GB/T 22437.5-2010 桥式和门式起重机载荷与载荷组合标准
📌GB/T 22437.5-2010《起重机 载荷与载荷组合 第5部分:桥式和门式起重机》是桥门式起重机结构设计的载荷核心标准。标准规定了桥式起重机和门式起重机在其设计寿命内应计算的各类载荷及组合方法,对应ISO 8686-5:1992(IDT),与GB/T 3811和GB/T 22437.1构成桥门机载荷体系。
GB/T 22437.5-2010是起重机载荷与载荷组合系列标准的第5部分,专门针对桥式和门式起重机的载荷特性和工作工况制定了载荷分类与组合的计算规则。桥式和门式起重机作为应用最广泛的机型,其载荷组合计算具有典型性。本文对标准的核心内容进行系统解读。
标准定位与桥门机载荷特点
GB/T 22437.5-2010专门针对桥式起重机和门式起重机的载荷计算。桥门式起重机的结构特点决定了其载荷分析的特殊性:主梁和端梁构成的箱形结构主要承受垂直方向的弯曲载荷,小车在轨道上行走产生局部轮压载荷,大车行走时的水平惯性力和歪斜侧向力对端梁和轨道产生附加水平载荷。与流动式和塔式起重机不同,桥门式起重机的风载荷影响相对较小(室内使用时不考虑风载荷,室外门式起重机才需计算)。此外桥门式起重机的起重小车轮压是主梁局部应力的重要来源,需要专门计算。
载荷分类
主载荷(P)——自重载荷(主梁、端梁、小车架、司机室、电气设备走道等全部结构件和附件的质量)、起升载荷(额定起重量+吊具+钢丝绳悬挂部分的重量)和自重引起的惯性力(小车和大车启动/制动时的水平惯性力)。起升动力系数φ₂按起升速度和驱动方式取1.0~1.6。运行冲击系数φ₃(大车和小车在轨道接头处行驶时的冲击载荷)取1.0~1.4。
附加载荷(A)——风载荷(仅限于室外门式起重机,工作状态风压250N/m²,暴风状态按50年一遇)、温度载荷(长度超过80m或制作安装温差超过20°C时应考虑温度伸缩引起的应力)和雪载荷(有积雪可能的地区)。
特殊载荷(S)——安装和拆卸载荷、碰撞载荷(缓冲器碰撞力)、试验载荷(静载1.25倍、动载1.1倍额定载荷)。桥门式起重机的缓冲器碰撞力按大车额定速度的85%~100%计算碰撞动能,乘以1.0~1.5的动载系数。
按起升速度
轨道接头冲击
主梁腹板设计
按地区(暴风)
水平力=1/10轮压
工况C n≥1.10
载荷组合工况
标准定义了桥门式起重机的三种基本载荷组合:
工况A(正常无风)——P,用于桥式起重机主梁和端梁在室内无风条件下的强度校核。安全系数n≥1.22(相对于屈服强度n=1.48,相对于抗拉强度n=2.5)。此工况下还应校核主梁的垂直静刚度和动刚度(满载下挠度不超过L/750,小车位于跨中时主梁自振频率≥2Hz)。
工况B(工作有风,室外)——P+A,用于室外门式起重机工作状态下的强度校核,叠加工作风载荷。安全系数n≥1.22。
工况C(暴风非工作)——P+暴风A,用于室外门式起重机非工作状态(已运行到锚定位置并夹紧夹轨器)的强度校核。安全系数n≥1.10。
对于桥门式起重机,最主要的载荷组合是工况A——小车满载位于跨中时主梁承受最大弯曲应力和下挠度,小车满载位于主梁端部时主梁承受最大剪切应力。在这两种最不利位置下分别校核主梁的强度、刚度和稳定性。
小车车轮轮压计算
标准特别强调了小车轮压载荷的计算方法:小车轮压P_w = (Q + G_t + G_h)/n,其中Q为额定起重量,G_t为小车自重,G_h为吊钩组重量,n为车轮数量。轮压的分布应考虑小车在轨道上的位置——小车靠近一端时,四个车轮的轮压分布不均匀,近端车轮轮压增大。轮压导致的主梁腹板局部压应力应单独校核(腹板高度比和腹板厚度应满足局部稳定要求)。标准建议在主梁腹板上对应轨道位置设置纵向加劲肋以增强抗局部压力的能力。
| 校核项目 | 载荷位置 | 工况 | 标准要求 |
|---|---|---|---|
| 主梁最大弯矩 | 小车满载在跨中 | A | 弯曲应力≤[σ] |
| 主梁最大剪力 | 小车满载在端部 | A | 剪切应力≤[τ] |
| 跨中下挠度 | 小车满载在跨中 | A | ≤L/750~L/1000 |
| 端梁连接 | 大车制动力+小车制动力 | A | 螺栓/焊缝强度 |
| 整体稳定性 | 全部载荷组合 | B/C | 抗倾覆/抗风 |
| 主梁自振频率 | 空载 | A | ≥2Hz |
门式起重机特殊载荷
门式起重机(龙门起重机)与桥式起重机相比,还面临以下额外载荷:支腿处的风载荷,由于支腿高度大(可达30m以上),风载荷产生的水平力和弯矩对支腿和门架连接处影响显著。小车在悬臂端满载时支腿的倾覆力矩。大车行走歪斜引起的水平侧向力——当大车两端不同步时,起重机在轨道上发生偏斜,产生垂直于轨道方向的水平力作用于大车车轮轮缘和轨道侧面。标准规定歪斜侧向力F_s按(1/8~1/10)P_w计算(P_w为大车车轮最大轮压)。室外门式起重机还应计算暴风工况下夹轨器和锚定装置承受的风载荷。克鲁德重工在桥门式起重机结构设计中严格按GB/T 22437.5编制载荷谱,确保结构强度满足各工况要求。
桥式和门式起重机载荷组合对照表
以下对照表列出了桥式和门式起重机载荷组合对照表的核心参数配置,供选型和使用人员参考。
| 载荷组合 | 载荷组成 | 系数取值 | 适用工况 |
|---|---|---|---|
| 组合A | 自重+额定载荷 | φ=1.35 | 正常工作(室内) |
| 组合B | 自重+额定载荷+风载 | φ=1.35 | 正常工作(室外) |
| 组合C | 自重+试验载荷(1.25倍) | φ=1.25 | 载荷试验 |
| 组合D | 自重+暴风载荷 | φ=1.15 | 非工作状态 |