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锻钢吊钩极限状态和能力验证标准技术指标的确定.pdf
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1、772023 年第 21 期/STANDARD REGULATION标准法规锻钢吊钩极限状态和能力验证标准技术指标的确定李 军太原重工股份有限公司技术中心 太原 030024摘 要:GB/T 416762022起重机 设计通则 锻钢吊钩的极限状态和能力验证的修改采用国际标准 ISO 17440:2014,在标准编制过程中结合我国国情对部分主要技术指标进行了适当调整。文中在分析对比了 ISO 17440与 GB/T 100512010起重吊钩技术指标的基础上,介绍了确定这些主要技术指标的原则、过程和结果,供起重机设计、制造、使用相关人员参考。关键词:锻钢吊钩;标准;技术指标;原则中图分类号:TH
2、21:T-652 文献标识码:A 文章编号:1001-0785(2023)21-0077-06Abstract:In the revision of GB/T 41676-2022 Cranes-General Design-Limit States and Proof of competence of Forged Steel Hooks,The ISO 17440:2014 is adopted,and some of the main technical indicators are adjusted according to current Chinese conditions in
3、the process of standard preparation.In this paper,based on the analysis and comparison of technical indicators of ISO 17440 and GB/T 10051-2010 Lifting Hooks,the principle,process and results of determining these main technical indicators are introduced,which can be used as a reference for crane des
4、ign,manufacture and use.Keywords:forged steel hook;standard;technical indicator;principle0 引言起重机械作为物料搬运设备,广泛应用于航空航天、冶金、造船、水利水电、市政工程建设、交通运输、石油化工等国民经济的各个领域,用于各类重型物品的搬运。80%左右的起重机通过吊钩抓取物品,但我国在起重机吊钩方面尚无完善的设计计算标准。虽然 GB/T 100512010起重吊钩系列标准规定了起重吊钩的力学性能、起重量、应力及材料和技术条件、使用检查等内容,但缺乏在设计阶段的静强度和疲劳强度计算方法和制造阶段的能力验证方
5、法标准,并且采用的是许用应力法,与国际上现行的极限状态法不能接轨。GB/T 416762022(ISO 17440:2014,MOD)起重机 设计通则 锻钢吊钩的极限状态和能力验证标准,主要规定了起重机用锻钢吊钩的通用技术要求、静强度计算、疲劳强度计算、符合性验证、适用性信息等内容1,是国内第一部基于极限状态计算方法的起重机械机构零部件标准。除在设计计算方法上有别于GB/T 38112008 起重机设计规范以及相关起重机设计手册和高等学校教科书的许用应力法之外,在通用技术要求章节中规定了锻钢吊钩的材料、工艺、制造公差、热处理、加载验证、钩身几何形状、钩柄加工、螺母、吊钩悬挂方式。在综合考虑与
6、GB/T 10051.12010 GB/T 10051.152010协调性、多年应用的信息反馈以及国内 5 个吊钩制造厂家的 24 个试验样钩、50 组力学试验数据(屈服极限、强度极限、伸长率、低温冲击韧性)等多方面综合因素的基础上,相较于 ISO 17440:2014 对材料的冲击韧性和屈服极限、强度极限等力学性能指标以及制造公差做了一定修改。这些主要技术指标与 ISO 17440:2014 相比,有相同、高于、低于之别。本文主要介绍主要技术指标确立的指导思想,以供起重机设计、制造、使用相关人员参考。1 力学性能试验验证锻钢吊钩的力学性能指标包括屈服强度极限、抗拉李军.锻钢吊钩极限状态和能力
7、验证标准技术指标的确定 J.起重运输机械,2023(21):77-82.引 用 格 式78/2023 年第 21 期强度极限、延伸率、冲击吸收功。ISO 17440:2014(以下简称 ISO 17440)规定的力学性能如表 1 所示2,GB/T 10051.12010起重吊钩 第 1 部分:力学性能、起重量、应力及材料(以下简称 GB/T 10051.1)规定的力学性能如表 2 所示3,两者存在较大差异。首先在屈服极限方面,ISO 17440 中 5 个强度等级对应的上屈服强度或 0.2%延伸强度分别为:215 MPa、315 MPa、380 MPa、500 MPa、600 MPa,GB/T
8、 10051.1 中 5 个强度等级对应的上屈服强度或 0.2%延伸强度分别为:215 MPa、315 MPa、390 MPa、490 MPa、620 MPa,虽然两者有一定差异,但差异不大;其次相较于 GB/T 10051.1,ISO 17440 增加了强度极限和最小延伸率;最后在低温冲击功方面,ISO 17440 与 GB/T 10051.1 要求不一致,GB/T 10051.1 作为产品标准,给出了标准产品在+20和-20冲击吸收功;ISO 17440 作为设计类标准,规定的冲击试验温度与吊钩的工作温度相关联,按照吊钩的工作温度 T -30、-30 T -40、-40 T -50,分别对
9、应低温冲击试验温度为-30、-40、-50,且最小冲击吸收功要求明显高于 GB/T 10051.1 的规定值,尤其是合金钢的最小冲击吸收功。如果按照本标准的编制原则,即对于标准ISO 17440 与 GB/T 10051.1 均有要求但要求不一致时,按照这 2 个标准要求较严格且国内制造厂家无需增加较大成本即可实施的要求执行。为了验证国内吊钩制造厂家在按照 GB/T 10051.1 规定的材料、制造工艺前提下,是否能够满足 ISO 17440 规定的要求,或者采取何种有效措施可以满足 ISO 17440 规定的要求,全国起重机械标准化技术委员会组织了 5 个吊钩制造厂家参与了试验验证工作。表
10、1 ISO 17440:2014 规定的材料强度等级对应的力学性能表 2 GB/T 10051.12010 规定的材料强度等级对应的力学性能强度等级上屈服强度或 0.2%延伸强度 fy/MPa强度极限 fu/MPa最小延伸率A5/%冲击吸收功 Av2/J工作温度/T -10T -20-30 T -40-40 T -50冲击试验温度/0-10-30-40M2353401535P315490S380540T500700V600800强度等级结构钢合金钢上屈服强度 ReH或延伸强度 Rp0.2/MPa冲击吸收功 Akv(ISO-V)/J上屈服强度 ReH或延伸强度 Rp0.2/MPa冲击吸收功 Ak
11、v(ISO-V)/J+20-20+20-20纵向横向纵向横向纵向纵向M235(55)(31)3921P315(S)390390(35)27T490(35)27(V)620(30)27STANDARD REGULATION标准法规792023 年第 21 期/2 低温冲击吸收功指标确定试验单位对每种材料至少做 3 个试样的-40低温冲击试验,对于-40时试验结果达不到 35 J 要求的情况,再加做-30的冲击试验。对于之前曾经做过-30、-40、-50低温冲击试验的厂家,搜集相关延伸率和冲击功以供综合分析。抽取 24 个试验样钩,钩号分别为 5、16、20、25、40、50、63、80、100、
12、125、250,有单钩和双钩,试验测试了材料的屈服强度极限、抗拉强度极限、延伸率以及-20、-30、-40的冲击功。冲击吸收功试验数据如表 3 所示。表 3 冲击吸收功试验数据材料强度级别试样数量试验温度/最小冲击吸收功/JGB/T 10051.1规定值ISO 17440规定值相对 GB/T10051.1 合格量相对 ISO17440 合格量Q345qDM-2039J35J3-301923/33/33-401323/33/3Q420qDP-2039J35J3-301103/33/312-409412/1212/1235CrMoS24-202927J35J24/2422/2418-301014/
13、1812/1839-401233/3929/3934Cr2Ni2MoT9-2010127J35J9/99/9-309-40629/99/930Cr2Ni2MoV-2027J35J12-303812/1212/1212-403112/1211/12合计138128/138119/138由表 3 试验结果可以得出:1)对于低温冲击韧性指标,参与试验的 Q345qD、Q420qD、34Cr2Ni2Mo 这 3 种 材 料,100%同 时 满 足ISO 17440、GB/T 10051.1 标准的要求。2)参与试验的 35CrMo 材料,共得到 81 个冲击吸收功数据,从试验结果来看,有 10 个没有
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