欧洲机械搬运协会标准(FEM)的分级标准和设计理念.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/6/21,,‹#›,,欧洲机械搬运协会标准,(F.E.M),分级标准和设计理念,,,,F.E.M,简介：,,全称为 “,FEDERATION EUROPEENNE DE LA MANUTENTION,”，（欧洲机械搬运协会），是一家代表欧洲设备制造商的非盈利性组织于,1953,年成立，目前有,13,个国家加入和组成适用产品范围：,,,,F.E.M,以总则性的,FEM 1.001 – 《,起重应用,》,为例，章节组成如下：,第一章,.,范围及目标,第二章,.,结构及机构的分级,第三章,.,结构计算,第四章,.,机构疲劳校核和选型,第五章,.,电气设备,第六章,.,防风稳定性和安全,第七章,.,安全规章,第八章,.,试验载荷和公差,第九章,.,附录,,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,分级的应用范围：,应用,机构,零件,分级的依据：,时长（周期和时间）,载荷频谱,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,应用,,利用等级,U,(Utilization),,,,,,标志,总使用次数,(n,max,代表提升总循环数量,),,,,,U0,,,n,max,≤,16 000,U1,16 000,＜,n,max,≤,32 000,U2,32 000,＜,n,max,≤,63 000,U3,63 000,＜,n,max,≤,125 000,U4,125 000,＜,n,max,≤,250 000,U5,250 000,＜,n,max,≤,500 000,U6,500,000,＜,n,max,≤,1 000 000,U7,1 000 000,＜,n,max,≤,2,000 000,U8,2 000 000,＜,n,max,≤,4 000 000,U9,4 000 000,＜,n,max,,,载荷谱级,Q,(Spectrum),,,,,,标志,频谱系数,k,p,,,,,Q1,,,k,p,≤,0.125,Q2,0.125,＜,k,p,≤,0.250,Q3,0.250,＜,k,p,≤,0.500,Q4,0.500,＜,k,p,≤,1.000,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,应用,应用组别,A,(Appliance),,,,,,,,,,,载荷谱级,利用等级,,,,,,,,,,,U0,U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9,Q1,A1,A1,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,Q2,A1,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A8,Q3,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A8,A8,Q4,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A8,A8,A8,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,2.,机构,,利用等级,T,(Utilization),,,,,,标志,总使用时间,(,小时,),,,,,T0,,,T,≤,200,T1,200,＜,T,≤,400,T2,400,＜,T,≤,800,T3,800,＜,T,≤,1,6,00,T4,1,6,00,＜,T,≤,3 200,T5,3 200,＜,T,≤,6 300,T6,6 300,＜,T,≤,12 500,T7,12 500,＜,T,≤,25,,000,T8,25,,000,＜,T,≤,50 000,T9,50 000,＜,T,,,载荷谱级,L(Spectrum),,,,,,标志,频谱系数,k,m,,,,,L1,,,K,p,≤,0.125,L2,0.125,＜,K,p,≤,0.250,L3,0.250,＜,K,p,≤,0.500,L4,0.500,＜,K,p,≤,1.000,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,2.,机构,机构组别,M(Mechanism Groups),,,,,,,,,,,载荷谱级,利用等级,,,,,,,,,,,T0,T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,L1,M1,M1,M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,L2,M1,M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,M8,L3,M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,M8,M8,L4,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,M8,M8,M8,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,3.,零件,,利用等级,B,(Utilization),,,,,,标志,总使用次数,(n,代表应力循环次数,),,,,,B0,,,n,≤,16 000,B1,16 000,＜,n,≤,32 000,B2,32 000,＜,n,≤,63 000,B3,63 000,＜,n,≤,125 000,B4,125 000,＜,n,≤,250 000,B5,250 000,＜,n,≤,500 000,B6,500,000,＜,n,≤,1 000 000,B7,1 000 000,＜,n,≤,2,000 000,B8,2 000 000,＜,n,≤,4 000 000,B9,4 000 000,＜,n,≤,8 000 000,B10,8 000 000,＜,n,,,应力谱级,P,(Spectrum),,,,,,标志,频谱系数,k,sp,,,,,P1,,,k,sp,≤,0.125,P2,0.125,＜,k,sp,≤,0.250,P3,0.250,＜,k,sp,≤,0.500,P4,0.500,＜,k,sp,≤,1.000,注：机构最小应力一般取零，结构按实际情况分析,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,3.,零件,零件组别,E,（,Component groups,）,,,,,,,,,,,,应力,谱级,利用等级,,,,,,,,,,,,B0,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,P1,E1,E1,E1,E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,P2,E1,E1,E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E8,P3,E1,E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E8,E8,P4,E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E8,E8,E8,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,用于结构计算的载荷分类：,主要载荷，假设始终作用，并按最恶劣情况加载,由于竖直运动导致的载荷,由于水平运动导致的载荷,由于环境作用的载荷,风载荷（工作风，暴风）,雪载荷,温度变化载荷（一般按,-20,℃,,至,+45,℃ ）,,上述载荷一般依据以下两种定义进一步分类：,工作载荷：,起吊载荷及其附属件,(,吊钩，滑轮，吊梁，抓斗等,),静载荷：,除去工作载荷以外的设备部件自重,,,F.E.M,第二章,.,结构及机构的分级,按载荷的工况分类：,I,类：,,无风正常工作,II,类：,,有风正常工作,III,类：,,极端工况（地震和飓风等）,放大系数,Υ,c,应用组别,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,Υ,c,1.00,1.02,1.05,1.08,1.11,1.14,1.17,1.20,机构组别,M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8,Υ,m,1.00,1.04,1.08,1.12,1.16,1.20,1.25,1.30,放大系数,Υ,m,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,控制许用应力时，主要考虑以下三种失效形式：,超过弹性极限,超过临界稳定载荷,超过疲劳极限,注：,F.E.M,中的失稳和翘曲来自于以下标准,德国,DIN 4114,比利时,NBN 1,法国,CM 1966,英国,BS 2573,运用应力极限理论进行校核前，必须首先排除脆性断裂的风险。

因此必须正确地选择钢材质量组别F.E.M,第三章,.,结构计算,钢材质量组别的选取,评估脆性断裂的影响因素,A.,纵向残余应力和静载荷导致的拉应力,B.,构件厚度,C.,低温,,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,A.,纵向残余应力和静载荷导致的拉应力,σ,a,- I,类工况下，依弹性极限得出的许用应力,σ,G,-,因永久载荷产生的拉应力（如自重）,Z,A,-,因素,A,的评估系数,线,1 –,无焊接或仅横向焊接,线,2 –,纵向焊接,线,3 –,堆积焊,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,B.,构件厚度,t -,构件厚度,Z,B,-,因素,B,的评估系数,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,C.,低温,T -,温度,Z,C,-,因素,C,的评估系数,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,钢材质量组别的选取,评估系数之和,∑,Z=Z,A,+Z,B,+Z,C,对应,质量组别,≤,2,1,≤,4,2,≤,8,3,≤,16,4,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,钢材质量组别的选取,质量等级,冲击试验,ISO R148,Nm/cm,2,试验温度,（℃）,钢材牌号,标准,1,-,-,St,37 – 2,St,44 – 2,DIN 17100,2,35,+20,℃,R St,37 – 2,St,44 – 2,DIN 17100,3,35,±0,℃,St,37 – 3U,St,44 – 3U,St,52 – 3U,DIN 17100,4,35,－,20,℃,St,37 – 3N,St,44 – 3N,St,52 – 3N,DIN 17100,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,依据弹性极限的结构校核,a.,材料屈服应力,/,极限应力,< 0.7,b.,材料屈服应力,/,极限应力,> 0.7,υ,E,值,I,类工况,1.5,II,类工况,1.33,III,类工况,1.1,许用应力,σ,a,σ,E,/ 1.5,σ,E,/ 1.33,σ,E,/ 1.1,对于高屈强比材料,(,σ,E,/,σ,R,> 0.7),，系数,υ,E,,不足以确保安全余量，需依据以下公式进行复核。

F.E.M,第三章,.,结构计算,2.,依据稳定极限的结构校核,,工况,稳定,安全系数,υ,V,板构件,I,II,III,1.70 + 0.175 (,ψ,– 1 ),1.50 + 0.125 (,ψ,– 1 ),1.35 + 0.075 (,ψ,– 1 ),曲线构件，圆管,I,II,III,1.70,1.50,1.35,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,交变应力,σ,W,部件,组别,无焊接件,,,,,,,W,0,,W,1,,W,2,,,Fe 360,St 37,St 44,St 52,Fe 510,Fe 360,St 37,St 44,St 52,Fe 510,Fe 360,St 37,St 44,St 52,Fe 510,E1,249.1,298.0,211.7,253.3,174.4,208.6,E2,224.4,261.7,190.7,222.4,157.1,183.2,E3,202.2,229.8,171.8,195.3,141.5,160.8,E4,182.1,201.8,154.8,171.5,127.5,141.2,E5,164.1,177.2,139.5,150.6,114.9,124.0,E6,147.8,155.6,125.7,132.3,103.5,108.9,E7,133.2,136.6,113.2,116.2,93.2,95.7,E8,120.0,120.0,102.0,102.0,84.0,84.0,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,W,0,,W,1,,W,2,,,,,,无焊接件分级,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,交变应力,σ,W,部件,组别,焊接件,St 37,到,St 52,，,Fe360,到,Fe 510,,,,,,K,0,K,1,K,2,K,3,K,4,E1,(361.9),(323.1),(271.4),193.9,116.3,E2,(293.8),262.3,220.3,157.4,94.4,E3,238.4,212.9,178.8,127.7,76.6,E4,193.5,172.8,154.1,103.7,62.2,E5,157.1,140.3,117.8,84.2,50.5,E6,127.5,113.8,95.6,68.3,41.0,E7,103.5,92.4,77.6,55.4,33.3,E8,84.0,75.0,63.0,45.0,27.0,注：括号内数值为理论值，任何情况下交变应力不超过极限应力,75%,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,(,焊接件分级,),K,0,,轻微应力集中,,,,,,,,,,,,,,,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,(,焊接件分级,),K,1,,温和应力集中,,,,,,,,,,,,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,(,焊接件分级,),K,2,,中度应力集中,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,(,焊接件分级,),K,3,,严重应力集中,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,F.E.M,第三章,.,结构计算,3.,依据疲劳极限的结构校核,(,焊接件分级,),K,4,,极严重应力集中,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,计算步骤,校核极限强度,校核失稳,校核疲劳强度,校核磨损,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,校核极限强度,σ,a =,σ,R,/,υ,R,其中：,σ,R,,材料破断应力,υ,R,,根据工况确定的安全系数,许用应力,σ,a,,按以下公式确定,工况,I,类，,II,类,III,类,安全系数,υ,R,2.2,1.8,注：,似乎从逻辑上来说，在此处应当和结构计算的方法一样，采用弹性极限更为合理。

原则上，设计校核的目的在于不超过材料的使用极限然而，结构件所用的钢材，一般为低屈强比材料，即在弹性极限和破断极限之间有一个较大的区间而机构所采用的材料，大多为高屈强比材料若以弹性极限为设计依据，则任何意外的过载情况将导致突然的失效因此，出于安全考虑，机构采用强度极限作为设计校核依据F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,3.,疲劳强度校核,一般来说，对于给定的部件，它的疲劳强度主要由以下因素决定：,部件的材料,形状、表面状况、腐蚀情况、大小以及其他产生应力集中的因素,在各种应力周期下，最大和最小应力的比值,k,应力谱,应力周期总数,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,3.,疲劳强度校核,Wöhler,曲线（,S-N,曲线）：,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,特殊部件的选型,滚动轴承选型,绳选型,滑轮，卷筒及绳具选型,轨道轮选型,齿轮设计,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,绳选型,机构,组别,最小安全系数,,Z,p,,,动绳,静绳,M1,3.15,2.50,M2,3.35,2.50,M3,3.55,3.00,M4,4.00,3.50,M5,4.50,4.00,M6,5.60,4.50,M7,7.10,5.00,M8,9.00,5.00,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,滑轮，卷筒及绳具选型,卷绕直径相对于钢丝绳直径的比值,H,,,,机构组别,卷筒,滑轮,均衡滑轮,M1,11.2,12.5,11.2,M2,12.5,14,12.5,M3,14,16,12.5,M4,16,18,14,M5,18,20,14,M6,20,22.4,16,M7,22.4,25,16,M8,25,28,18,,,F.E.M,第四章,.,机构疲劳校核和选型,轨道轮选型,轨道轮的直径基于以下因素确定,作用于轮上的载荷,材料的质量,轨道类型,轮的转速,机构组别,,,谢 谢 观 看 ！,谢 谢！,放映结束 感谢各位批评指导！,让我们共同进步,。