МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ. МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

КРАНЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК И КОМБИНАЦИЙ НАГРУЗОК

Часть 1

Общие положения

(ISO 8686-1:2012, NEQ)

Издание официальное

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «РАТТЕ» (ЗАО «РАТТЕ»)

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол № 62-П от 03.12.2013)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 Сокращенное наименование национального органа по стандартизации Армения AM Минэкономики Республики Армения Беларусь BY Госстандарт Республики Беларусь Киргизия KG Кыргызстандарт Молдова MD Молдова-Стандарт Россия RU Росстандарт Таджикистан TJ Таджикстандарт Узбекистан UZ Узстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 августа 2014 г. № 943-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32579.1-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01 июня 2015 г.

5    Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 8686-1:2012 «Краны грузоподъемные. Принципы формирования нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 1: Основные положения». (ISO 8686-1:2012 «Cranes - Design principles for loads and load combinations - Part 1: General»).

Степень соответствия - неэквивапентная (NEQ)

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

©Стандартинформ, 2015

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен. тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ 32579.1-2013

Введение

Настоящий стандарт, устанавливающий правила определения расчетных нагрузок для проектирования грузоподъемных кранов, является первой частью комплекса стандартов «Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок.

В стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных и европейских стандартов:

-    ИСО 8686-1:2012 «Краны грузоподъемные. Принципы формирования нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 1: Основные положения». (ISO 8686-1:2012 «Cranes - Design principles for loads and load combinations - Part 1: General»).

-    EH 13001-1:2010    «Безопасность    грузоподъемного    крана    Общие    требования    к

проектированию. Часть 1. Основные принципы и требования» (EN 13001-1:2010 «Cranes safety -General design - Part 1: General principles and requirements (consolidated version)»).

-    EH 13001-2:2012    «Безопасность    грузоподъемного    крана.    Общие    требования    к

проектированию. Часть 2. Воздействие нагрузок» (EN 13001-2:2012 «Crane safety - General design -Part 2: Load actions»)

-    EH 13001-3-1:2012 «Безопасность грузоподъемного крана. Общие требования к проектированию. Часть 3-1. Предельное состояние и подтверждение соответствия стальных конструкций» (EN 13001-3-1:2012 «Cranes - General Design - Part 3-1: Limit States and proof competence of steel structure»).

ГОСТ 32579.1-2013

СТАНДАРТ

КРАНЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК И КОМБИНАЦИЙ НАГРУЗОК

Часть 1.

Общие положения

Cranes Design principles for loads and load combinations Part 1 General

Дата введения — 2015—06—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы определения расчетных нагрузок и их комбинаций, используемых для проектирования грузоподъемных кранов и их механических элементов.

Настоящий стандарт распространяется на все виды грузоподъемных кранов, указанных в специальных частях настоящего стандарта, а также грузоподъемные лебедки, тали и элементы грузо-подъемных кранов, проектируемые и/или изготавливаемые отдельно.

Стандарт не распространяется на:

-    плавучие краны и краны, устанавливаемые на судах и плавучих сооружениях:

-    грузоподъемные краны, устанавливаемые в шахтах;

-    краны, работающие только с навесным оборудованием (вибропогружателями, буровым оборудованием и пр );

-    краны, являющиеся элементами специального технологического оборудования:

-    подъемники и вышки.

Действие стандарта распространяется на вновь проектируемые краны, а также на краны, впервые ввозимые на территорию в национальных стандартах государств, упомянутых в предисловии как проголосовавших за принятие межгосударственного стандарта.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки наследующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 1451-77 Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 27555-87 (ИСО 4306-1-85) Краны грузоподъемные. Термины и определения.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины ГОСТ 27.002 и ГОСТ 27555, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    несущая способность конструкции: Максимальная нагрузка, которую может выдерживать конструкция без потери функциональных качеств.

3.2    прочность: Способность объекта сопротивляться разрушению или возникновению пластических деформаций под действием приложенных нагрузок.

3.3    номинальное значение нагрузки: Значение нагрузки, установленное в технической документации для заданных условий нормальной эксплуатации или вычисленное по жесткой кинематической модели с использованием проектных значений масс и ускорений.

Издание официальное

3    4 критерии работоспособности Расчетные условия невозникновения внезапных отказов, чрезмерных упругих деформаций или длительно незатухающих колебаний крана или его элементов.

3.5    критерии долговечности: Расчетные условия невозникновения постепенных отказов элементов крана в течение заданного периода эксплуатации.

3.6    предельное напряжение Максимальное значение напряжения, принятого в качестве критерия отказа по определенному виду предельного состояния (например, предел текучести, предел прочности, критическое напряжение потери устойчивости и др ).

3.7    грузоподъемное устройство: Устройство для подъема грузов, которым может быть грузо-подъемный кран любого типа, грузоподъемная лебедка, таль.

3.8    рабочее состояние Состояние крана, в котором он полностью смонтирован и способен выполнять все установленные в технической документации функции с помощью своих механизмов.

3.9    нерабочее состояние: Состояние крана, при котором он находится без груза, установлен в специальное положение, предусмотренное инструкцией по эксплуатации, и отключен от источника энергии.

4    Обозначения

Основные условные обозначения, использованные в данном стандарте, приведены в таблице 1. Остальные символы определены в соответствующих местах текста.

Таблица 1- Условные обозначения, использованные в данном стандарте_

Символ Описание ф Динамический коэффициент ф| Динамический коэффициент для масс крана при подъеме груза а Коэффициент, используемый для определения значения ф| Ф2 Динамический коэффициент для случая подъема груза с земли Фз Динамический коэффициент для случая внезапной разгрузки крана Ф4 Динамический коэффициент для случая передвижения по неровной поверхности Ф5 Динамический коэффициент для случая ускорения механизмов крана Фб Динамический коэффициент для случая грузовых испытаний Ф7 Динамический коэффициент для случая столкновения буфера с упором нсл нс2 нс3 нс4 Классы подъема, присваиваемые грузоподъемным устройствам Р: Коэффициент, устанавливаемый для класса подъема р, Коэффициент, используемый для определения значения Установившаяся скорость подъема, м/с Лг2. ЛгЗ Силы взаимодействия буфера с упором ь Коэффициенты надежности для расчета по допускаемым напряжениям У г Частный коэффициент надежности по нагрузке ут Коэффициент надежности по расчетному сопротивлению Уп Коэффициент, учитывающий ответственность грузоподъемного устройства ", Общий коэффициент запаса при расчетах по методу допускаемых напряжений т Масса груза брутто, включающая массу полезного груза и грузозахватного приспособления г\т = т - А/п Масса части поднятого груза, остающаяся подвешенной к грузоподъемному устройству

ГОСТ 32579.1-2013

5 Общие положения расчета

5.1    Основные положения расчета

Соответствие конструктивных решений, принимаемых при проектировании, ремонте или реконструкции грузоподъемного устройства, критериям работоспособности и долговечности должно быть подтверждено расчетом. Перечень критериев зависит от конструкции и условий эксплуатации проектируемого устройства или элемента.

Условия эксплуатации характеризуют комплекс эксплуатационных воздействий, который включает механические воздействия (нагрузки) и физико-химические (тепловые, коррозионные и пр). Для грузоподъемного устройства и его механических элементов основными воздействиями являются нагрузки, физико-химические воздействия являются сопутствующими. Настоящий стандарт устанавливает принципы и методы определения нагрузок для расчета по критериям работоспособности и долговечности.

Для расчета элементов крана по критериям работоспособности и долговечности могут быть использованы методики моделирования нагрузок, отличные от принятых в данном стандарте, если они подтверждены опытом проектирования и эксплуатации.

5.2    Классификация расчетных критериев

В целях систематизации расчетных коэффициентов и комбинаций эксплуатационных нагрузок расчетные критерии подразделяются на три группы:

I.    Первая группа - критерии, связанные с ограничением долговечности элементов крана:

-    усталостное повреждение:

-    износ.

II.    Вторая группа - критерии, связанные с нарушением работоспособности:

-    пластические деформации;

-    разрушение (вязкое, хрупкое);

-    потеря общей или местной устойчивости формы деформирования;

-    потеря устойчивости положения в пространстве грузоподъемного устройства или его частей;

-    превышение максимального момента тормозов и двигателей.

III.    Третья группа - критерии, связанные с нарушением нормальной эксплуатации:

-    чрезмерные упругие деформации;

-чрезмерные по амплитуде или времени затухания колебания (вредные для персонала или затрудняющие работу машины);

-    превышение нормального температурного режима (двигателей, тормозов и пр.).

5.3    Методы подтверждения работоспособности и долговечности

5.3.1    Подтверждение работоспособности и долговечности элементов грузоподъемного устройства имеет целью снижение или устранение риска возникновения опасностей, связанных с отказами машины. Инженерные расчеты по любому критерию работоспособности или долговечности строятся в форме сравнения двух величин. Одна из них характеризует фактическое состояние или поведение конструкции (например, действующее напряжение, прогиб и т.п.). а другая - предельное (например, допускаемое напряжение, расчетное сопротивление или допустимый прогиб). Обе величины являются приближенными детерминированными оценками параметров или свойств, которые в действительности имеют вероятностную природу. Методики вычисления (или назначения) указанных величин строятся таким образом, что выполнение критериев работоспособности и долговечности обеспечивает приемлемо малую вероятность возникновения предельных состояний в процессе эксплуатации.

При расчете деталей машин и металлических конструкций для учета в критериях работоспособности вероятностной природы воздействий и свойств объектов, а также неточности расчетных моделей в настоящее время используются два инженерных метода: метод расчета по допускаемым напряжениям и метод расчета по предельным состояниям.

5.3.2    Метод расчета по предельным состояниям предусматривает использование частных коэффициентов надежности по каждой из нагрузок и по предельному напряжению. Эти коэффициенты учитывают возможные отклонения значений указанных величин в неблагоприятную сторону. Расчет по этому методу строится по следующей схеме:

-    Вычисляются динамические нагрузки как номинальные нагрузки (от массовых сил. давления ветра, перекоса и пр.), умноженные на динамические коэффициенты (7.2.2): /•’ = ф 7',' .

J J 'У

3

-    Формируется комбинация нагрузок, каждая из которых умножается на значение соответствующего частного коэффициента надежности ( у.... таблицы 4 и 6) и коэффициент ответственности

r„r_pfi-, r„r_PA\ -r„r„iу

-    Вычисляется расчетная характеристика рабочего состояния для рассматриваемого условия работоспособности - расчетное напряжение ^с(у„У_р1^])- ^в расчетах на устойчивость положения

крана характеристикой состояния является отношение    удерживающего    момента    к опроки

дывающему.

-    Определяется характеристика предельного состояния: нормативное сопротивление по рассматриваемому предельному состоянию (предел текучести, критическое напряжение потери устойчивости и др.) R_n и расчетное сопротивление R,Jy_m . где у_т - коэффициент надежности по расчетному сопротивлению (таблица 4).

-    Производится проверка условия а(у_я у_ffF₎ ) < К_п/у_т или М_ул/М^ > I.

5.3.3    Метод расчета по допускаемым напряжениям предусматривает использование общего коэффициента запаса П_f — у_;|уу-у_с. В него входит коэффициент надежности у, (таблица 4) или у^

(приведен в специальных частях стандарта), учитывающий все возможные отклонения нагрузок и свойств объекта в неблагоприятную сторону, а также неточности математических моделей, и коэффициент ответственности грузоподъемного устройства и рассчитываемого элемента у„. Коэффициент условий работы y_f предназначен для учета особенностей расчета отдельных типов узлов или

элементов. Значения коэффициента у_с устанавливаются в нормативных документах по расчету конструкций.

Расчет по этому методу строится по следующей схеме:

-    Вычисляются динамические нагрузки как номинальные нагрузки (от массовых сил. давления ветра, перекоса и пр ). умноженные на динамические коэффициенты (7.2.3): /*” =Ф /\..

-    Формируется комбинация нагрузок (таблицы 4 и 6) h\, У_г\ ... У..

-    Вычисляется расчетная характеристика рабочего состояния для рассматриваемого условия работоспособности или долговечности <т(/-] ).

-    Определяется характеристика предельного состояния: предельное напряжение по рассмат

риваемому критерию работоспособности или долговечности (предел текучести, критическое напряжение потери устойчивости и др.) <У|_1Ш и допускаемое напряжение [а] =    •

-    Производится проверка условия m/*^ ) < [а].

5.3.4    Применение методов расчета

Оба метода расчета - по предельным состояниям и по допускаемым напряжениям - в равной степени могут быть использованы для расчета элементов металлических конструкций и деталей механизмов no I и II группам предельных состояний (5.2) в случае линейной взаимосвязи между нагрузками и напряжениями в конструкции. В случае нелинейной зависимости между нагрузками и напряжениями рекомендуется применять метод расчета по предельным состояниям. Расчеты по III группе предельных состояний производятся по номинальным нагрузкам (массам) (7.2.7).

5.3.5    Методы определения напряжений

Значения коэффициентов надежности, приведенные в данном стандарте, предназначены для расчетов, в которых действующие напряжения вычисляются с помощью теории сопротивления материалов при условии упругого деформирования элементов конструкции и. следовательно, не учитывают факторы, создающие концентрацию напряжений. Таким факторами являются:

-    местные геометрические особенности формы элементов конструкций;

-    места локального приложения нагрузок;

-    зоны стеснения деформаций при изгибе и кручении;

-    остаточные сварочные напряжения.

Если определение действующих напряжений произведено более точными методами (экспериментальными или численными), обеспечивающими учет существенных видов концентрации напряже-

4

ГОСТ 32579.1-2013

ним. то для расчета по критериям работоспособности и долговечности используются уточненные значения напряжений. В этом случае значения коэффициентов надежности и запаса могут быть снижены.

5.3.6 Для выбора и проверочных расчетов покупных изделий (двигателей, мотор-редукторов, тормозов и пр.) следует руководствоваться методиками производителей, определяя расчетные нагрузочные параметры по указаниям данного стандарта.

5.4    Принципы моделирования эксплуатационных нагрузок

5.4.1    В данном стандарте установлены структура и принципы определения расчетных нагрузок на элементы грузоподъемных кранов, которые возникают при использовании машины по назначению (в рабочем состоянии), а также в особых ситуациях, предусмотренных техническим заданием. Кроме того, в необходимых случаях в расчетах совместно с нагрузками должны учитываться возможные различия межцу действительной и теоретической геометрией механических систем (неровности пути, перекосы конструкции, упругие и температурные деформации, непрямолинейность формы стержней, пластин и пр ). которые вызывают отклонение значений нагрузок в неблагоприятную сторону.

5.4.2    Эксплуатационные нагрузки, действующие на элементы крана, являются случайными процессами. Детерминированные значения нагрузок, характеризующие их максимальные или типичные значения с определенной достоверностью, называются расчетными нагрузками. Если в конструкции крана нагрузки от различных источников, действуя одновременно, не оказывают влияния друг на друга, то воздействия нагрузок могут рассматриваться независимо. В случаях, когда нагрузки вследствие одновременного воздействия различных факторов влияют друг на друга (зависимы), это взаимодействие необходимо учитывать.

5.4.3 Силы тяжести и инерционные нагрузки, действующие на массу /W_Jt находятся как G,=gm, « /•„ =    /н, где £ - ускорение свободного падения; а - ускорение, действующее

в }• м направлении, вычисленное в результате кинетического анализа твердотельной модели. Эти значения нагрузок являются номинальными.

5.4    4 Динамические нагрузки находятся умножением номинальных нагрузок на динамические коэффициенты, которые учитывает эффекты упругих колебаний элементов машины. Динамические коэффициенты для типовых ситуаций принимаются по указаниям, приведенным в данном стандарте. В специапьных случаях, при наличии опыта проектирования, статистической информации, экспериментальных данных или результатов численного анализа, могут быть использованы более точные оценки значений динамических коэффициентов.

5.5    Комбинации нагрузок

5.5.1    Комбинации нагрузок описывают силовые воздействия на кран, возникающие в определенных ситуациях в процессе эксплуатации, монтажа или транспортировки. Для расчета выбираются такие ситуации, при которых в элементах крана создаются экстремальные напряжения. Комбинации нагрузок включают перечень эксплуатационных воздействий, реализуемых одновременно, которые обьединены в группы А. В и С (см. таблицы 4 и 6).

5.5.2    В группу А включены комбинации нагрузок, характеризующие типичные рабочие ситуации. Эти комбинации используются для расчетов по I и II группам критериев работоспособности (5.2). При расчете методом предельных состояний по II группе критериев работоспособности используются повышенные значения частных коэффициентов надежности по каждой нагрузке.

5.5.3    В группы В и С объединены комбинации нагрузок, соответствующие ситуациям, редко встречающимся в процессе эксплуатации. Эти комбинации используются для расчетов по II группе критериев работоспособности. Для отдельных кранов или элементов комбинации группы В применяются для расчетов на долговечность.

5.5.4    Для расчетов no III группе критериев работоспособности комбинации нагрузок не используются. Перемещение определяется от действия основной переменной нагрузки, веса номинального груза или веса тележки с грузом.

5.5.5    Если какая-то нагрузка не может возникать (например, ветровая нагрузка на грузоподъемное устройство, используемое в закрытом помещении), то этот вид нагрузки при расчетах не учитывается. Также можно исключить из рассмотрения нагрузки, которые появляются:

а)    в условиях, запрещенных инструкцией по применению грузоподъемного устройства;

б)    при особых состояниях, не рассматриваемых в проекте;

в)    в условиях, которые предотвращаются или подавляются в соответствии с проектом грузо-подъемного устройства.

5

ГОСТ 32579.1-2013

Значения коэффициентов р₂ и ф_2пц_П приведены в таблице 2 в зависимости от принятого класса подъема НС1 - НС4. который связан с динамическими свойствами конструкции (1]. К классу НС1 относятся краны с гибкой конструкцией или приводами с плавными динамическими характеристиками. к классу НС4 - с жесткой конструкцией при резком переключением скорости. Рекомендации по назначению класса грузоподъемного устройства в зависимости от типа крана приведены в Приложении Б. В формуле (1) v_h - установившаяся скорость подъема груза, м/с. Указания по определению

значений \\ приведены в таблице 3. В этой таблице V_Amax - максимальная скорость подъема; У_/к2>.

- постоянная замедленная скорость подъема. Кроме того, использованы следующие обозначения типов привода механизма подъема:

HD1 - привод подъема груза не может работать на замедленной скорости;

HD2 - оператор крана может выбрать режим работы на постоянной замедленной скорости;

HD3 - система управления приводом подъема груза обеспечивает постоянную замедленную скорость до отрыва груза от земли;

HD4 - оператор крана может пользоваться системой бесступенчатого управления переменной скоростью;

HD5 - после создания предварительного натяжения в тяговом канате система управления приводом подъема груза позволяет достичь выбранной скорости с ускорением, не зависящим от оператора крана:

Допускается определять значения ф-, экспериментально или численным анализом независимо

от класса подьема. Таблица 2 - Значения коэффициентов Р2 и ф2пш,

Класс подьема Р2 Ф:.— НС1 0.17 1.05 НС2 0.34 1.10 НСЗ 0.51 1.15 НС4 0.68 1.20

Таблица 3 - Расчетные значения \’h для определения ф2

Комбинация нагрузок Тип привода механизма подьема HD1 HD2 HD3 HD4 HD5 А1, В1 'Vi max VhCS vhCS 0 5 'Vimax a? и о С1 'Vimax 'Vimax 0 5 'Vimax 'Vimax 0-5 'Vimax

6 2.2.3 Динамические эффекты при внезапной разгрузке (сбросе) части полезного груза учитываются коэффициентом ф₅, на который следует умножать силу тяжести полезного груза (см. рисунок

2). Значение ф, определяют по формуле:

ф 3 = 1-—(1+р,). т

Д/И - масса сбрасываемой части груза; т - масса груза брутто Коэффициент выбирается следующим образом:

-    для устройств, оборудованных грейфером или подобными устройствами замедленной разгрузки. Р, =0,5;

-    для устройств, оборудованных магнитами или подобными устройствами быстрой разгрузки

Зз=м>.

7