1、起重机设计规范起重机设计规范条文解释与学习条文解释与学习2013.072013.07第1页，共31页。确立了起重机总体、结构、机械、电气与安全部确立了起重机总体、结构、机械、电气与安全部分设计应共同遵守的必要准则。分设计应共同遵守的必要准则。本标准使用于桥式起重机、臂架式起重机和缆本标准使用于桥式起重机、臂架式起重机和缆索型起重机。索型起重机。1 1，GB/T3811GB/T3811起重机设计规范起重机设计规范的范围的范围第2页，共31页。u供引用供引用GB/T699 GB/T699 优质碳素结构钢至优质碳素结构钢至YB/T YB/T 5055 5055 起重机钢轨等起重机钢轨等5353份相关
2、标准份相关标准.使之使之成为本标准的条款成为本标准的条款.u凡是不注日期的的引用凡是不注日期的的引用,其最新版本适其最新版本适用于本标准用于本标准.2，规范性引用文件，规范性引用文件第3页，共31页。u工作级别的划分工作级别的划分起重机工作级别分为三种起重机工作级别分为三种:起重机整机工作级别起重机整机工作级别 起重机机构工作级别起重机机构工作级别 起重机结构件或机械零件工作级别起重机结构件或机械零件工作级别3，分级，分级 第4页，共31页。u起重机整机工作级别由起重机的使用等级和起重机起重机整机工作级别由起重机的使用等级和起重机的起升载荷状态划分的起升载荷状态划分u起重机从开始使用起到预设报
3、废时能完成的总起重机从开始使用起到预设报废时能完成的总工作循环数称为起重机的使用等级工作循环数称为起重机的使用等级u起重机在预设寿命期内其各个有代表性的起升起重机在预设寿命期内其各个有代表性的起升载荷值的大小及各相对应的起吊次数与起重机载荷值的大小及各相对应的起吊次数与起重机的额定载荷值的大小及总的起吊次数的比值称的额定载荷值的大小及总的起吊次数的比值称为起重机的载荷状态为起重机的载荷状态3.1 起重机整机的分级起重机整机的分级第5页，共31页。u起重机机构的工作级别由起重机机构的起重机机构的工作级别由起重机机构的使用等级和机构的载荷状态划分使用等级和机构的载荷状态划分u起重机机构从开始使用起
4、到预期更换或起重机机构从开始使用起到预期更换或报废为止的总运转时间称为机构的使用报废为止的总运转时间称为机构的使用等级等级u起重机机构所受载荷的轻重程度称为机起重机机构所受载荷的轻重程度称为机构的载荷状态构的载荷状态3.2 机构的分级机构的分级第6页，共31页。u由起重机结构或机械零件的工作级别由起重机结由起重机结构或机械零件的工作级别由起重机结构或机械零件的使用等级和应力状态级别划分构或机械零件的使用等级和应力状态级别划分u起重机结构或零部件起重机结构或零部件从开始使用起到预期更换或从开始使用起到预期更换或报废为止期间内发生的总应力循环次数为使用等报废为止期间内发生的总应力循环次数为使用等级
5、级u起重机结构或零部件的应力状态表明该结构件或机起重机结构或零部件的应力状态表明该结构件或机械零件在总使用期内发生的应力大小及相应的应力械零件在总使用期内发生的应力大小及相应的应力循环情况循环情况3.3 结构件或机械零件的分级结构件或机械零件的分级 第7页，共31页。4.1原则原则1 1）用于各种起重机的金属结构件和机械零部件的防强度失效、）用于各种起重机的金属结构件和机械零部件的防强度失效、防弹性失稳和防疲劳失效的能力，还用于起重机的抗倾覆防弹性失稳和防疲劳失效的能力，还用于起重机的抗倾覆稳定性和抗风防滑移安全性校验。稳定性和抗风防滑移安全性校验。2)2)验算时注意计算模型与试验情况的差异。
6、验算时注意计算模型与试验情况的差异。3 3）结构设计能力验算有两种方法：许用应力法和极限状态设计）结构设计能力验算有两种方法：许用应力法和极限状态设计法。法。4 4）对不可能出现的载荷和禁止出现的载荷不予考虑。）对不可能出现的载荷和禁止出现的载荷不予考虑。作用在起重机上的载荷分为常规、偶然、特殊和其它等四作用在起重机上的载荷分为常规、偶然、特殊和其它等四种种载荷载荷 4 起重机的计算载荷与载荷组合起重机的计算载荷与载荷组合第8页，共31页。4.2 计算载荷与载荷系数计算载荷与载荷系数 作用在起重机上的载荷分为常规载作用在起重机上的载荷分为常规载荷、偶然载荷、特殊载荷和其它等四荷、偶然载荷、特殊
7、载荷和其它等四种载荷。种载荷。起重机承载能力验算中确定载荷效起重机承载能力验算中确定载荷效应时要用到许多载荷系数。应时要用到许多载荷系数。第9页，共31页。1)1)自重载荷、额定起升载荷及有垂直运动引起的载荷自重载荷、额定起升载荷及有垂直运动引起的载荷,包括：自重载荷包括：自重载荷PGPG；额定起升载荷；额定起升载荷PQPQ；自重振动载；自重振动载荷荷1PG1PG；起升动载荷；起升动载荷2PQ2PQ；突然卸载时的动力效；突然卸载时的动力效应；运行冲击载荷。应；运行冲击载荷。2 2）变速运动引起的载荷）变速运动引起的载荷,包括：驱动机构（包括起升驱包括：驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷
8、；水平惯性力。动机构）加速引起的载荷；水平惯性力。3 3）位移和变形引起的载荷）位移和变形引起的载荷4.2.1常规载荷常规载荷 是指起重机正常工作时经常发生的载荷是指起重机正常工作时经常发生的载荷。第10页，共31页。1 1、偏斜运行时引起的水平侧向载荷、偏斜运行时引起的水平侧向载荷2 2、坡道载荷、坡道载荷3 3、风载荷、风载荷4 4、冰雪载荷、冰雪载荷5 5、温度变化引起的载荷、温度变化引起的载荷4.2.2偶然载荷偶然载荷起重机正常工作时不经常发起重机正常工作时不经常发生而只是偶然出现的载荷生而只是偶然出现的载荷第11页，共31页。1 1、非工作状态的风载荷、非工作状态的风载荷2 2、碰撞
9、载荷、碰撞载荷3 3、倾翻水平力、倾翻水平力4 4、试验载荷、试验载荷5 5、意外停机引起的载荷、意外停机引起的载荷6 6、机构（或部件）失效引起的载荷、机构（或部件）失效引起的载荷7 7、起重机基础受到激励引起的载荷、起重机基础受到激励引起的载荷8 8、安装、拆卸和运输引起的载荷、安装、拆卸和运输引起的载荷4.2.3特殊载荷特殊载荷指起重机非正常工作时或不工指起重机非正常工作时或不工作时的特殊情况下发生的载荷。作时的特殊情况下发生的载荷。第12页，共31页。1 1、工艺性载荷、工艺性载荷2 2、走台、平台和通道上的载荷、走台、平台和通道上的载荷4.2.4其他载荷其他载荷第13页，共31页。1
10、 1、起重机无风工作情况下的载荷组合、起重机无风工作情况下的载荷组合起重机无风工作情况下的载荷组合有四种：起重机无风工作情况下的载荷组合有四种：A1A1；A2A2；A3A3；A4A4等等四组合。四组合。2 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起重机有风工作情况下的载荷组合有五种：起重机有风工作情况下的载荷组合有五种：B1B4B1B4和和B5B5等五种组合等五种组合。3 3、起重机受特殊载荷作用的工作情况或非工作情况下的载荷组、起重机受特殊载荷作用的工作情况或非工作情况下的载荷组合合起重机受特殊载荷作用的工作情况或非工作情况下的载荷组合包起重机受特殊载荷作用的工作情
11、况或非工作情况下的载荷组合包C1C9C1C9。（金属结构的载荷组合通过载荷组合表进行表述。（金属结构的载荷组合通过载荷组合表进行表述）4.3起重机金属结构载荷与载荷组合起重机金属结构载荷与载荷组合第14页，共31页。4.4起重机机械设计的载荷、载荷情况与载荷组起重机机械设计的载荷、载荷情况与载荷组合合n机械设计的载荷机械设计的载荷 PM PM型载荷型载荷由电机驱动转矩或制动器制动转由电机驱动转矩或制动器制动转 矩矩确定的载荷；确定的载荷；PR PR型载荷型载荷作用在机械零件上但不能与驱动轴上作用在机械零件上但不能与驱动轴上的转矩相平衡的反作用力性质的载荷；的转矩相平衡的反作用力性质的载荷；n机
12、械设计的载荷情况与载荷组合机械设计的载荷情况与载荷组合 机械设计要考虑的载荷情况：机械设计要考虑的载荷情况：情况情况：无风正常工作情况；无风正常工作情况；情况情况：有风正常工作情况；有风正常工作情况；情况情况：特殊载荷作用情况。特殊载荷作用情况。第15页，共31页。4.4起重机机械设计的载荷、载荷情况与载荷组合起重机机械设计的载荷、载荷情况与载荷组合1 1、载荷情况、载荷情况的载荷组合的载荷组合 分分PMPM型载荷组合和型载荷组合和PRPR型载荷组合型载荷组合2 2、载荷情况、载荷情况的载荷组合的载荷组合 分分PMPM型载荷组合和型载荷组合和PRPR型载荷组合型载荷组合3 3、载荷情况、载荷情
13、况的载荷组合的载荷组合 分分PMPM型载荷组合和型载荷组合和PRPR型载荷组合型载荷组合 其中上述有关计算其中上述有关计算PMPM型载荷针对起升运动、水平型载荷针对起升运动、水平 运动和复合运动的具体计算所了详细的说明。运动和复合运动的具体计算所了详细的说明。第16页，共31页。6、机械、机械6.16.1机构设计计算原则机构设计计算原则1 1、电动机选型、电动机选型 起重机的机构一般采用绕线转子异步电机、鼠龙异步电机、交起重机的机构一般采用绕线转子异步电机、鼠龙异步电机、交流变频电机、直流电机等适合起重机机构特点的其他电机。流变频电机、直流电机等适合起重机机构特点的其他电机。2 2、电机功率、
14、电机功率1 1）起升电机的功率按稳态起升计算功率乘以一个系数确定。抓斗起）起升电机的功率按稳态起升计算功率乘以一个系数确定。抓斗起重机闭合和起升机构电机功率计算系数为重机闭合和起升机构电机功率计算系数为0.660.66，当采用直流或，当采用直流或交流变频调速通过监控能保证抓斗支持与闭合绳载荷相等交流变频调速通过监控能保证抓斗支持与闭合绳载荷相等时，电机功率计算系数可取为时，电机功率计算系数可取为0.550.55，吊钩工况各电机功率系，吊钩工况各电机功率系数为数为0.50.5。2 2）回转电机）回转电机 回转电机按等效回转稳态阻力矩确定电机功率。回转电机按等效回转稳态阻力矩确定电机功率。第17页
15、，共31页。6、机械、机械6.16.1机构设计计算原则机构设计计算原则3 3）变幅电机）变幅电机 非平衡式变幅电机的功率按变幅全程中不同幅度位置变幅牵引构非平衡式变幅电机的功率按变幅全程中不同幅度位置变幅牵引构件的最大总变幅阻力计算；件的最大总变幅阻力计算；平衡式变幅电机功率按变幅全程中不同幅度位置变幅牵引构件的平衡式变幅电机功率按变幅全程中不同幅度位置变幅牵引构件的总变幅阻力的等效阻力计算；总变幅阻力的等效阻力计算；4 4）运行电机）运行电机 运行电机按稳态运行阻力的计算功率乘以一个大于运行电机按稳态运行阻力的计算功率乘以一个大于1 1的系数确的系数确定。对室外作业的一般起重机系数为定。对室
16、外作业的一般起重机系数为1.11.31.11.3；对室外作业；对室外作业的装卸桥系数为的装卸桥系数为1.22.61.22.6。第18页，共31页。6、机械、机械6.16.1机构设计计算原则机构设计计算原则3 3、电动机的校验、电动机的校验1 1）电机的过载校验）电机的过载校验 校验电机在极限启动条件下的最大转矩能否满足机构校验电机在极限启动条件下的最大转矩能否满足机构 的启动的启动要求；要求；2 2）电机的发热校验）电机的发热校验 校验在满足正常动作条件下电机不发生过热；校验在满足正常动作条件下电机不发生过热；3)3)电机使用环境的功率修正电机使用环境的功率修正 起重机使用地点在海拔超过起重机
17、使用地点在海拔超过1000m1000m，环境温度超过，环境温度超过4040时，应时，应对电机容量进行修正。对电机容量进行修正。第19页，共31页。6、机械、机械6.16.1机构设计计算原则机构设计计算原则4 4、制动器、制动器1 1）支持制动）支持制动 用来将起升的物品支持在悬空状态，必须是常闭式且制动用来将起升的物品支持在悬空状态，必须是常闭式且制动轮或盘安装在与传动机构刚性连接的轴上。根据机构的重轮或盘安装在与传动机构刚性连接的轴上。根据机构的重要性，每一套独立驱动装置应装设一到两套制动器。其安要性，每一套独立驱动装置应装设一到两套制动器。其安全系数一般取全系数一般取1.251.751.2
18、51.75。2 2）减速制动）减速制动 将悬在空中正在运行的物品或运行的起重机减速到停机或一个较低将悬在空中正在运行的物品或运行的起重机减速到停机或一个较低的速度时所实施的制动；的速度时所实施的制动；3)3)安全制动安全制动 在安全性要求特高的起升机构中，为了防止超速坠落事故在安全性要求特高的起升机构中，为了防止超速坠落事故发生，在传动系统卷筒上装设的制动器。发生，在传动系统卷筒上装设的制动器。第20页，共31页。起重机安全防护装置包括限制运动行程和工作位置起重机安全防护装置包括限制运动行程和工作位置的安全装置、防超载的安全装置、防倾翻和防止起重机的安全装置、防超载的安全装置、防倾翻和防止起重
19、机滑移的安全装置、起连锁保护作用的安全装置和措施及滑移的安全装置、起连锁保护作用的安全装置和措施及其他安全防护装置等其他安全防护装置等5类类26种，在原标准的基础上增加种，在原标准的基础上增加了了18种。障碍信号灯、登机信号按钮、避雷装置以种。障碍信号灯、登机信号按钮、避雷装置以及其他电气安全防护等在本标准电气部分提出要求及其他电气安全防护等在本标准电气部分提出要求。本标准对各类安全防护装置的设计配置要求等作。本标准对各类安全防护装置的设计配置要求等作了规定，系统地提出了一个基本完整的安全保护体了规定，系统地提出了一个基本完整的安全保护体系。系。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求
20、第21页，共31页。1）起升高度限位器）起升高度限位器 （1）起升机构应安装；）起升机构应安装；（2）功能：定位切断电源，保留向安全方向运动电源）功能：定位切断电源，保留向安全方向运动电源，除电动，除电动机外，还包括液压马达切断动力源；机外，还包括液压马达切断动力源；（3）空余高度足够，具体依实际情况设计；）空余高度足够，具体依实际情况设计；（4）二级限位；）二级限位；（5）下降限位同高度限位一起要求。）下降限位同高度限位一起要求。2）运行行程限位器运行行程限位器 (1）悬挂型电动葫芦运行小车及已代替悬挂小车放在轨道上的）悬挂型电动葫芦运行小车及已代替悬挂小车放在轨道上的小车都需限位。小车都需
21、限位。(2）大于）大于100m/min（1.67 m/S,）时需要减速制动要求，）时需要减速制动要求，即：要求装设二种不同型式的即：要求装设二种不同型式的“运动限制器运动限制器”如（减速开关和行如（减速开关和行程限位器）。程限位器）。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第22页，共31页。（3）车止挡、缓冲器、断路限位开关作为一套）车止挡、缓冲器、断路限位开关作为一套“运动限制器运动限制器”安装。安装。（4）运行减速度控制在）运行减速度控制在2.5m/s2以下以下，防止高速撞击端部止挡，防止高速撞击端部止挡。3）幅度限位器）幅度限位器 （1）分动臂变幅和小车变幅两种情况。）分动臂变
22、幅和小车变幅两种情况。（2）小车变幅与运行速度和起重力矩相关联，达到规定指）小车变幅与运行速度和起重力矩相关联，达到规定指标应自动减速运行。标应自动减速运行。4）幅度指示器）幅度指示器 只要具有幅度显示功能即可。只要具有幅度显示功能即可。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第23页，共31页。5）防止臂架向后倾翻的装置）防止臂架向后倾翻的装置 （1）设置防后倾翻的缓冲止挡）设置防后倾翻的缓冲止挡6）回转限位）回转限位 （1）不设回转集电滑环的，一般是采用电缆供）不设回转集电滑环的，一般是采用电缆供电，由于电缆长度限制，对回转角度应加以限制电，由于电缆长度限制，对回转角度应加以限制
23、（2）设回转集电滑环时，电刷与滑环接触可靠）设回转集电滑环时，电刷与滑环接触可靠7）回转锁定装置）回转锁定装置 （1）回转锁定装置要求与电机电气联锁）回转锁定装置要求与电机电气联锁7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第24页，共31页。8）支腿回缩锁定装置）支腿回缩锁定装置 （1）垂直、水平支腿伸出定位应由液压系统实现）垂直、水平支腿伸出定位应由液压系统实现 （2）垂直支腿和水平支腿都有回缩锁定）垂直支腿和水平支腿都有回缩锁定9）防碰撞装置）防碰撞装置 （1）使用防碰撞装置以防止起重机相互发生因碰）使用防碰撞装置以防止起重机相互发生因碰撞而引发的事故。撞而引发的事故。（2）防碰撞装
24、置的型式，一般应为光电式。无论哪种）防碰撞装置的型式，一般应为光电式。无论哪种形式，应以形式，应以“任何情况下司机室内的减速度不超过任何情况下司机室内的减速度不超过5ms作为衡量尺度。作为衡量尺度。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第25页，共31页。10）缓冲器及端部止挡）缓冲器及端部止挡 （1）运行机构及变幅机构均应装。）运行机构及变幅机构均应装。（2）变幅齿条和变幅螺杆的末端应防脱止挡。）变幅齿条和变幅螺杆的末端应防脱止挡。11）偏斜指示器或限制器）偏斜指示器或限制器 门式起重机、装卸桥的运行机构工作时，由于两门式起重机、装卸桥的运行机构工作时，由于两侧运行阻力不同、车轮打
25、滑、车轮直径差异、传动系侧运行阻力不同、车轮打滑、车轮直径差异、传动系统的效率、两端传动系统电动机滑差率的微小差值、统的效率、两端传动系统电动机滑差率的微小差值、运行机构安装偏差等因素造成桥架两端支腿的运行速运行机构安装偏差等因素造成桥架两端支腿的运行速度不同步，走行距离越长，不同步的误差积累越大，度不同步，走行距离越长，不同步的误差积累越大，使起重机出现偏斜的运行状况。应以不影响起重机正使起重机出现偏斜的运行状况。应以不影响起重机正常工作为衡量尺度。常工作为衡量尺度。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第26页，共31页。12）起重量限制器）起重量限制器 （1）起重力矩限制器和起
26、重量限制器统称为超载保护装）起重力矩限制器和起重量限制器统称为超载保护装置置 （2）报警信号的限制值各标准不同，本标准综合后取中）报警信号的限制值各标准不同，本标准综合后取中间值。以达到间值。以达到95时即报警为宜时即报警为宜 （3）大于额定值但小于）大于额定值但小于110%的额定值的范围内，的额定值的范围内，切断不安全方向的动力源均可切断不安全方向的动力源均可 （4）对综合误差，应执行）对综合误差，应执行GB12602的相关要求的相关要求7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第27页，共31页。13）极限力矩限制装置）极限力矩限制装置 （1）对回转机构的传动系统为了保护系统过载时的
27、安全须设置该）对回转机构的传动系统为了保护系统过载时的安全须设置该装置装置14）抗风防滑装置）抗风防滑装置 （1）规范将）规范将“夹轨器、锚定装置和铁鞋夹轨器、锚定装置和铁鞋”中的中的“铁鞋铁鞋”删删去，不作为一种单独的安全装置去，不作为一种单独的安全装置 （2）凡运行在露天轨道上的起重机，必须考虑风作用力影）凡运行在露天轨道上的起重机，必须考虑风作用力影响。当风力大于规定值时，起重机应停止工作。处于停止工作响。当风力大于规定值时，起重机应停止工作。处于停止工作状态的起重机受到强风吹袭时，可能克服大车运行机构制动器状态的起重机受到强风吹袭时，可能克服大车运行机构制动器的制停力而发生滑行。这种失
28、控的滑行，使起重机在轨道端部的制停力而发生滑行。这种失控的滑行，使起重机在轨道端部造成强烈的冲击以致整体倾翻。所以如门式起重机、装卸桥、造成强烈的冲击以致整体倾翻。所以如门式起重机、装卸桥、塔式起重机和门座起重机，均应装设防风锚泊装置，即防风夹塔式起重机和门座起重机，均应装设防风锚泊装置，即防风夹轨器、锚定装置等。轨器、锚定装置等。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第28页，共31页。（3）工作状态下的抗风制动装置的要求：其制动与）工作状态下的抗风制动装置的要求：其制动与释放动作应考虑与运行机构联锁并应能从控制室内自动释放动作应考虑与运行机构联锁并应能从控制室内自动进行操作进行操
29、作 （4）夹轨器和锚定装置单独装设及联合装设时的）夹轨器和锚定装置单独装设及联合装设时的具体要求具体要求 （5）非工作状态下的抗风防滑要求，其制动与释放动作）非工作状态下的抗风防滑要求，其制动与释放动作也应考虑与运行机构联锁并能从控制室内自动进行操作。手也应考虑与运行机构联锁并能从控制室内自动进行操作。手动。动。7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第29页，共31页。15）防倾翻安全钩）防倾翻安全钩 （1）有抗震要求的起重机也应装设该装置）有抗震要求的起重机也应装设该装置 （2）对于虽是双主梁，但小车布置在轨道外侧的起重）对于虽是双主梁，但小车布置在轨道外侧的起重机，也应装防倾翻安
30、全钩机，也应装防倾翻安全钩16）起联锁保护作用的安全装置和措施）起联锁保护作用的安全装置和措施 （1）指移动式司机室）指移动式司机室 （2）针对典型的需要联锁保护的部位提出的规定）针对典型的需要联锁保护的部位提出的规定17）风速仪及风速报警器）风速仪及风速报警器 （1）对高度大的起重机应装设）对高度大的起重机应装设7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第30页，共31页。18）轨道清扫器）轨道清扫器 （1）只给出一个范围值）只给出一个范围值19）防小车坠落保护）防小车坠落保护 （1）防止小车运行时脱轨坠落）防止小车运行时脱轨坠落20）检修吊笼或平台）检修吊笼或平台21）导电滑触线的安全防护）导电滑触线的安全防护 （1）将将“沿全长设置防护板沿全长设置防护板”修改为修改为“采用电缆或安全滑采用电缆或安全滑触线供电触线供电”提高了安全要求提高了安全要求22）报警装置）报警装置 （1）闪烁信号是国际上的普遍要求）闪烁信号是国际上的普遍要求23）防护罩）防护罩24）防起重机零件掉落的措施）防起重机零件掉落的措施7、安全防护装置的设置要求安全防护装置的设置要求第31页，共31页。
