GB T 26477.1-2011 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.pdf

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1、ICS 53.020.20 J 80 盖面中华人民和国国家标准GB/T 26477.1-2011 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Cranes-Design caIculation for rail wheels and associated trolley track supporting structure-Part 1 : General (lSO 16881-1:2005 ,MOD) 2011-05-12发布2011-12-01实施数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 26477.1-2011 目次前言.1 1 范围-2

2、 规范性引用文件-3 术语和定义.4 要求附录A(资料性附录)轨道下轮压的分布附录B(资料性附录)车轮支承翼缘板的局部应力参考文献GB/T 26477.1-2011 目Ij1=1 GB/T 26177(起重机车轮和相关小车承轨结构的设计计算由五个部分组成: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/T26477的第1部分。本部分修改采用ISO16881-1 :2005(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)C英文版)。本部分与ISO16881-1 :2005的主要技术性差异如下:本部分的第2章中

3、用GB/T22137.1(起重机载荷与载荷组合的设计原则第1部分:总则和GB/T22437. 5(起重机载荷与载荷组合的设计原则第5部分:桥式和门式起重机代替了ISO16881-1 :2005中引用的ISO8686-1和ISO8686-5，两个国家标准均系修改采用国际标准，其中的分项载荷系数几和抗力系数凡的取值与ISO8686-1和ISO8686-5的规定有差异;在载荷组合表中还增加了高危险度系数几。本部分还作r下列编辑性修改:将ISO16881的本部分改为GB/T26477的本部分;用小数点代替作为小数点的逗号，;删除了ISO16881-1，2005的前言;对于ISO16881-1:2005

4、中引用的国际标准，用已被采用为我国的标准代替对应的国际标准，未被采用为我国标准的直接引用国际标准;一对ISO16881】1:2005中的1.1. 6、1.2和附录A中有效翼缘宽度b，的计算公式及参考文献中4J的编辑性错误进行了订正。本部分的附录八和附录B为资料性附录。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CSAC/TC227)归口。本部分起草单位:大连重工起重集团有限公司。本部分主要起草人:桂佩康、何铀、李秀苇、董炜、曹旭阳。I GB/T 26477.1-2011 1 范围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GB/T 26477的本部分对选择轨道运

5、行的起重机铸铁或钢质车轮的尺寸提出了要求，并给出了由轮上五作用在起重机结构中产生的局部应力的计算公式。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T26477的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 6974. 1起重机术语第1部分:通用术语(GB/T6971. 1 2008 , ISO 4306-1: 2007 , IDT) GB/T 20863. 1起重机械分级第1部分:总则(GB/T20

6、863.1-2007 , ISO 4301-1:1986 , IDT) GB/T 22437. 1起重机载荷与载荷组合的设计原则第1部分:总则(GB/T22437. 1 -2008 , ISO 8686-1: 1989 ,MOD) GB/T 22437.3 起重机载荷与载荷组合的设计原则第3部分:塔式起重机(GB/T22137.3 2008 ,ISO 8686-3: 1998 , IDT) GB/T 22437. 5 起重机载荷与载荷组合的设计原则第5部分:桥式和门式起重机(GB/T 22137. 5 -2008 ,ISO 8686号:1992 , MOD) ISO 8686-2起重机载荷与载

7、荷组合的设计原则第2部分:流动式起重机ISO 8686-4起重机载荷与载荷组合的设计原则第4部分:臂架起重机3 术语和定义GB/T 6974. 1确立的术语和定义适用于GB/T26177的本部分。4 要求4. 1 车轮的选择4. 1. 1 车轮尺寸为了确定车轮的尺寸，应做如下校验:a) 校验车轮在使用中承受最大轮压的能力;b) 校验车轮能确保正常运行且元异常的过度磨损。上述的校验计算用式(1)和式(2)进行:旦旦三三工1.9P b. D飞iE旦旦p， C1 C? b. D飞1.1 .L. . ( 1 ) ( 2 ) GB/T 26477.1-2011 式中:D 车轮直径，单位为毫米(mm);b

8、 轨道的有效宽度，单位为毫米(mm);PL 由制造车轮的金属材料决定的许用比压，单位为牛每平方毫米(N/mm勺，见表1; C 取决于车轮转速的系数，见表2; C2 取决于机构工作级别的系数，见表3; P max车轮在载荷组合A、B或C情况下的最大轮压，包括考虑动载试验和静载试验两者的载荷(载荷组合情况在GB/T22437. 1、GB/T22437.3、GB/T22437. 5和ISO8686-2、ISO8686-4中都给出了定义); P mean -当考虑A和B两种载荷组合情况时，等效工作轮压按式(3)计算，取较大值。等效工作轮压考虑了车轮受载的各种变化，包括适用于一个工作循环期间与支承车轮有

9、关的搬运载荷位置的变化。式(3)给出的是等效工作轮压的近似值。当工作程序已知时，利用搬运载荷的实际位置产生的轮压能更精确地计算等效工作轮压。在进行这一计算中，应采用起升载荷的最大值，系数C2考虑了载荷的变化。4. 1. 2 确定等效工作轮压计算等效工作轮压时，应考虑车轮在规定的栽荷情况F承受的最大轮压和最小轮压，即当确定P mean时，在正常的工作状态下，不考虑动载系数弘Pmean值按载荷组合八和l载荷组合B的式(3)计算确定:式中:P _ =- P m;川.B十2Pmax.A.B一一一一-mean - 3 Prnin 车轮在载荷组合A、13悄况下的最小轮压。4. 1. 3 确定有效的轨道宽度

10、b. ( 3 ) 对于具有平坦或微凸承压l时，总宽度l，每边倒角圆的半径r的轨道(见阁1)，其有效宽度b应用式(1)计算:b二J一2r(1 ) 对于具有微凸承压面的轨道或车轮，因轨道与滚动车轮的接触得到了改善，故许用比压PL可增加10%。对于在工宇梁下翼缘板上运行的具有平面、锥面或微凸承压面的车轮，有效宽度按式(5)计算:b-，w二(5 ) 式中:车轮踏面宽度和倒角圆半径按图2确定。车轮直径D应为投影宽度(-r)中点上的直径。图1轨道尺寸2 4. 1. 4 确定许用比压PLF飞吨忌图2翼缘板上运行车轮的尺寸表1中给出的PL值是车轮的金属材料极限强度的函数。表1PL值制造车轮用金属的极限强度P

11、,j !u/ (N/mm2) (N/mm2) 500 5.00 600 5.60 700 6.50 800 7.20 900 7.80 1000 8.50 金属材料的质量应符合铸造、锻造、轧制钢或球墨铸铁的规定。选择PL值时，车轮踏面的硬化层深度可考虑为O.OlD。GB/T 26477.1-2011 轨道的最小极限强度/(N/mm2) 350 350 510 510 600 700 在装有轮箍的轨道车轮情况下，应考虑轮箍的质量，轮箍应具有足够的厚度且不应自行辗出轮体。4. 1. 5 确定系数C1C1值根据车轮的转速确定，见表20表2C1值车轮转速/车轮转速/车轮转速/(r/min) c, (r

12、/min) c, 。/min)c, 200 0.66 50 0.94 16 1. 09 160 o. 72 45 0.96 14 1. 10 125 o. 77 40 o. 97 12.5 1. 11 112 o. 79 35.5 o. 99 11. 2 1. 12 100 。.8231. 5 1. 00 10 1. 13 90 0.84 28 1. 02 8 1. 14 80 0.87 25 1. 03 6. 3 1. 15 71 0.89 22.4 1. 01 5.6 1. 16 63 0.91 20 1. 06 5 1. 17 56 0.92 18 1. 07 3 GB/T 26477.

13、1-2011 4. 1. 6 确定系数C2系数C2根据机构工作级别确定，见表30表3C2值机构工作级别c, Ml、岛121. 25 M3、岛111. 12 M5 1. 00 M6 0.90 M7、孔180.80 上述各项公式只适用于直径不超过l.25 m的车轮。对于较大直径的车轮，经验表明应降低轨道和车轮间的允许压力。不推荐使用更大直径的车轮。注:车轮选择方法在这里是以FEM1. 001: 1988第4分册和1998修订版第9分册为基础。本方法以GB/T 20863. 1 tr1机构的工作级别分级(M1M8)为基础。4.2 运行车轮机构工作级别的确定轨道车轮的机构工作级别(根据GB/T2086

14、3. 1)一般按下列各项确定:a) 总工作循环吹数C取规定值或给定的U一分级(使用等级)的总工作循环次数的上限。b) 平移运行的平均位移Im按照使用要求的规定。c) 机构载荷状态级别数L，应取规定值或从给定型谱或工作循环种类计算出来的值。d) 总行程L=2C.Xm。e) 运行时间T=L/vt，vt为机构正常运行速度(通常为最大运行速度)。f) 操作时间级别的计算女llj二1+intln( 1/200.01) /ln(2门。示例1:T=3 200 , Tj二1卡intflnC1200/200.01)/0. (;93 147二l十intC3.9凹9)二;使用等级级别问。示例2:T二3201，Tj=

15、1斗intJ口(3201/200.01)/0.693147j=1斗1口t(1.0(01)二S如使用等级级别罚。g) 机构级别数的计算如mm=-二L;十丁j20Tj，L;和mm应取整数，例如15，或用相应的利iJTf表忌。4.3 由轮压产生的局部应力的确定由小车和大车(起重机)年轮轮l五产生的局部应力可根据附录A和附录B确定。当采用许用应力法时，局部应力根据附录A和附录B组合，由额定载荷产生的合成应力不应超过许用应力。当采用极限状态法时，局部应力的计算应为该项计算载荷乘以相应的分项载荷系数Ypo其合成应力不应超过屈服应力除以材料的抗力系数儿。系数Yp和Ym应取自GB/T22437和IS08686

16、的有关部分。4 GB/T 26477.1-20门附录A(资料性附录)轨道下轮压的分布法向和横向作用于轨道的轮隘，在承轨梁的焊缝或腹板娜钉和腹板产生的局部应力应按照轨道和i翼缘系统来确定。本附录提出的计算方法的前提条件:腹板和轨道布置符合ISO12488-1规定的公差。超出公差时，应考虑由此产生的弯矩。除非做更精确的计算，当轨道由上部翼缘直接支示的时候，由轮压在腹板或梁上部焊缝中产生的局部垂直应力用式(A.1)计算:z=O.32X毛主气枉. ., . . . ( A.1 ) 式中:F max 包括反映动力效应的载荷系数i的最大轮屈;tw一腹板厚度(见图八.1);t , -一腹板厚度见图八.1 a

17、) ;或 减少的焊缝高度1.4a见图A.lb)J; 减少的焊缝高度O.7a见图八.1c) J; , 由运行轨道和部分翼缘板横截I国组成的断时的惯性矩(见图八.2的阴影部分)。，通常应采用起重机轨道口J用断面的90%计算。此的可根据预期值的变化作调整:工作循环次数;- -载荷谱;-.-形位公差;+轨道和车轮的材料。用于计算的磨损极限应在使fH说明H中);JlI.足。在运行轨道横截面被夹紧的情况F，为轨道及翼缘的相关部分的单个惯性矩计算值之和。a) b) 图.1 tw和tc的示意图在这种情况下，有效翼缘宽度b按式(A.2)计算:c) b, =b，十O.4(50+2h，)，mm(A.2 ) 式中:b

18、，-一轨道宽度;h, 轨道高度;5 GB/T 26477.1-2011 人从轨道顶部到翼缘底部的距离。6 u 、F m，飞图A.2计算Jc的标定面积GB/T 26477.1-2011 附录B(资料性附录)车轮支承翼缘板的局部应力B. 1 总则当小车运行在主梁翼缘时，在轮压F作用点的响应区域中产生翼缘的局部弯曲应力，它与梁的支承配置无关。本附录中给出的公式和系数可用于两种型式的主梁:二-工宇梁主梁(见B.2); -箱形梁主梁(见B.3)。按照GB/T22437. 1、IS08686-2、GB/T22437.3、IS08686-4和GB/T22437. 5确定的应力和在疲劳应力校验中，局部应力应在

19、复合应力上叠加。注意一定要添加正号和负号。在载荷组合A，B和C(见前述标准相应的表)以及疲劳强度(载荷组合A)校核中，板和全焊透焊缝的局部应力在与复合应力叠加之前应乘以0.750在疲劳分析中，当采用系数0.75时，合成应力应与焊接接头戒细部的拉伸疲劳强度作比较。由于翼缘板具有充裕的现性抗弯能力或腹板具有充裕的塑性抗拉能力，故局部应力可降低系数O.75。在疲劳分析中，因为对于相|司的接头或细部而言，极的弯曲疲劳强度一般比拉伸疲劳强度高30%60%，故可减少局部应力的影响。如果轮压F不对称，局部应力用最大轮压和相应的距离i计算。除f这些翼缘弯曲应力和主应力外，还应计算主梁横断面中由作对柏:载荷作用

20、点产生的扭转应力。B.2 轮压作用在工字梁下翼缘的局部应力作用于X和Y方向的应力为以和FY(见罔B.1)。其计算公式为式(B.1)和式(B.2): 图中数字含义为:。一在腹板/翼缘过渡区的应力;1一在轮压作用点的应力;2 在梁的边缘的应力。 ( B. 1 ) FY =句()号( B.2 ) 7 GB/T 26477.1-20门o 1 12 h I l-一一-主a) 平行翼缘工字梁b) 倾斜翼缘工字梁图B.1工字梁的局部应力计算符号变量F，tf，i和各项具有下列含义:F 包括反映动力效应的载荷系数i的最大轮压;tf 翼缘(元公差和磨损)的理论厚度;对倾斜翼缘工宇梁，tf为在轮压作用点，见图B.1

21、b)中点1处的厚度;z 梁边缘至轮压作用点的距离;b 翼缘的宽度;5 腹板的厚度;用式(B.3)计算:. ( B.3 ) O.5(b-s) 翼缘底部的下表面计算点0、1和2的应力系数Cx()和Cy()在表B.1中给出。在翼缘的上部表面的应力符号相反。表B.1局部应力系数带平行翼缘的I字梁带倾斜翼缘的I字梁CXO =0.0500.580J.十O.148e3.015 CXO二O.981一1.479J.十1.120e1.322 纵向弯曲应力CX1 = 2.230 -1. 490J.十1.390e-18.33A CX1二1.810-1.150J.十1.060e-7. 700 CX2 =0. 730-

22、1. 580J. +2. 910e 5. OO CX2 = 1. 990- 2. 810J. +0. 840e-.690 CyO = -2.110十1.977J.十0.0076e65CyO二1.096十1.095J.十0.192e-6.000横向弯曲应力CY1二10.108-7.408J. -IO. l08e-l.364 CYl=3.965二4.835J. -3. 965e-2.5 CY2二OCY2=0 B.3 轮压作用在箱形梁下翼缘板的局部应力轮压作用在箱形梁下翼缘板的局部应力见图B.2。8 GB/T 26477.1-20门o 1 2 Yl X ，globXlX 说明:1小车车轮。图B.2箱

23、形梁的局部应力计算符号表B.2中给出了计算箱形梁下翼缘板局部应力的公式和系数。公式和系数均以有限元法计算结果的曲线为依据。因此，它们均为近似值且没有实际依据。表B.2应力和系数公式图B.2中的点应力公式系数符号和极限对所有公式都有效F Cxo二0.123十0.18，1.斗O.194，1.2一tw xo=cxo? t2 f O. 5arctan( 5r，一1.375) rt=-t 。F 2ab16a YO = CYO -:2-t; CYO =-.二1.306 7-1.15叭t0.583 3 r,2 -+ 1. 933 O.li/0.5 O. 15r,0. 8 F CXl =2. 23- 1. 4

24、9十2e-18.33(l斗1.5r,) +0. 1r.5 Xl =CXI ti 1 F Yl二CYl2 t; CYl =0. 33(t一1)十(l斗2r，)0.3，1.十O.4sin(3. 4十O.4r,2) F CX2-一O.95十2.70om+1.2(A 0. 1)0.25 O. 76J (O 2飞)4 X2 =CX2 2 t; (2十0.5)，.-r, Y2=0 CY2=0 腹板应力是膜应力(m)和czm=0.4十1.8r,2 弯曲应力(b)的总和CZb =(O. 01+0. 021 2r，3)0.125(b/O. 25JO. 125 h 3 rh= 23=23m十23bkzh=l tw

25、 在腹板和f 是=1+-. kzo 4 mm三tw三12mm 焊缝坡r1n二CZm(d十t)tw十Zh- 1 (l十O.000 153 6r) 50twh 6Fd 走自=2十1.5sin1. 5(0.35-r，)十。三二h50tw是ZhCZbtw3 1 + (2r,) 3 J O. 45sin 1(r，-0.5) 9 GB/T 26477.1-2011 在0、1、2点的应力符号适用于下表面。上表面应力符号相反。部分焊透的角焊缝用部应力公式按照图B.3的说明。说明:1 -一隔离体图。以1q图B.3角焊缝的计算符号q=Z3m tw ; Mb二Z3b毛WD二aW+主;b 2 E二二号+卫毛O. 75

26、户;L, 2咀Zqow =qw古风w=Mb-qe;q w n二二W一-; aWp 6Mbw hw一2一;awp 焊缝表面应力:焊缝根部应力:wsn十Lw;w-n一一bw0 焊缝根部的应力合成公式为:(生glom02/2(川b一O.7川wrr (globl2/2 ) + (_;wr ) _-!JO; _ J.r-_ _ _/-wr+(-;-I +(玉rl f Rd.X /飞fRd.y/ fRd.X fRd.y fRd.xJ飞fRd.Y下脚标globJ在为计算点的综合(复合)应力(纵向正应力和通过焊缝的剪切应力)。降低系数O.75不应用于角焊缝的横向应力。注1:按照B.1和B.2计算的局部应力符合

27、FEM9.311和CMAANo. 71的规定。注2:B.3是基于有限元计算的进一步展开。10 参考文献1 ISO 12188-1起重机车轮及大车和l小车轨道公差第1部分:总则2J FEM l. 001 :1 998 起重机械设计规范1)3J FEM 9.341 系列起重机械设计规范梁的局部应力4J CMAA No. 74 电动单梁起重机设计规范2)1) FEM为欧洲物料搬运协会。2) CMAA为美同起重机制造商协会。GB/T 26477.1-2011 FON-.hh寸NFHA闰。华人民共和国家标准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GB/T 26477.1- -2011 国中提巾国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销导印张1字数24千字2011年11月第一次印刷开本880X12301/16 2011年11月第一版* 18.00 j巳如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533定价15号:155066. 1-43745 GB/T 26477.1-2011 打印H期:2012年2月1H F002A