《起重机 分级 第1部分：总则 征求意见稿》

ICS53.020.20

J80

中华人民共和国国家标准

GB/T20863.1—XXXX/ISO4301-1:2016

代替GB/T20863.1-2007

起重机分级第1部分:总则

Cranes-Classification-Part1:General

（ISO4301-1:2016,IDT）

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

GB/T20863.1—XXXX/ISO4301-1:2016

引  言

GB/T20863《起重机分级》是我国起重机设计计算领域的基础性和通用性标准。GB/T20863旨

在确立起重机整机及其零部件、机构的分级原则和方法，促进贸易合作和技术交流，并为我国起重机的

设计、制造、改造、维修、检验、使用等工作，以及供需双方的合同签订，提供技术参考依据。GB/T20863

为等同转化国际标准ISO4306,按照与国际标准的一致性和协调性原因，分为以下五个部分：

——第1部分：总则；

——第2部分：流动式起重机；

——第3部分：塔式起重机；

——第4部分：臂架起重机；

——第5部分：桥式和门式起重机。

I

GB/T20863.1—XXXX/ISO4301-1:2016

起重机分级第1部分：总则

1范围

GB/T20863的本文件规定了基于工作任务确立的起重机及其零部件的通用分级。主要从以下几个方

面表征：

——起重机设计寿命期间的总工作循环数；

——载荷谱系数（吊运相应载荷的频次）；

——平均位移。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ISO4306（所有部分）起重机术语（Cranes——Vocabulary）

3术语和定义

ISO4306界定的术语和定义适用于本文件。

4符号

本文件使用的主要符号见表1。

表1主要符号

符号说明

A工作级别

C总工作循环数

D平均位移分级

KP起重机载荷谱系数

KCP零部件的载荷谱系数

P[P]起升载荷

QP起重机载荷状态级别

QCP零部件载荷状态级别

U总工作循环数C对应的使用等级

5分级的用途

5.1总则

1

GB/T20863.1—XXXX/ISO4301-1:2016

分级有两种实际用途（见5.2和5.3），这两个方面虽然相关，但也可以作为独立的两个部分。

起重机的寿命需要考虑经济、技术、环境以及设备老化等因素的影响。

5.2商业用途

起重机和/或吊具的采购商和制造商应用分级时，双方需要对起重机的工作任务达成协议。这时分

级可作为合同和技术参考用途。

分级可以用于明确起重机、吊具或为多个制造商设计的零部件的工作条件。分级也可用于评判根据

预定使用用途对上述项目进行选择的符合性。

确定的分级应在起重机操作手册中进行明确。

5.3设计用途

分级的第二个用途是为设计人员构建设计分析，以及验证起重机或零部件在规定工作条件下达到预

期寿命的能力，提供一个理论计算基础。

作为起重机的专业技术人员，设计者可将采购商提供的或制造商预先确定的（例如在设计系列起重

设备的情况下）特定工作条件，作为分析基础的各种假设和所有影响零部件组合的各种因素综合考虑。

起重机运行会引起起重机金属结构和零部件（如钢丝绳、回转支承、车轮和栏杆等）应力或载荷的

增加。这些增加的历史数据可用于特定部件的分级。对于分级的方法可在适当的标准中予以规定，如

GB/T30024对金属结构的规定。

6起重机的整机工作级别

6.1总则

起重机工作任务由下列参数确定：

a)设计寿命期间的总工作循环数；

b)吊运相应载荷的频次（载荷谱和载荷状态）；

c)平均位移。

当使用分级的参数范围时，设计应取相应分级的最大参数值。如果允许采用中间参数值时，应明确

给出设计值，而不是给出分级。

6.2起重机总工作循环数

起重机的一个工作循环是指从准备起吊一个载荷起，到开始起吊同一个工作任务的下一个载荷止的

连续动作。工作任务r可以通过起重机构造和规定动作序列的组合来表征。

起重机用于固定的规律性作业时（如使用抓斗大量卸载），工作循环数可以从工作小时数和每小时

的工作循环数获得。在其他情况下，例如流动式起重机，由于起重机用于完成不同的工作任务，工作循

环数不易确定，需要基于经验进行估算。总工作循环数C是指起重机在设计寿命周期内的所有工作循

环数。

起重机在设计寿命周期内的总工作循环数可以分为几个典型动作对应的工作循环数。

起重机的总工作循环数与使用等级和预期寿命（年）有关。起重机总工作循环数的范围可分为10

个使用等级，见表2。

2

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表2起重机总工作循环数C对应的使用等级U

使用等级总工作循环数，C

4

U0C≤1.6×10

44

U11.6×10＜C≤3.15×10

44

U23.15×10＜C≤6.3×10

45

U36.3×10＜C≤1.25×10

55

U41.25×10＜C≤2.5×10

55

U52.5×10＜C≤5×10

56

U65×10＜C≤1×10

66

U71×10＜C≤2×10

66

U82×10＜C≤4×10

66

U94×10＜C≤8×10

6.3载荷状态

载荷谱系数是通过描述起重机在正常运行期间起吊不同净载荷，对起重机工作任务进行明确的

KP

参数之一。载荷谱系数需考虑起重机起吊相对于额定起重量的特定大小载荷的次数。

载荷谱系数的6个名义值及其对应的载荷状态级别见表3的规定。

当起重机在设计寿命周期内起吊的载荷质量和起吊次数未知时，载荷状态级别的选择应由制造商和

采购商协商一致；当载荷大小和起吊次数能够精确获得时，起重机的载荷谱系数按公式（1）计算。

m

CP

K=ii（1）

P...............................................................................................

CP

Tmax

式中：

Ci——与起重机第i个起升载荷对应的平均工作循环次数，Ci＝C1,C2,C3…Cn；

CT——与起重机所有起升载荷对应的总工作循环次数，CT＝∑Ci＝C1＋C2＋C3＋…＋Cn；

Pi——第i个起升载荷，Pi＝P1,P2,P3…Pn；

Pmax——起重机的最大起升载荷（额定起升载荷）；

m＝3，展开后，公式（1）转换为公式（2）。

3333

CPCPCPCP

K=11＋22＋33＋…nn（2）

P..............................

CTPmaxCTPmaxCTPmaxCTPmax

当有多个工作任务r时，KP值按公式（3）计算。

3

CrPmax,r

KP=..............................................................................................（3）

Kpr

CP

Trmax

式中的下脚标r表示每个工作任务。

3

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起重机的载荷谱系数按表3规定选取大于计算值的名义值。

Kp

表3起重机载荷状态级别QP及载荷谱系数KP

载荷状态级别载荷谱系数起重机使用情况说明

Q0K≤0.0313

Pp通常吊运较轻载荷，很少吊运额定起升载荷

QP10.0313＜Kp≤0.0625

QP20.0625＜Kp≤0.125通常吊运轻载荷，偶尔吊运额定起升载荷

QP30.125＜Kp≤0.25通常吊运中等载荷，相对频繁吊运额定起升载荷

QP40.25＜Kp≤0.50通常吊运重载荷，频繁吊运额定起升载荷，

QP50.5＜Kp≤1通常吊运额定起升载荷。

6.4整机工作级别

根据表2规定的使用等级和表3规定的载荷状态级别，可得到起重机的整机工作级别，见表4。

表4起重机的整机工作级别A

载荷谱

载荷起重机使用等级和总工作循环数

系数名

状态

义值(设U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9

级别4445556666

计值)1.6×103.15×106.3×101.25×102.5×105.0×101.0×102.0×104.0×108.0×10

QP00.0313A03A02A01A0A1A2A3A4A5A6

QP10.0625A02A01A0A1A2A3A4A5A6A7

QP20.1250A01A0A1A2A3A4A5A6A7A8

QP30.2500A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9

QP40.5000A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10

QP51.0000A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11

当起重机的载荷状态级别和使用等级未知、仅知道起重机的整机工作级别A时，应按表5规定的起重

机满载工作循环进行设计计算。

Cf

表5基于工作级别的设计计算

满载工作循环次数，

工作级别ACfKP=1

A03500

A021000

A012000

A04000

A18000

A216000

A331500

A463000

A5125000

A6250000

A7500000

4

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表5（续）

满载工作循环次数，

工作级别ACfKP=1

A81000000

A92000000

A104000000

A118000000

6.5平均位移

6.5.1总则

特定零部件的疲劳设计需要由应力历程的值确定。

对于驱动系统，应力循环数与位移之间、运行距离与车轮或轴的转动之间、吊钩路径与钢丝绳弯曲

次数之间，有一个直接的比例关系。

直线的或有角度（如回转）的平均位移X,在执行工作任务r期间的工作区域1和区域2之间的任

意操作由经验获取或按公式（4）计算。

nm

nrj.xrjnri.xri

X=j1i1......................................................................................（4）

rnm

nn

j1rji1ri

式中：

——在工作区域1，第i个位置的工作频次（i=1…m）；

nri

——在工作区域2，第j个位置的工作频次；（j=1…n；）

nrj

——工作位置i的运行坐标；

Xri

——工作位置j的运行坐标；

Xrj

以上给出参数的表示见图1。

说明：

a——工作区域1；

b——工作区域2。

图1工作区域1和2内的工作频次和在运行方向的平均线性位移

nrinrj

5

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在一个工作区域的运动应视为一个独立工作任务。

总位移应根据所有工作任务的平均位移和相应的工作循环次数计算，见公式（5）。

XrXrCr

2×（5）

Xr=(Xr.Cr)..................................................................................................

r

当所有起升载荷的位移相同时，公式（5）可当作运行的总位移来估算任意部件的旋转数或工作循

环数。

如果不同载荷的位移具有明显不同时，重载下的短位移和轻载下的长位移，宜计入相关部件应力谱

系数的评估。

桥式起重机的平均位移示例参见附录A。

6.5.2平均线性位移

起升机构、小车和大车运行机构的平均线性位移可划分为10个工作级别，见表6。

为清晰使用分级D，用不同的符号代表特定运动。

表6平均线性位移分级D和设计值Xlin

平均线性位移分级平均线性位移的范围平均线性位移的设计值

起升机构小车运行机构大车运行机构Xlinm

Dh0Dt0Dc0Xlin≤0.630.63

Dh1Dt1Dc10.63＜Xlin≤1.251.25

Dh2Dt2Dc21.25＜Xlin≤2.52.5

Dh3Dt3Dc32.5＜Xlin≤55

Dh4Dt4Dc45＜Xlin≤1010

Dh5Dt5Dc510＜Xlin≤2020

Dh6Dt6Dc620＜Xlin≤4040

Dh7Dt7Dc740＜Xlin≤8080

Dh8Dt8Dc880＜Xlin≤160160

Dh9Dt9Dc9160＜Xlin≤320320

6.5.3平均角位移

平均角位移的分级按表7的规定分为6个等级。

表7平均角位移Xang的分级Da

分级平均角位移Xang

≤11.750

Da0Xang

00

Da111.75＜Xang≤22.5

6

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22.50＜≤450

Da2Xang

450＜≤900

Da3Xang

00

Da490＜Xang≤180

00

Da5180＜Xang≤360

7起重机的零部件和机构工作级别

7.1总则

特定零部件的分级可应用于系列起升机构、大车和小车运行机构或臂架起升。一个特定类型起重机

的各个部件的分级可能会不同。

零部件的工作任务由以下参数决定：

——零部件在设计寿命期内的总工作循环数；

——吊运相应载荷的频次（载荷谱、载荷状态）；

——平均位移；

——每个运动加速度的平均值；

当使用分级的参数范围时，设计应取相应分级的最大参数值。如果允许采用中间参数值时，应明确

给出设计值，而不是给出分级。

7.2零部件的总工作循环数

零部件的总工作循环数可从起重机的工作循环中得出。

在下列情况下，起重机的工作循环要多于零部件的工作循环：

——卸船机臂架的起升/下降

——流动式起重机或塔式起重机的安装/拆卸；

——港口起重机从一个工作位置移动到另一个工作位置；

在上述运行情况下，设计寿命期内的总工作循环数应通过具体值或按总工作循环数的百分比进行规

定。

零部件的使用等级应按表2的规定执行。

7.3载荷状态

载荷谱系数是用于规定起重机零部件工作任务的参数之一。载荷谱系数由每个零部件单独决

Kcp

定，以及表示在零部件工作循环数内的载荷效应（应力）的变化。

对于起升机构，表示在运行期间，起升机构承载的变化。

对于大车或小车运行机构，表示不同运输质量、有效起重量和自重。

载荷谱系数用来表征零部件在相对于额定载荷的一个特定载荷大小下的载荷影响次数。

对于零部件的载荷谱系数和载荷状态级别，应按6.3的规定执行，并应将Kp、Qp分别替代为Kcp、

Qcp。

7.4工作级别

根据表2规定的使用等级和表3规定的载荷状态级别，可得到零部件的工作级别，见表4。表中的

A替代为Ac。

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机构工作级别的换算指南参见附录B。

7.5平均位移

起重机零部件的平均位移可按6.4的规定执行。

7.6每个运动加速度

载荷到达预定位置的预设加速度是起重机零部件在规定工作条件下的一个参数之一。如GB/T

22437.1-2018中的6.1.4考虑了这些加速度。

在运行条件下，加速度的平均值p可分为4个级别，见表8和图2。

表8加速度平均值p的分级P

分级加速度的平均值p

P0p=2

P12＜p≤4

P24＜p≤8

P38＜p

说明：

x——速度；

y——时间；

z——加速度。

图2分级P的示意图

7.7应力历程

应力历程是所有应力变化的数值表达，对疲劳非常重要。

8

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钢丝绳力或者车轮接触的应力历程是相似的值。

应力历程用参数s表示。确定应力历程参数的方法可在适当的标准中给出，如GB/T30024中对金

属结构的规定。

应力历程参数的分级S可分为12个级别。金属结构的分级S7表示满载工作循环数和等同于2×106

的总工作循环数，具体规定见GB/T30024-20XX中6.3的规定。

对于疲劳的评估，有必要推断某一预定位置的应力历程。

进行分级程序时，只有一个载荷谱系数可用于描述吊运的载荷，且应推断相应频率产生的最大疲劳

损害。这是因为净起重量的不同频率，对于同一载荷谱系数，可能在某一特定位置产生不同的疲劳影响。

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AA

附录A

（资料性附录）

平均位移示例

桥式起重机的平均位移示例见表A.1。

表A.1桥式起重机的平均位移示例

序号平均位移工作过程描述

定义：

havehauhad

1估算：

hauhad0.5hmax

trave0.5w

一般工作环境中使用；没有系统的、预先确定的流程。

平均起升位移见序号1。

起重机在一个工作区域运行时：

2

trave10.5w1

trave20.5w2

一般工作环境中使用；起重机在两个独立的工作空间运行。

平均位移由平均工作程序决定。如

3图所示，平均位移为抓取载荷位置

至料箱的中心距离。

工作程序案例

说明：

、、、——运行的最大工作范围；

hmaxww1w2

、、、、——平均位移；

hhavehauhadtrave1trave2

A——净起重量的运动方向，即一个工作循环的满载部分。

10

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BB

附录B

（资料性附录）

机构工作级别的换算指南

GB/T20863.1-2007中的第4章规定了机构的工作级别。

在满载情况下（即=1），机构工作级别对应的使用总时间，见表B.1。

KcpTf

表B.1满载循环使用的总时间

Tf

满载循环下的总使用时间T

机构工作级别f

h

M1100

M2