胡宇智罗文龙、兰建平、刘春林、 孙田,吴恩宁,饥健康、康与审、史勇、肖学全,文朝辉、刘晓东、林永,樊滨,秦可新、王晓庆,王乔,郭寒竹、 杨道华、赵勇、陈爱华、付剑雄、周晓荣、孙艳秋
本标准所代替标准的历次版本发布情况为 GB/T13752一1992 IN
GB:/13752一2017 引 言 0.1本标准未包括塔式起重机设计的所有问题
本标准未涉及的内容,执行其他塔式起重机标准和 有关通用标准的规定
0.2在保证塔式起重机安全可靠的前提下,对于使用条件和工作要求不同的塔式起重机的设计,不要 求按本标准所列的全部内容逐项进行设计计算,例如 -对已按塔式起重机的有关要求进行过审核或试验并取得合格认可的标准件(如标准的结构件 机械或电气零部件),通常不必再作校核计算; -对工作级别很低的塔式起重机,通常不必进行疲劳验算; -对一台构造简单且较少使用的塔式起重机,或对一台由标准部件组成的起重机,其计算就可简 略一些
0.3塔式起重机用户在确定订货要求及选购产品时,需特别注意确定和选择塔式起重机及其机构的工 作级别
用户需根据本标准恰当地提出塔式起重机的工作级别,如果可能还需进一步明确塔式起重机 各个机构的工作级别,以确保制造商能对其进行设计与制造
用户也可按本标准的有关示例近似地选 出所需的塔式起重机及其机构的工作级别
但需要说明的是,本标准给出的只是参考示例,并无约 束力
0.4本标准列出的使用等级,并不是对塔式起重机实际使用工作有效期的保证值
无论是塔式起重机 的使用等级,还是其机构的使用等级,都只是一个设计时的预估值,而决不是制造商给出的该塔式起重 机或其机构有效使用期的保证值
对于某一塔式起重机,如果在设计中未充分注意和估算其预期寿命、 或者制造时未达到正确的设计要求,或者使用中未能按照制造商提供的说明书进行操作和维护,或者实 际使用工况与订购该塔式起重机时提出的要求有较大的差异,则其设计预期寿命就与其实际有效使用 期有比较大的出人;反之,其设计预期寿命与其实际有效使用期就可能很接近
GB:/13752一2017 塔式起重机设计规范 范围 本标准规定了GB/T6974.3所定义的塔式起重机设计计算的规则、要求和方法
本标准适用于: 可组装与拆卸的塔式起重机; 永久性安装的塔式起重机 电力或内燃机(发动机)驱动的塔式起重机; -其他型式或用途的塔式起重机 本标准不适用于 -可装设塔身的流动式起重机 带或不带臂架的安装桅杆; 标准发布前制造的塔式起重机
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
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GB/T699优质碳素结构钢 GB/T700碳素结构钢 GB/T985.1气焊,焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口 GB/T985.2埋弧焊的推荐坡口 GB/T1231钢结构用高强度大六角头螺栓,大六角螺母、垫圈技术条件 GB/T1591低合金高强度结构钢 GB/T1800.2一2009产品几何技术规范(GPS)极限与配合第2部分;标准公差等级和孔、轴极 限偏差表 GB/T2423.56一2006电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验Fh;宽带随机振动(数 字控制)和导则 GB2585铁路用热轧钢轨 GB/T3077合金结构钢 GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.2紧固件机械性能螺母粗牙螺纹 GB 3098.4紧固件机械性能螺母细牙螺纹 GB 3480渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法 GB 3480.5直齿轮和斜齿轮承载能力计算第5部分:材料的强度和质量 GB/T3632钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 GB/T3766液压系统通用技术条件 GB/T381l1 2008起重机设计规范 GB4208外壳防护等级(IP代码
GB:/T13752一2017 GB/T4942.1旋转电机整体结构的防护等级(IP代码分级 GB/T5117非合金钢及细晶粒钢焊条 GB/T5118热强钢焊条 GB5144塔式起重机安全规程 GB5226.2一2002机械安全机械电气设备第32部分;起重机械技术条件 GB/T5293埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB/T6974.1起重机术语第1部分;通用术语 GB/T6974.3起重机术语第了部分;塔式起重机 GB/T8110气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 GB8918重要用途钢丝绳 GB/T9439灰铸铁件 GB/T10051.1起重吊钩第1部分:力学性能、起重量、应力及材料 起重吊钩第8部分;吊钩横梁毛坯件 GB/T10051.8 起重吊钩第9部分;吊钩横梁 GB/T10051.9 起重吊钩第10部分:吊钩螺母 GB/T10051.10 GB/T10051.11起重吊钩第11部分;吊钩螺母防松板 GB/T10062(所有部分)锥齿轮承载能力计算方法 GB/T10183.1起重机车轮及大车和小车轨道公差第1部分;总则 GB/T11264热轧轻轨 GB/T11352 -般工程用铸造碳钢件 GB14048.4低压开关设备和控制设备第4-1部分;接触器和电动机起动器机电式接触器和 电动机起动器(含电动机保护器 GB/T14408 -般工程与结构用低合金钢铸件 GB/T16855.1一2008机械安全控制系统有关安全部件第1部分;设计通则 GB/T20118 -般用途钢丝绳 GB/T20303.3起重机司机室第3部分塔式起重机 GB/T23723.3起重机安全使用第3部分;塔式起重机 GB/T24810.3起重机限制器和指示器第3部分:塔式起重机 GB/T24817.3起重机械控挖制装置布置形式和特性第3部分;塔式起重机 GB/T24818.3起重机通道及安全防护设施第3部分;塔式起重机 GB/T26477.1起重机车轮和相关小车承轨结构的设计计算第1部分;总则 GB26557吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机 GB/T27546起重机械滑轮 GB/T28264起重机械安全监控管理系统 GB50007建筑地基基础设计规范 GB50010混凝土结构设计规范 GB50017钢结构设计规范 JB/T7017起重机用液压缓冲器 JB/T8110.1起重机弹簧缓冲器 B/T8110.2起重机橡胶缓冲器 B/T9006起重机卷简 JB/T10833起重机用聚氨酯缓冲器 B/T1l865塔式起重机车轮技术条件
GB:/13752一2017 JB/T11866塔式起重机用限矩型液力偶合器 G/T5078.1建筑机械与设备焊接滑轮 GJ79建筑地基处理技术规范 G94建筑桩基技术规范 YB/T5055起重机用钢轨 术语、定义和符号代号 3.1术语和定义 GB/T69741和cB,/T6974.3界定的术语和定义适用于本文件
3.2符号代号 本标准使用的主要符号、代号及其单位、含义等见附录V 总则 4.1验算 4.1.1通则 计算的目的是从理论上证明:在考虑了用户、设计者和/或制造商之间约定的使用条件以及安装、拆 卸和运输情况后,塔式起重机的设计符合防止机械危险的安全要求
如果载荷效应的极值或载荷效应历程超出了相应的极限状态,就可能发生危险
因此应证明;同时 作用在塔式起重机上的所有载荷,在乘以各自的分项载荷系数后计算出的载荷效应极值,以及估算的载 荷效应历程,在塔式起重机任何关键点上都不超出相应的极限状态
为此,采用极限状态法和许用应力 法来进行验证
极限状态法(见4.1.7.1)考虑了载荷的概率特性,而许用应力法(见4.1.7.2)则未考虑,所以许用应 力法只在特定情况下可靠
有些情况要求更高的安全水平,则可商定和采用高危险度系数y.(见4.4.2) 为了反映塔式起重机实际的不利工况和载荷作用的顺序,应对塔式起重机的个别过程或典型使用 有代表性的载荷历程)的载荷作用进行分析
先进和公认的理论方法或实验方法,只要符合本标准的原则,原则上都可以采用
图1为塔式起重机验算的一般流程示意图
4.1.2塔式起重机与载荷的模型 塔式起重机或其部件的运动、内力(齿轮上的力矩、钢丝绳力等)和损耗的分析计算,采用刚体动力 学模型
在该模型中,马达转矩和/或制动力矩应与任何作用在移动部件的载荷如损耗、质量的重力、塔式起 重机或其部件运动引起的载荷以及风力相平衡
由这个刚体动力学模型和载荷模型,可得到位移、速度、加速度和/或内力的任何变化以及相应的加 速度和/或内力的瞬时值
如果计算符合约定的使用条件,则这些变化是估算载荷效应历程如热当量)和应力历程的基础
由于采用刚体动力学模型算出的加速度和内力的变化和瞬时值,只代表了实际过程的平均值,为估算其 突然变化而引起的载荷实际值,这些平均值应乘以动力系数声(见4.3)来放大
GB:/T13752一2017 在某些塔式起重机或其配置中,不同驱动机构同时动作产生的所有载荷互不影响,对此驱动机构的 载荷作用可独立考虑
在有些情况下,不同驱动机构同时动作产生的载荷互相影响,对此应考虑其 影响
塔式起重机或其部件的任一机械零件和/或构件上的名义应力(也称为标称应力),通常可采用适当 的弹性静力学模型来计算,该模型由梁或更复杂的单元构成,如平面应力单元、板或壳单元
名义应力是按材料的纯弹性强度理论算出的应力,不包括局部的应力集中效应
4.13载荷作用的模拟 为模拟塔式起重机或其部件上的载荷作用随时间变化的过程,应将在塔式起重机预定使用中出现 的不相关过程所引起的等效静载荷施加到弹性静力学模型上,该等效静载荷应与该起重机或其部件的 配置和支撑条件相符合
注:在本标准中,术语“载荷”或“载荷作用”,是指在塔式起重机或其部件上引起载荷效应的任何行为或情况,如作 用力预定位移和意外位移和/或运动,温度,风压
4.3中给出了等效静载荷
这些等效静载荷代表了塔式起重机使用中的载荷作用 4.1.4载荷组合和载荷效应 载荷叠加的方式应使其所产生的载荷效应对所考虑的使用情况达到瞬时极值,这样的载荷乔加称 为载街组合 基本的载荷组合见4.4
在确定载荷组合时,应考虑塔式起重机的用途,还应考虑其控制系统、对使用的规范性说明和任何 其他的内在条件,这都与能力验证的具体目的有关
对某一载荷组合而言,同时作用的所有载荷其大小、位置和方向的选择,应使极值载荷效应出现在 所考虑的零部件或设计点中
因此,为确定所有设计关键点的极值应力,在同一载荷组合中,应考虑多 个加载过程或塔式起重机的多个配置,例如起重小车的不同位置
在进行静力验算时,应使用内力或名义应力来表示载荷效应的上、下极端值
与塔式起重机或其部 件的既定使用条件和运动学特性相结合,这些极值就限定了验证疲劳强度的内力或名义应力的历程
验证疲劳强度时,应明确重要应力循环的次数和大小 4.1.5极限状态 本标准的极限状态,是指如果超出就可能导致塔式起重机工作特性失效的整机、其零部件或材料的 状态
承载能力极限状态和正常使用极限状态之间是有区别的,具体为 达到承载能力极限状态的表现有: a 1) 名义应力作用引起塑性变形或摩擦连接件的滑动; 零部件或连接件的失效(如静强度失效、疲劳失效或形成危险裂缝) 2 塔式起重机或其部件的弹性失稳(如构件屈曲、薄板屈曲) 3 ！ 塔式起重机或其部件的刚体失稳(如倾覆、移位 b 达到正常使用极限状态的表现有: 1)出现损害塔式起重机预定使用的变形(如损害运动零部件功能、部件间隙的变形); 2)出现损害塔式起重机司机或结构或妨碍操作性能的振动 3)超出温度极限(如马达、制动器过热》.
GB/T13752一2017 b a 嘴式起京机 使用条件 森 驱动力 刚体动力学 热当量 温度极阳 分级 校型 运动 刚体稳 定性 l、i、新 起重机 式重机 载街 静态极限 极值 醉" 载荷组合 安全系数 值mma 分级的疲 分级的疲 劳应力ak 盖惠 试验载荷 =)n 设计应力 挺告试 历程O R.
=常数 试验载荷历租 说明: 塔式起重机与载荷的模型 a 载荷作用 o)极限状态; d)验证
塔式起重机验算的一般流程 图1 4.1.6能力验证 与材料选择、制造技术和规定的使用条件三者相适应的极限状态,应在能力验证中说明
为确认未超出承载能力极限状态,应进行下列验证 构件,连接件和零部件的强度验证: a 1)在静载荷和等效静载荷作用下; 2) )在循环载荷疲劳)作用下; 塔式起重机及其部件的弹性稳定性验证 b 刚体稳定性验证
c 为确认未超出正常使用极限状态,应考虑下列因素并在必要时对其验证 变形验证; a b 振动; 热性能
c 4.1.7能力验证方法 4.1.7.1 极限状态法 极限状态法适用于所有塔式起重机及其所有部分且不受任何限制
注极限状态法的全面介绍见Iso2394,也可参见GB50068
应算出单个特征载荷f,必要时用动力系数克,放大,再乘以相应的分项载荷系数丫,或折算分项载 荷系数Y
,并按所考虑的载荷组合,将其组合到F
F,确定之后,也应乘以适当的高危险度系数Y.
y.F,的乘积用来确定所产生的载荷效应S.,即结
GB:/T13752一2017 构件或机械零件中的内力,或是连接件和支撑结构中的作用力
为证实不会发生静强度失效和弹性失稳,应计算载荷效应作用在特定构件或零部件上所产生的名 义设计应力a1,并与局部效应引起的任何应力o2进行合成,也是利用相应的分项载荷系数，和商 定的高危险度系数y,计算出来的
合成的设计应力o应与极限设计应力lim比较
极限设计应力lim用材料,连接件或零部件的 特定强度或特征抗力R除以抗力系数y.=1.10算出,其可靠概率(可靠度)不低于95%.
验算刚体稳定性时,应该证明,在乘以各自分项载荷系数的载荷的联合作用下,刚体不会产生运动 所有超出特定限度的支撑,如处于拉伸状态的车轮/轨道或处于受压状态的钢丝绳,应忽略不计
这意 昧着,在弹性静力学模型中,相应的限制性支撑应设为“无作用的”
其余确实的和/或摩擦性的支撑力 应足以确保刚体稳定性
图2为极限状态法的典型流程图
基于力、力矩,挠度验算的极限状态法应通过对前述的类推来 应用
o1
GB:/T13752一2017 表1塔式起重机的使用等级 使用等级 总工作循环数C 使用频繁程度 U1 1.60×10'
GB:/13752一2017 构中的位置,不同的结构件可能各不相同
如果已知这一比例关系，结构件的总应力循环数便可由塔式 起重机使用等级的总工作循环数导出
机械零件的总应力循环数应由其归属的机构或设计预定的总使用时间导出,推导时应考虑影响其 应力循环的转速和其他相关情况
塔式起重机结构件或机械零件的使用等级根据其可能的总应力循环数分为B1B8共8个等级、 见表12
表12塔式起重机结构件或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" B1 1.60×10' 3,.20×10"
GB:/13752一2017 4.3.2.2.2突然卸除部分起升载荷 对于以在空中突然卸除部分起升载荷为正常工作的塔式起重机,如使用抓斗或电磁盘在空中卸载 的塔式起重机,作用在其上的最大动力效应,可用起升载荷乘以动力系数中,(见图6)来考虑 F=内mg m心， =m Amk nm "k 0.5 AMnn " 图6动力系数中 动力系数按式(8)计算 Am1H ，=1 1十3. 8 m! 式中: 突然卸载动力系数; 中 在空中突然卸除的部分起升载荷质量(通常为有效起重量),单位为千克(kg): A片 起升载荷质量,单位为千克(kg) mH 系数,对抓斗或类似的慢速卸载装置,=0.5;对电磁盘或类似的快速卸载装置,8,= 3. 1.0
4.3.2.3在不平轨道上运行引起的载荷 塔式起重机带载或空载运行在不平轨道上引起的垂直动力效应,应采用适当的塔式起重机或小车 与运行轨道的模型,通过试验或计算进行估算和确定
在计算其运行的动力效应时,应考虑其垂直加速效应,此时塔式起重机和起升载荷质量的重力应乘 以动力系数p
对于符合GB/T10183.1的塔式起重机轮轨系统,当运行速度不大于1.0m/s时,可取p=1.l;当 运行速度在1.0m/s1.5m/s之间时,可取中=1.2
对于小车轮轨系统,如果运行轨道的接头经过处 理消除了阶差,则可取= 1.0. 注，中值也可按GB/T22437.1一2008的附录D或EN13001-2,2004十A3;2009的4.2.2.3给出的单质量-弹簧模型 估算
4.3.2.4驱动机构加速引起的载荷 驱动力产生的加速或减速在塔式起重机中引起的载荷,可用刚体动力学模型来计算
为此需要将 总起升载荷视为固定在起重臂的端部或直接固定在小车的下方
驱动力引起的载荷效应s作用在承受驱动力的部件上,也作用在塔式起重机和总起升载荷(总起 重量的重力)上
由于刚体动力分析不能直接反映弹性效应,所以载荷效应s应使用动力系数卢来计 17
GB:/T13752一2017 算(见图7),如式(9)所示
s .9 =S,十中5AS 式中 -驱动力引起的载荷效应; As 由驱动力变化量AF(AF=F一F,)引起的载荷效应变化量,AS=S/一S; S S -由F，和F,引起的初始(i)载荷效应和最终()载荷效应; F F 初始(i)驱动力和最终()驱动力; 驱动机构加减速动力系数
中 驱动力从稳定状态开始变化 就位时的状况 b 图7动力系数s 秀值按表17选取 表17中,的取值范围 序号 适用情况 . 1.0 离心力 1<声<1.5 驱动机构没有反向冲击或者有不影响动态力的反向冲击,且驱动力变化平稳 1.5<2 驱动机构没有反向冲击或者有不影响动态力的反向冲击,但驱动力变化突然 3.0 驱动机构的反向冲击很大,又没有用“弹簧-质量模型”进行更精确的估算 如果一个可传递的动态力被摩擦力或驱动机构的特性所限定,则应采用该限定力和适合该系统的 系数,例如在轨道上运行的塔式起重机,其在水平面内起动和制动所引起的惯性力,就不应大于主动 车轮与轨道之间的黏着力 塔式起重机或起重小车在水平面内起动或制动时,其加、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
如果未知,则可参考表18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值
18
GB:/13752一2017 表18加速时间和加速度值 低速和中速长距岗运行 正常使用中速和高速运行 高加速度、高速运行 要达到的速度 加速时间 加速度 加速时间 加速度 加速时间 加速度 m/s m/s m/s m/s 0.0 0.67 4.00 8.00 6.,00 3.15 7.1o 0.44 5.40 0,.58 2.50 6.3o 0.39 4.8o 0.52 2.00 9.10 0.220 5.60 0.35 4.20 0,47 0,190 5.00 0,43 8.30 0.32 3.1o 1.60 1.00 6.60 0.150 4.00 0.25 3.00 0.33 0.120 0.63 5.20 3.20 0.19 2.5o 0.40 4.10 0.098 0.16 0.25 3.20 0,078 0.16 2.50 0.064 4.3.2.5位移引起的载荷 应考虑包含在设计中的位移引起的载荷,例如在限定范围内引发补偿修正系统(如修正偏斜)响应 必需的位移,或由预加应力引起的位移 还需考虑的其他载荷,包括可能由在规定限制范围内的位移引起的载荷,例如由轨道之间的高度或 轨距变化引起的载荷,或由支承物的不均匀沉降引起的载荷
4.3.3偶然载荷 4.3.3.1工作状态风载荷 4.3.3.1.1工作状态风载荷的估算 露天工作的塔式起重机应考虑风载荷的作用
假定风可沿任意水平方向吹(即可沿塔式起重机最 不利的方向作用)
计算工作状态风载荷时,认为所有高度上的计算风压(计算风速)不变
垂直作用在塔式起重机构件纵轴线上的风载荷按式(10)计算
a 验算塔式起重机结构时:Pw=.CA 验算起动驱动力时;Pw;=e,.CA 10 验算控制运动的驱动力时:Pw;= bCA ep 式中: -验算工作状态下塔式起重机结构时,垂直作用在所指构件纵轴线上的风载荷,单位为 Pw 牛顿(N); -验算工作状态下起动驱动力时,垂直作用在所指构件纵轴线上的风载荷,单位为牛顿 Pw" (N): -验算工作状态下控制运动的驱动力时,垂直作用在所指构件纵轴线上的风载荷,单位 Pw3 为牛顿(N); -所指构件的空气动力系数,与构件的特征面积A一起使用,见附录B " -所指构件的特征面积,单位为平方米(m='),见附录B 起动驱动力系数,通常取e,=0.7; 19
GB:/T13752一2017 平均驱动力系数,通常取e丽=0.37; -工作状态计算风速为v
时的计算风压,单位为牛顿每平方米(N/m'),见式(11)和 表19.
b 沿风向作用在总起升载荷上的风载荷,其计算式同式(10);但此时式中相关符号的含义有所 不同,说明如下 工作状态沿风向作用在总起升载荷上的风载荷,单位为牛顿(N).: Pw C 总起升载荷沿风向的空气动力系数;缺少总起升载荷详细资料时,取c =2.4; 总起升载荷在垂直于风向的平面上的投影面积,单位为平方米(m');缺少总起升载 A 荷详细资料时,取A=0.0005m用,其中m川是总起升载荷的质量,单位为千克(kg). 但A不应小于0.8m'
4.3.3.1.2工作状态的计算风压和计算风速 计算风压
按式(11)计算
11
=0.625 式中 工作状态计算风压,单位为牛顿每平方米(N/m=);常用的工作状态计算风压值见表19; -工作状态计算风速,单位为米每秒(m/s),见表19
U 当风向与塔式起重机某一构件纵轴线不垂直时,应采用垂直于该构件纵轴线的计算风速分量 U sina
,其中a.为风向与所指构件纵轴线之间的夹角
但计算沿风向作用在总起 来计算久 升载荷上的风载荷时,不应用v代替 U 计算风速口
为空旷平坦 地面离地高10m处或海拔10m处的阵风风速,即3、时距平均瞬时风 速,取为同样情况和高度处 l0min 时距平均风速v,的1.5倍,即u
=1.5um 10min 时距平均风速v,与风力等级(蒲福风级)有关,应按塔式起重机工作地的气象数据选取
如 果塔式起重机可能在不同地区使用,则应将其设计成可适用于那些地区
表19给出了工作状态常用的计算风速和计算风压值及其与10min时距平均风速),,风力等级的 对应关系
制造商采用的风速和风压值,包括不同于表19的风速和风压值以及安装拆卸和试验时的风 速和风压值,应在塔式起重机设计和使用说明书中说明
表19工作状态常用的计算风压p,和计算风速y,及其相对应的10min时距平均风速",和风力等级 计算风速 计算风压 10min时距平均风迷 工作条件 风力等级 N/m” m/s m/s 预定只在较低风力中工作 125 9.4 14.l 250 在正常风力中工作 20.0 l13.3 500 28.3 18.9 在8级风中继续工作 如果在塔式起重机最高处测得的风速在增加并趋向于达到计算风速uw,则应对其进行防护或应将 其配置转换为安全的配置
这是因为防护塔式起重机的方法和/或措施以及所需的时间不同,所以应在 风速较低的时候就开始进行防护 注:任何细长的构件,当将其以纵轴线垂直于风向的方式放置在风流中时,可能会发生气动弹性振颤(如驰振或形 成涡旋)
因此相应于工作状态和非工作状态风的情况,需考虑从设计上采取槽施来防止这些效应 4.3.3.2冰雪载荷 对于某些地区,应说明和考虑冰雪载荷,也应考虑因冰雪积结而增加的受风面积
20
GB:/13752一2017 43.3.3温度变化引起的载荷 对于某些地区,应说明和考虑当地的温度变化
4.3.3.4偏斜运行引起的载荷 设有导向装置(导向滚轮或车轮轮缘)的塔式起重机或小车,当其以恒速纵向或横向移动时,会在车 轮的导向装置处产生偏斜载荷
该载荷是由导向的反作用力引起的水平力,导向反作用力使车轮偏离 其自由滚动、自然纵行或横移的方向
上述偏斜载荷一般视为偶然载荷,但其出现的频率随塔式起重机或小车的类型,配置、轮轴的平行 度精度和维护情况而变化
在个别情况下,偏斜载荷的出现频率决定着是将其视为偶然载荷还是常规 载荷
采用车轮轮缘导向的,塔式起重机偏斜运行在轮缘与轨道之间引起的水平侧向力按附录C计算
注:采用滚轮导向的,塔式起重机偏斜运行在车轮与轨道之间、导向装置与导轨之间引起的侧向力和切向力,可以 用一个前化的机械模型来计算,见GBT22137.1一20s的附录F或EN130l2.20I十A3:200的 4.2.3.3 使用普通底架时,塔式起重机的偏斜载荷可忽略不计
由轨道运行机构的驱动力产生的加速或减速而在质量非对称分布的塔式起重机中引起的水平力 如有的话),视为常规载荷,在4.3.2.4中考虑
4.3.4特殊载荷 4.3.4.1以最大起升速度提升地面载荷而引起的载荷 按4.3.2.2.1和表24,将用最大起升速度提升无约束的地面载荷而在塔式起重机上产生的动力效应 所引起的载荷,视为特殊载荷纳人载荷组合Cl
此时,动力系数按表16给出的与载荷组合C1相对 应的稳定起升速度值来估算 4.3.4.2非工作状态风载荷 4.3.4.2.1非工作状态风载荷的估算 应验算塔式起重机在非工作状态承受风力的能力
计算非工作状态风载荷时,应考虑不同高度上 计算风压或计算风速的变化情况
垂直作用在塔式起重机构件纵轴线上的非工作状态风载荷按式(12)计算
(12 PwN=K，p,CA 式中: -非工作状态垂直作用在所指构件纵轴线上的风载荷,单位为牛顿(N); P wN -所指构件的空气动力系数,与构件的特征面积A一起使用,见附录B; -所指构件的特征面积,单位为平方米(m=),见附录B K 风压高度变化系数,见表21; 非工作状态计算风速为u,时的计算风压,单位为牛顿每平方米(N/m'),见式(15)和 p 表20 b)沿风向作用在剩余起升载荷上的非工作状态风载荷,其计算式同式(12);但此时式中相关符 号的含义有所不同,说明如下 Pw -沿风向作用在剩余起升载荷上的风载荷,单位为牛顿(N); C -剩余起升载荷沿风向的空气动力系数;缺少剩余起升载荷详细资料时,取C=2.4; A -剩余起升载荷在垂直于风向的平面上的投影面积,单位为平方米(m=);缺少剩余起 21
GB:/T13752一2017 升载荷详细资料时,剩余起升载荷的投影面积按式(13)计算,但A不应小于0.8m
A=0.0005pn (13 式中 总起升载荷的质量,单位为千克(kg); 77H -非工作状态下剩余起升载荷的系数,拨式a)计算
Amn (14 =1一 mH 式中: -非工作状态要求从总起升载荷中卸除的起升载荷(通常为有效起升载荷或 AmH 净起升载荷)的质量,单位为千克(kg); -同式(13)
m1H 非工作状态计算风压和计算风速 4.3.4.2.2 计算风压户.按式(15)计算
(15 p
=0.625 式中 非工作状态计算风压,单位为牛顿每平方米(N/m),见表20; p -非工作状态计算风速,单位为米每秒(m/s),见表20
当风向与塔式起重机装一构件纵怕线不垂直时,应采用垂直于该构件纵触线的计算风速分量来 计算户.,vi=u,sinaw" ,其中a.为风向与所指构件纵轴线之间的夹角
但计算沿风向作用在剩余起 升载荷上的风载荷时,不应用口
代替u
计算风速,为空旷平坦地面离地高10m处或海拔10m处50年一遇的10min时距平均暴风风 速的1.4倍,即u,=1.4uw
u根据风速观测数据经概率统计得出,与风力等级蒲福风级)有关
50年一遇的10 min时距平均暴风风速u应按塔式起重机工作地的气象数据选取
如果塔式起重 机可能在不同地区使用,则应将其设计成可适用于那些地区
在动>38m/或叫.>50m/的地区使 用的塔式起重机用户和制造商应就某些特殊条件达成一致 如果在有产生飓风的地区安装塔式起重机或延长其使用周期,则按上述公式算出的非工作状态计 算风速和风压,应根据气象资料和/或空气动力学方面的因素进行修正 对依靠自身机构在非工作状态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非工作 状态风载荷验算
这应在塔式起重机的使用说明书中写明,要求不工作时将塔身缩回固定好,以使其能 抗御暴风的袭击
表22给出了非工作状态常用的计算风速和计算风压值及其与10min时距平均暴风风速u风力 等级的对应关系
制造商采用的任何非工作状态风速和风压值,均应在塔式起重机设计和使用说明书 中说明
不同高度的计算风速u,(h)值,可按式(16)计算
.(h=[(h/10)1十0.4] (16 式中 -高度处的非工作状态计算风速,单位为米每秒(m/s); u,h -离地面或海面的高度,单位为米(m). -50年一遇的10min时距平均暴风风速,单位为米每秒(m/s)
U 引人式(16),式(12,式(15)可改为式(17) 22
GB:/13752一2017 P”w=p,(h)xC×A (17 " 0.625(K×u .h= 式中 高度h处的非工作状态计算风压,单位为牛顿每平方米(N/nm'); p,(h K -风速高度变化系数,K，=(h/10)十0.4; 式中其他符号同式(12),式(16). 表20非工作状态计算风压和计算风速 计算风压 与,相应的计算风速 区 地 N/m m/s 内 陆 500600 28.3~31.0 海 6001000 31.040.0 1500 49.0 台湾省及南海诸岛 非工作状态计算风压的取值,内陆的华北、华中和华南地区宜取小值,西北、西南、东北和长江下游等地区宜取 大值;沿海以上海为界,上海可取800N/m',上海以北取小值,以南取大值
可根据当地气象资料提供的10" 高处50年一遇的10min时距平均暴风风速u来算出计算风速U/w,(h)和计算风压p,/p,h. 海上航行的塔式起重机,可取p
-1800N/m,但不再考虑风压高度变化即取K,=1 沿海地区、台湾省及南海诸岛港口大型塔式起重机抗风防滑系统及定装置的设计,所用的计算风速u.不应 小于55m/s(不应小于39.3m/s).
表21风压高度变化系数K r(h/1o)w.14十0,4门 项目 心 l.4 高度h 10 203040~ 50 60~ 708090100110120130~ 140~ l0 2o 30 40 50 60 70 80 90 100 1l0 120 130 140 ]50 mm 1.001.09 1.29 .471.521.56 1.601.63 K 1.21 1.361.42 1.671.70 .73 1.75 高度 150160170180190200~210220~230240250~260270280~ 290~ 160 70 180 90 200210 220 230 240 250 26o 270 28o 290 300 m K 1.781.80 l.831.85 1.871.89 1.911.931.95 l.97 1.992.01 2.022.04 2.05 注:计算非工作状态风载荷时,可沿高度划分成10m高的等风压段,以各段中点高度的系数KA即表列数字)乘 以计算风压;也可以取结构顶部的计算风压作为塔式起重机全高的定值风压 23
GB:/T13752一2017 表22非工作状态常用的计算风压p,和计算风速y,及其相对应的10min时距平均风速",和风力等级 U p
风力等级 N/m m/s m/s 600 31.0 22.1 1o 800 35.8 25.6 000 40.0 28.6 1 1100 42.0 30.0 1 1 1200 43.8 31.3 1300 45.6 32.6 12 12 1500 49.0 35,0 1800 13 53.7 38.4 1890 55.0 39.3 13 43.4.3试验载荷 试验载荷应作用在处于工作状态配置的塔式起重机上试验过程中其配置不应改变,如加大平 衡重
试验载荷应乘以动力系数中
系数内,的取值如下 动载试验:试验载荷由驱动机构以塔式起重机工作的方式来移动,试验载荷所包含的净起升载 a 荷(净起重量的重力)至少应为额定起重量重力的110%
此时事按式(18)计算
(18 中
=0.5(I十p 式中 -动载试验时的载荷动力系数: 按4.3.2.2计算的动力系数
中 静载试验;试验时不使用驱动机构,试验载荷用加载的方式加在塔式起重机上,试验载荷所包 b 含的净起升载荷(净起重量的重力)至少应为额定起重量的125%
此时中,=1
=83m/<(对应计算风压
= 43N/m')引起的 验算试验载荷工况时,至少应考虑由计算风速v
= 风载荷
4.3.4.4缓冲力产生的载荷 在使用缓冲器时,用刚体分析法算出的因碰撞而产生的力,应乘以考虑其弹性效应的动力系数,
动力系数声的取值如下 -对于具有线性特性的缓冲器;内- =1.25; -对于具有矩形特性的缓冲器;内;=1.6; 对于具有其他特性的缓冲器,应采用经计算或试验证明的声,值(见图8). 中的中间值可按式(19)估算 00.5时 ;=1.25 19 0.51时 7=1.25十0.7(一0.5 式中的值见图8
24
塔式起重机设计规范GB/T13752-2017解析
塔式起重机是一种可以在垂直方向上进行高空作业的机械装置，根据不同的使用场合可以选用不同型号和规格的塔式起重机。《塔式起重机设计规范GB/T13752-2017》是我国针对塔式起重机制定的设计规范标准，旨在确保塔式起重机的设计、制造和使用符合国家相关法律法规的要求，同时也保证了塔式起重机的安全和稳定性。
首先，根据《塔式起重机设计规范GB/T13752-2017》的规定，塔式起重机的结构应该具有一定的刚度和强度，能够承受各种复杂的载荷情况，并且在运行时不会产生过大的振动。为了确保起重机的稳定性，规范还对塔式起重机的支撑方式和基础设计进行了详细的说明。
其次，规范对塔式起重机的安全保护装置也做出了明确的要求。比如，塔式起重机必须配备超载保护装置、高度限位装置、倾斜保护装置等。这些安全装置能够有效地保障工人的安全，防止因意外事故造成人员伤亡和财产损失。
除此之外，《塔式起重机设计规范GB/T13752-2017》还规定了起重机的试验方法和检验标准，以及起重机的使用和维护管理要求。这些规定的制定，为塔式起重机的合理使用和安全运行提供了一系列科学的依据。
总之，作为我国针对塔式起重机制定的设计规范标准，《塔式起重机设计规范GB/T13752-2017》的发布旨在规范塔式起重机的设计、制造和使用流程，保证起重机的安全和稳定性。在使用塔式起重机时，我们应该遵循规范的要求，加强起重机的维护保养，确保工人的安全和施工的顺利进行。
