《起重機 總體設(shè)計 鍛鋼吊鉤的極限狀態(tài)和能力驗證》（征求意見稿）

ICS53.020.20

J80

中華人民共和國國家標準

GB/TXXXXX—XXXX

起重機總體設(shè)計鍛鋼吊鉤的

極限狀態(tài)和能力驗證

Cranes-Generaldesign-Limitstatesandproofofcompetenceofforgedsteelhooks

（ISO17440:2014，MOD）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

國家市場監(jiān)督管理總局

發(fā)布

國家標準化管理委員會

1

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

本文件修改采用ISO17440:2014《起重機總體設(shè)計鍛鋼吊鉤的極限狀態(tài)和能力驗證》。

本文件與ISO17440:2014相比，存在較多技術(shù)差異，在所涉及的條款的外側(cè)頁邊空白位置用垂直單

線（︱）進行了標示。這些技術(shù)差異及其原因一覽表見附錄L。

本文件做了下列編輯性改動：

——用“KV2”代替作為沖擊吸收功的“AV”；

——應(yīng)力單位符號“Nmm-2”改為“N/mm2”,規(guī)范化應(yīng)力單位。

本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。

本文件由全國起重機標準化技術(shù)委員會（SAC/TC227）歸口。

本文件負責起草單位：

本文件參加起草單位：

本文件主要起草人：

III

GB/TXXXXX—XXXX

起重機總體設(shè)計鍛鋼吊鉤的極限狀態(tài)和能力驗證

1范圍

吊鉤作為起重機的重要組成部分，為防止其發(fā)生危險，本文件規(guī)定了鍛鋼吊鉤的通用要求以及

靜強度和疲勞強度計算、符合性驗證、使用信息的要求和方法。

本文件適用于下列吊鉤零部件和吊鉤類型：

——任何類型鍛鋼吊鉤鉤身；

——螺紋/螺母結(jié)構(gòu)型式的機加工吊鉤鉤柄。

注1：本文件原則上也適用于其他鉤柄類型的吊鉤以及鉤柄結(jié)構(gòu)確定、可使用相關(guān)應(yīng)力集中系數(shù)的情況。本文件

不適用于由一片或多片軋制鋼板組成的疊片式吊鉤。

本文件適用于材料的抗拉強度極限不超過800N/mm2、屈服強度極限不超過620N/mm2的吊鉤。

以下是可能在正常使用和可預(yù)見誤用時對人員造成危害的重大危險情況和危險事件，為減少或

消除與下列危險有關(guān)的風險，見第4章至第8章的相關(guān)要求。

——超出強度極限（屈服、抗拉和疲勞）；

——超出材料的溫度極限；

——意外從吊鉤上卸下載荷。

注2：本文件僅適用于符合GB/T22437.1的極限狀態(tài)設(shè)計法。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用

文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

GB/T197普通螺紋公差（GB/T197-2018,ISO965-1:2013,MOD）

GB/T228.1金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法（GB/T228.1-2010，ISO6892-1：

2009，MOD）

GB/T228.3金屬材料拉伸試驗第3部分：低溫試驗方法（GB/T228.3-2019，ISO6892-3：2015，

MOD）

GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法（GB/T229-2007，ISO148-1：2006，MOD）

GB/T3505產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法術(shù)語、定義及表面結(jié)構(gòu)的參數(shù)（GB/T

3505-2009,ISO4287：1997,IDT）

GB/T3808擺錘式?jīng)_擊試驗機的檢驗（GB/T3808-2018,ISO148-2:2008,MOD）

GB/T6974.1起重機術(shù)語第1部分：通用術(shù)語（GB/T6974.1-2008，ISO4306-1：2007，IDT）

GB/T10051.2起重吊鉤第2部分：鍛造吊鉤技術(shù)條件

GB/T10051.4起重吊鉤第4部分：直柄單鉤毛坯件

GB/T10051.6起重吊鉤第6部分：直柄雙鉤毛坯件

GB/T15706機械安全設(shè)計通則風險評估與風險減小(GB/T15706-2012,ISO12100-2010,IDT)

GB/T16825.1靜力單軸試驗機的檢驗第1部分：拉力和（或）壓力試驗機測力系統(tǒng)的檢驗與

校準（GB/T16825.1-2008,ISO7500-1:2004,IDT）

GB/T20863.1起重械分級第1部分：總則（GB/T20863.1-2007,ISO4301-1:1986,IDT）

1

GB/TXXXXX—XXXX

GB/T22437.1起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則第1部分：總則（GB/T22437.1-2018,ISO

8686-1:2012,IDT）

GB/T37400.15-2019重型機械通用技術(shù)條件第15部分：鍛鋼件無損探傷

ISO643鋼表觀粒度的顯微測定(Steels—Micrographicdeterminationoftheapparentgrainsize)

3術(shù)語、定義和符號

3.1術(shù)語和定義

GB/T6974.1和GB/T15706界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1.1

鉤柄hookshank

將吊鉤懸掛在起重機提升系統(tǒng)上的吊鉤上部。

3.1.2

鉤身hookbody

鉤柄下方彎曲部分的吊鉤下部。

3.1.3

鉤腔hookseat

用于懸掛載荷提升附件的吊鉤鉤身底部。

3.1.4

吊鉤懸掛形式hooksuspensionarticulation

允許吊鉤沿負載方向傾斜的吊鉤懸掛的特征。

3.2符號

下列符號適用于本文件。

符號應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1符號

符號說明

Ad1鉤柄毛坯的橫截面面積

Ad4鉤柄危險截面的面積

KV2材料的最小沖擊韌性

a加速度

a1鉤腔圓直徑

a2鉤口開口度

a3鉤尖高度

bmax鉤身危險截面的最大厚度

bref參考厚度

2

GB/TXXXXX—XXXX

C起重機設(shè)計壽命內(nèi)的工作循環(huán)總數(shù)

Ct吊鉤懸掛的傾斜阻力系數(shù)

Ce載荷偏心系數(shù)

D疲勞累積損傷（Palmgren-Miner假設(shè)）

d1鉤柄毛坯直徑

d3外螺紋大徑

d4鉤柄底切直徑

d5外螺紋小徑

eR從鉤柄的中心線到垂直載荷線的距離

F垂直力

FH由于偶然或特殊載荷而作用在吊鉤上的垂直力

FRd,s,FRd,f極限設(shè)計力，靜強度/疲勞強度

Fsd,s垂直設(shè)計力，驗證靜強度

FSd,f垂直設(shè)計力，驗證疲勞強度

影響系數(shù)

fl,f2,f3

（fl—工作溫度影響系數(shù)，f2—材料厚度影響系數(shù)，f3—表面粗超度影響系數(shù)）

fRd極限設(shè)計應(yīng)力

fy屈服強度極限

fu抗拉強度極限

g重力加速度，g=9.81m/s2

HSd,s吊鉤的水平設(shè)計力

HSd,f用于驗證疲勞強度的水平設(shè)計力

h1,h2鉤身截面高度

h從鉤腔底部到懸掛接合點的垂直距離

hs從鉤腔底部到鉤柄危險截面的垂直距離

i某個提升循環(huán)或應(yīng)力循環(huán)

I曲梁的參考慣性矩

Id1鉤柄毛坯截面慣性矩

Id4鉤柄危險截面慣性矩

kc關(guān)于應(yīng)力譜和載荷狀態(tài)級別的換算系數(shù)

kh，kS應(yīng)力譜系數(shù)

kQ按照GB/T22437.1確定的載荷譜系數(shù)

k5*k6*特定譜比系數(shù)，m=5/6

lg以10為底的Log

M1,M2,M3,M4鉤柄彎矩

M1,f,i,M2,f,i,M3,f,i用于驗證疲勞強度的鉤柄彎矩，對應(yīng)第i提升循環(huán)

MSd,s靜態(tài)設(shè)計彎矩

m特征疲勞設(shè)計曲線的斜率參數(shù)

mRC額定提升載荷質(zhì)量

mi吊鉤在第i個提升循環(huán)的載荷質(zhì)量

N應(yīng)力循環(huán)/提升循環(huán)總數(shù)

6

ND應(yīng)力循環(huán)基準數(shù)，ND=2×10

P螺紋的螺距

3

GB/TXXXXX—XXXX

Pa在一個提升循環(huán)內(nèi)加速次數(shù)的平均值

R鉤身曲率半徑

Ra表面輪廓的平均深度，符合GB/T3505-2009

Rz表面輪廓的最大深度，符合GB/T3505-2009

r9過渡圓弧半徑

rth螺紋根部半徑

s底切長度

sh，ss應(yīng)力歷程參數(shù)

sQ載荷歷程參數(shù)

t螺紋深度

T工作溫度

uS，uT切口深度

α角度

αS，αT應(yīng)力集中系數(shù)

β吊鉤傾斜角度或方向

βn，βnS，βnT切口影響系數(shù)

φ2提升無約束地面載荷的動載系數(shù)

φ5運動加速度引起的動載系數(shù)

γn高危險度系數(shù)

γp分項載荷系數(shù)

γm一般抗力系數(shù)

γsm特定抗力系數(shù)

γHf，γsf疲勞強度特定抗力系數(shù)

η1，η2吊鉤鉤身截面中心到邊緣的距離

v載荷分量系數(shù)

vh，vs相關(guān)應(yīng)力循環(huán)數(shù)

μ平均應(yīng)力影響系數(shù)

σa軸向力引起的鉤柄應(yīng)力

σb彎矩引起的鉤柄應(yīng)力

σm應(yīng)力循環(huán)中的平均應(yīng)力

σA應(yīng)力循環(huán)中的應(yīng)力幅

σSd設(shè)計應(yīng)力

σM疲勞強度基本值，無凹槽件

σp脈動應(yīng)力循環(huán)中的總應(yīng)力范圍

σW疲勞強度幅值，凹槽件

σTmax，σT1，σT2交變應(yīng)力幅值

?σC特征疲勞強度

?σRd疲勞極限設(shè)計應(yīng)力

?σSd,i第i個提升循環(huán)中的應(yīng)力范圍

?σSd,max最大應(yīng)力范圍

4通用要求

4

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4.1材料

成品吊鉤材料應(yīng)具有足夠的延展性，以避免在規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)發(fā)生吊鉤脆性斷裂。吊鉤

材料經(jīng)鍛造和熱處理后，應(yīng)具有表2所示的最小延伸率和沖擊韌性。

表2吊鉤材料的沖擊試驗和延伸率要求

最小延伸率最小沖擊吸收功，KV2/J

工作溫度沖擊試驗溫度

A5結(jié)構(gòu)鋼合金鋼

T≥-30°C-20°C3935

-30°C>T≥-40°C-30°C15%3527

-40°C>T≥-50°C-40°C3527

為滿足工作溫度的要求，制造商應(yīng)選擇適當?shù)暮辖痄摶蚍呛辖痄?，?jīng)相應(yīng)熱處理后與所選鉤型

的材料強度等級等級相一致，同時還應(yīng)考慮吊鉤名義厚度與強度的對應(yīng)關(guān)系。

材料的冶煉應(yīng)采用電爐（或轉(zhuǎn)爐）加爐外精煉的方法。

根據(jù)ISO643進行測試時，鋼材應(yīng)完全脫氧，抗應(yīng)變時效脆性穩(wěn)定，奧氏體粒度為6或更細。應(yīng)

確保鋼中含有足夠的鋁（最低為0.025%），以滿足吊鉤在使用過程中能夠抵抗應(yīng)變時效脆性的要求。

鋼中硫和磷的含量不應(yīng)超過表3規(guī)定的限值。

表3硫和磷含量

最大含量

元素

熔煉分析%成品分析%

硫(S)0.0200.025

磷(P)0.0200.025

硫磷總和（S+P）0.0350.045

力學(xué)性能（屈服強度極限、抗拉強度極限）與鍛造鉤身的厚度有關(guān)。名義厚度采用鉤腔部位最

大厚度和鉤柄直徑兩者中的最大值。

為了標準化，表4列出了鍛造吊鉤的材料強度等級。表4中給出的力學(xué)性能值為設(shè)計值，吊鉤制

造商應(yīng)保證不小于該值。

表4材料強度等級對應(yīng)的力學(xué)性能

機械性能

上屈服限或0.2%的延伸限抗拉強度極限

材料強度等級

fyfu

N/mm2N/mm2

M235340

P315490

S390540

T500700

V620800

注：所選材料應(yīng)符合下列要求：fu/fy≥1.2

4.2工藝

5

GB/TXXXXX—XXXX

每個吊鉤均應(yīng)通過整個坯料熱鍛造成型，鍛件的宏觀流線應(yīng)與鉤身輪廓一致。鍛造操作中多余

的金屬應(yīng)清除干凈，表面光滑，不得有毛刺。

不允許從軋制鋼板上切割型材制造鍛造吊鉤。

成品吊鉤鉤腔表面粗糙度應(yīng)等于或小于Rz500μm，可通過磨削達到所要求的表面質(zhì)量。任何磨

削痕跡都應(yīng)該與鉤腔圓的圓周方向一致。

熱處理后，應(yīng)清除表面氧化皮，吊鉤不應(yīng)出現(xiàn)裂紋等有害缺陷，應(yīng)根據(jù)GB/T37400.15的要求，

使用適當?shù)臒o損檢測方法檢驗吊鉤是否有缺陷，并按照7.4規(guī)定的無損檢測要求進行檢驗。

吊鉤制造過程中不允許進行焊接。

4.3制造公差

單鉤和雙鉤的毛坯件尺寸公差應(yīng)分別符合GB/T10051.4和GB/T10051.6的規(guī)定。

加工后鉤柄中心線與鉤腔中心線的偏差應(yīng)符合GB/T10051.2的規(guī)定。

吊鉤在厚度方向上應(yīng)保持左右對稱，每個橫截面的質(zhì)心應(yīng)保證在中心線兩側(cè)0.025d1范圍內(nèi)。

4.4熱處理

每個鍛造吊鉤都應(yīng)在AC3點以上的溫度進行淬火并回火，或者在AC3點以上的溫度進行正火?；?/p>

火溫度至少應(yīng)達到475℃。

正火、回火條件應(yīng)至少與475℃保溫1小時的處理效果相同。

4.5加載驗證

作為制造過程的一部分，吊鉤宜作加載驗證。初步加載驗證應(yīng)在常溫下進行，能夠進一步輔助

質(zhì)保管理過程，提高吊鉤的整體抗疲勞性能。如果采用加載驗證，驗證過程如下：

a)加載驗證應(yīng)在整個制造過程（鍛造、熱處理和機加工）的最后進行；

b)在鉤柄螺母與下述兩者之間施加驗證載荷力：

1)對于單鉤，施加在鉤腔的底部，作直線拉伸，受力的方向與鉤柄的垂直軸線平行；

2)對于雙鉤，施加在兩側(cè)鉤腔對稱位置，兩側(cè)受力方向與各自鉤腔中心成90度夾角；

c)由于加載驗證產(chǎn)生的相對永久變形，在鉤口處測量，其變形值不應(yīng)超過0.25%；對于批量

生產(chǎn)的吊鉤，應(yīng)對批次中的每個吊鉤進行加載驗證；

d)驗證載荷的大小（FPL）宜能使在單鉤截面B和雙鉤截面A上(見圖5)，產(chǎn)生的應(yīng)力達到

相應(yīng)材料屈服強度極限fy的1.5倍；

根據(jù)斷面A（雙鉤）或斷面B（單鉤）的應(yīng)力來確定驗證載荷值計算公式如下：

單鉤

1.5fyMhf

FPL,sp

1000

雙鉤

1.5fyMhf

FPL,rh

1000v

式中：

FPL,sp——單鉤驗證載荷，單位：千牛頓（kN）；

6

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FPL,rh——雙鉤驗證載荷，單位：千牛頓（kN）；

fy——所選材料的屈服強度極限；

Mhf——吊鉤對于截面A或B內(nèi)弧的一個系數(shù)；作為示例，附錄C給出了一個系列單鉤Mhf的

數(shù)據(jù)。

v0.5tan

對于雙鉤截面A，α=45°（見5.5.3）

通過下列公式求得Mhf

11

R

I

R

1

公式中所有代號的含義應(yīng)符合附錄H的規(guī)定。

e)加載驗證后，用適當?shù)臒o損檢測方法對鉤身進行檢測，確定吊鉤不存在有害缺陷、瑕疵和裂

紋；

f)經(jīng)過加載驗證的吊鉤應(yīng)在吊鉤類型標記旁邊增加“PL”標志；

g)加載驗證將影響（有益）吊鉤的后續(xù)疲勞性能，可使用附錄F中示例的計算方法來量化這

種影響。

應(yīng)根據(jù)所需要的延展性選擇能夠承受驗證載荷的吊鉤材料，特別是高強度鋼。

注1：本文件不涉及將加載驗證應(yīng)用于質(zhì)量管理過程所帶來的其他益處。

注2：在FPL作用下承受最大應(yīng)力的拉伸纖維必然會產(chǎn)生屈服，同時應(yīng)力將重新分布，導(dǎo)致驗證載荷卸下后，在

該拉伸區(qū)域存在永久壓應(yīng)力。

4.6鉤身幾何形狀

吊鉤截面幾何形狀應(yīng)能保證危險截面的應(yīng)力不超過5.5.1中規(guī)定的應(yīng)力。

鉤腔應(yīng)為圓形。對于單鉤鉤腔圓心應(yīng)與鉤柄的中心線重合。對于雙鉤鉤腔圓弧應(yīng)與鉤柄外邊緣

相切。

雙鉤鉤身形狀應(yīng)對稱于鉤柄的中心線。

7

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圖1吊鉤尺寸

鉤柄直徑（d1）與鉤腔圓直徑（a1）的比例如下：d1≥0.55a1

鉤口內(nèi)邊緣和鉤腔圓（a1）分叉點的圓切線在水平方向的最小角度為：單鉤α≥60°，雙鉤α≥90°。

在不考慮吊鉤鉤口閉鎖器對開口度的影響時，完整的開口度(a2)為：a2≤0.85a1。帶吊鉤鉤口

閉鎖器的有效開口尺寸最小為：a0≥0.7a1。

吊鉤鉤尖高度（a3）最小為：a3≥a1。

附錄A和附錄B給出了符合本條款要求的吊鉤鉤身尺寸系列示例。

與附錄A和附錄B中所示鉤身不同的其他鉤身，只要滿足本條款所要求的尺寸特征和材料要求，

就可以單獨或組合評估其是否在技術(shù)上滿足本文件的要求。

預(yù)期除目前所給鉤身系列示例外，今后還將出現(xiàn)其他鉤身系列，可以作為組合列入附錄A和附

錄B。

4.7鉤柄加工

圖2加工后鉤柄尺寸

8

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鉤柄螺紋部分的長度不應(yīng)小于0.8d3；

螺紋的螺距（p）應(yīng)與螺紋外徑（d3）成一定比例，如：0.055d3≤p≤0.15d3；

螺紋的深度（t）應(yīng)與螺紋的螺距（p）成一定比例，如：0.45p≤t≤0.61p；

螺紋輪廓的底部半徑(rth)不應(yīng)小于0.14p，不應(yīng)使用未規(guī)定底部半徑的螺紋類型。

應(yīng)該在鉤柄最后一個螺紋的下方進行底切（直徑d4），長度（s）與底切深度的比例如下：s≥2

（d3–d4）。底切深度應(yīng)大于螺紋小徑（d5），最小值為：d4≤（d5–0.3mm）。應(yīng)使用一種成型工

具加工底切，確保表面光潔度達到Ra≤3.2μm，避免出現(xiàn)加工痕跡和缺陷。

從螺紋部分到底切部分的過渡過程中，應(yīng)該有一個過渡圓弧。過渡圓弧半徑（r9）應(yīng)與底切直

徑（d4）成比例：r9≥0.06d4。圓弧過渡區(qū)域的形狀沒必要是四分之一圓形。

加工后的鉤柄（即d4）的最小截面直徑應(yīng)滿足d4≥0.65d1，其中d1為鉤柄毛坯直徑，見圖1。

鉤柄的整個加工部分在每個直徑變化位置都應(yīng)有一個過渡圓弧，加工的部分不應(yīng)觸及到毛坯的

弧形部分。

螺紋應(yīng)符合GB/T197（粗螺紋級）規(guī)定的6g公差要求。

注：附錄G給出了滿足幾何形狀要求的成品鉤柄和螺紋尺寸系列示例。對于尺寸參數(shù)滿足本條款要求，但未列

入附錄G的鉤柄和螺紋尺寸可進行技術(shù)評估，以確定是否滿足本文件的要求。預(yù)期除目前所給鉤柄和螺紋

系列外，今后還將會出現(xiàn)其他鉤柄和螺紋系列，可以作為組合列入附錄G。

4.8螺母

螺母的材料等級應(yīng)與吊鉤的材料等級相同。

螺母的高度應(yīng)確保鉤柄的螺紋長度與螺母螺紋完全嚙合。

螺母應(yīng)該鎖緊在鉤柄上，防止旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致螺母旋出。鎖緊不應(yīng)干擾到螺母/鉤柄螺紋連接的下部三

分之二位置。由于螺紋連接起作用，鎖緊應(yīng)能允許鉤柄和螺母之間的相對軸向運動，或者，如果螺

母是由銷子或其他類似的固定措施鎖定，那么在鎖定過程中，螺母/鉤柄承受載荷的螺紋側(cè)面必須直

接接觸，以確保不會影響載荷的傳遞。

螺母應(yīng)安裝在耐磨軸承上，使吊鉤能夠繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)。螺母與軸承的接觸面應(yīng)滿足相關(guān)軸承

的要求。接觸面的高度位置應(yīng)位于螺紋連接的下半部分。

螺母螺紋應(yīng)符合GB/T197（粗螺紋級）的6H公差要求。

螺母螺紋輪廓的底部半徑不應(yīng)小于0.07p，其中p為螺紋螺距。不應(yīng)使用未規(guī)定底部半徑的螺紋

類型。

4.9吊鉤懸掛形式

一般情況下，對于系列生產(chǎn)的吊鉤滑輪組，吊鉤懸掛形式與提升鋼絲繩纏繞系統(tǒng)的組合應(yīng)允許

吊鉤沿任意載荷方向自由傾斜，否則在吊鉤的設(shè)計計算中應(yīng)給予特殊考慮。

如果通過改變起重機/吊鉤滑輪組的結(jié)構(gòu)或位置使吊鉤懸掛形式成為剛性連接狀態(tài)，則應(yīng)在吊鉤

設(shè)計計算中加以考慮。在設(shè)計吊鉤懸掛裝置時，應(yīng)考慮與吊鉤承受相同的載荷作用。

5靜強度

5.1概述

吊鉤的靜強度驗證應(yīng)按照GB/T22437.1的規(guī)定執(zhí)行。靜強度的一般設(shè)計極限是材料的屈服強度

極限。

應(yīng)根據(jù)GB/T22437.1的規(guī)定，考慮A、B或C載荷組合所產(chǎn)生的最不利的載荷效應(yīng)，對指定的吊

鉤危險截面進行驗證，并應(yīng)采用相關(guān)分項載荷系數(shù)γp。在特殊使用要求的起重機類型中，應(yīng)使用高

危險度系數(shù)γn。

9

GB/TXXXXX—XXXX

5.2垂直方向設(shè)計載荷

起吊額定載荷時，吊鉤垂直設(shè)計力FSd,s如下：

FSd,smRCgpn..............................（1）

a

對于

max2;1+5

g

式中：

φ2——起吊無約束地面載荷時的動載荷系數(shù)，參見GB/T22437.1；

φ5——起升加速度引起的動載荷系數(shù)，參見GB/T22437.1；

a——垂直加速度或減速度；

mRC——額定提升載荷質(zhì)量；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

γp——分項載荷系數(shù)，參見GB/T22437.1；

γp=1.34，常規(guī)載荷（載荷組合A）

γp=1.22，偶然載荷（載荷組合B）

γp=1.10，特殊載荷（載荷組合C）

γn——高危險度系數(shù)。

GB/T22437.1規(guī)定的其他載荷和組合也可能產(chǎn)生垂直力作用在吊鉤上，也應(yīng)分析其載荷效應(yīng)。

這種情況下的垂直設(shè)計力一般計算公式如下：

FF

Sd,sHpn..............................（2）

式中：

FH——除起吊額定載荷外，作用在吊鉤上的其它載荷產(chǎn)生的垂直力；例如試驗載荷或超載狀態(tài)

下的峰值載荷；

γp——上述分項載荷系數(shù)，參見GB/T22437.1；

γn——高危險度系數(shù)。

5.3水平方向設(shè)計力

對吊鉤強度影響最大的水平力是由起重機運動的水平加速度所引起的水平力，在設(shè)計中應(yīng)予以

考慮。其他水平力，例如由風力或側(cè)向拉力引起的水平力，如有重大影響，在設(shè)計中也應(yīng)予以考慮。

計算時假設(shè)水平力作用在鉤腔底部。

因水平加速度引起的吊鉤水平設(shè)計力HSd,s為：

mRCa5pn

HSd,smin..............................(3)

CtFSd,sh

式中：

mRC——額定提升載荷質(zhì)量；

a——水平運動的加速度或減速度；

φ5——水平加速度引起的動載荷系數(shù)，參見GB/T22437.1。對于在水平方向未與起重機移動

部分剛性連接的吊鉤懸掛，φ5=1；

γp——公式（1）中分項載荷系數(shù)；

γn——高危險度系數(shù)；

Ct——附錄I中吊鉤懸掛的傾斜阻力系數(shù)；

10

GB/TXXXXX—XXXX

FSd,s——5.2規(guī)定的垂直設(shè)計力，相應(yīng)的水平設(shè)計力HSd,s與加載條件有關(guān)；

h——從吊鉤的鉤腔底部到接合處中心的垂直距離。

5.4鉤柄彎矩

5.4.1綜述

確定鉤柄的總彎矩時，應(yīng)考慮以下載荷作用：

a)水平力，見5.4.2；

b)吊鉤懸掛的傾斜作用，見5.4.3；

c)鉤腔垂直力偏心作用，見5.4.4；

d)雙鉤，額定載荷的一半作用在一側(cè)鉤腔上，見5.4.5。

這些載荷作用引起的彎矩應(yīng)歸屬于相同的荷載組合，這是引起彎矩的主要載荷或工作狀況。

5.4.2水平力引起的彎矩

本條款適用于因外部水平力引起的鉤柄彎矩，據(jù)此對鉤柄危險截面進行計算。因水平設(shè)計力HSd,s

引起的彎矩（見5.6）：

MHh

1Sd,sS..............................(4)

式中：

HSd,s——5.3中所述的水平設(shè)計力；

hs——從鉤腔底部到鉤柄最細部分上端的垂直距離，用于計算吊鉤懸掛裝置傾斜引起的彎矩。

起升機構(gòu)或吊鉤/吊鉤滑輪組的布置應(yīng)保證吊鉤懸掛裝置在受力狀態(tài)下能夠傾斜，在設(shè)計計算中

應(yīng)考慮這種傾斜引起的鉤柄彎矩。這種傾斜包括：

a)對于帶有吊梁的吊鉤，由于兩個獨立驅(qū)動起升的高度差所產(chǎn)生的傾斜，見圖3；

b)單根鋼絲繩纏繞系統(tǒng)在升降過程中產(chǎn)生的傾斜，見圖4；

c)用于剛性連接吊鉤的起重機部件的傾斜；

d)起升到上極限時吊鉤滑輪組與起重機的某個部件碰撞，由于該部件傾斜引起的吊鉤傾斜。

11

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圖3提升行程距離不同引起的吊鉤傾斜

由于傾斜，垂直力產(chǎn)生了一個垂直于鉤柄軸向的分力，應(yīng)該像水平力一樣將該作用力考慮在內(nèi)。

鉤柄危險截面的彎矩M2與垂直設(shè)計力成正比，如下所示：

M2FSd,shSsin()..............................(5)

式中：

FSd,s——5.2中所述、具有傾斜角β的吊鉤垂直設(shè)計力；

β——各相關(guān)載荷組合的最大總傾角；

hs——從鉤腔底部到鉤柄最細部分上端的垂直距離。

在多倍率、單聯(lián)卷筒的吊鉤懸掛形式中，提升/下降運動使吊鉤懸掛裝置傾斜，如圖4所示。傾

斜角計算公式為：

β=arctan(Ct/h)..............................(6)

式中：

Ct——附錄I中所述的吊鉤懸掛的傾斜阻力系數(shù)；

h——從吊鉤的鉤腔底部到接合處中心的垂直距離。

對于起重機的所有相關(guān)載荷工況，分別計算最大傾角、相關(guān)垂直力以及由此產(chǎn)生的力矩M2。

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圖4單繩纏繞系統(tǒng)中吊鉤懸掛的傾斜

5.4.3垂直力偏心引起的彎矩

起升載荷吊點不一定總在鉤腔正中心，這樣垂直載荷作用線與鉤柄中心線就會有偏差，從而產(chǎn)

生彎矩，彎矩計算如下：

McFa

3eSd,s1..............................(7)

式中：

FSd,s——5.2中所述的垂直設(shè)計力；

a1——吊鉤的鉤腔圓直徑；

ce——偏心系數(shù)（ce=0.05）。

注：如有可能通過機械手段使提升載荷配件更接近鉤腔中心，在設(shè)計計算中可以使用較小的偏心系數(shù)。

5.4.4雙鉤的特殊情況

假設(shè)一半的垂直力作用于一側(cè)鉤腔上，而另一側(cè)鉤腔處于無載荷狀態(tài)，這種情況作為雙鉤的一

種特殊受力情況，可按照載荷組合C的計算。

對于單側(cè)受力的雙鉤，其鉤柄危險截面產(chǎn)生的彎矩計算如下：

eR

M4FSd,s2eR1hShhShmin

C

t..............................(8)

eR=(a1+d1)/2

式中：

FSd,s——5.2中所述的垂直設(shè)計力，γp相對應(yīng)于載荷組合C的值；

d1——鉤柄毛坯的直徑；

a1——鉤腔圓直徑；

eR——從鉤柄的中心線到垂直載荷線的距離；

h——從吊鉤的鉤腔底部到接合處中心的垂直距離；

hs——從鉤腔底部到鉤柄最細部分上端的垂直距離；

Ct——吊鉤懸掛的傾斜阻力系數(shù)，應(yīng)符合附錄I的規(guī)定。

13

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5.4.5鉤柄的設(shè)計彎矩

一般情況下，在5.4.2～5.4.3所述負載條件下，鉤柄危險截面的設(shè)計彎矩MSd,s應(yīng)按下式分別

計算：

M1M2M3

MSd,smin

CF

tSd,s..............................(9)

式中：

M1～M3——5.4.2～5.4.3中所述的彎矩；

Ct——吊鉤懸掛的傾斜阻力系數(shù)，見附錄I。

Fsd,s——5.2中所述的垂直設(shè)計力。

除上述彎矩之外，在5.4.4載荷組合C工況中還應(yīng)考慮特殊情況下的設(shè)計彎矩，計算方法如下：

MM

Sd,s4..............................(10)

式中：

M4——5.4.4中所述的彎矩。

5.5鉤身設(shè)計應(yīng)力

5.5.1載荷

垂直設(shè)計力FSd,s應(yīng)分解為兩個分量，作用于鉤腔圓心，對稱于垂直中心線，形成垂直方向夾角α，

如圖5所示。

假設(shè)夾角最小值α=45°。

對于雙鉤，在A和B兩種載荷組合形式下，按照兩側(cè)鉤腔承擔相同的載荷進行計算；按照一半的

垂直力作用于一側(cè)鉤腔上，而另一側(cè)鉤腔不受力，這種載荷情況作為一種特殊受力情況，可按照載

荷組合C進行計算。

在鉤身計算中應(yīng)忽略水平力。

圖5鉤身受力狀況和計算危險截面

5.5.2應(yīng)力計算方法

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鉤身指定截面的應(yīng)力可以根據(jù)附錄H給定的曲梁彎曲理論、有限元法或全尺寸試驗進行分析。雙

鉤截面B的應(yīng)力可按照傳統(tǒng)的曲梁理論進行分析。

下面的條款依據(jù)是曲梁理論。

5.5.3設(shè)計應(yīng)力

單鉤截面A和截面B以及雙鉤截面A的設(shè)計應(yīng)力σSd計算公式如下：

vFsd,sR11

Sd,s..............................(11)

I11R

R=al/2+η1

對于單鉤截面B：v=1；

對于單鉤和雙鉤的截面A，α=45°：v=0.5×tanα。

式中：

R——由截面幾何中心確定的吊鉤曲率半徑，應(yīng)與圖H.1相符合；

FSd,s——5.2中所述的垂直設(shè)計力；

I——曲梁的參考慣性矩；

a1——鉤腔圓直徑；

η1——指定截面內(nèi)部邊緣處坐標y的絕對值，應(yīng)與圖H.1相符合；

α——載荷作用線相對于垂線的夾角，應(yīng)與圖5相符合。

η1和I為截面特性值，按照附錄H進行計算。5.4.5所述雙鉤特殊情況下截面B的設(shè)計應(yīng)力計算

如下：

FFa1d1d14

Sd,s..............................(12)

Ad1Id1

F=FSd,s/2

式中：

FSd,s——5.2中所述的垂直設(shè)計力，其中γp按照載荷組合C選??；

Ad1——鉤柄毛坯的截面面積；

Id1——鉤柄毛坯截面的慣性矩；

d1——鉤柄毛坯的直徑；

a1——鉤腔圓直徑。

5.6鉤柄設(shè)計應(yīng)力

鉤柄的驗證計算應(yīng)考慮5.2規(guī)定的垂直設(shè)計力和5.4規(guī)定的設(shè)計彎矩。一般情況下，鉤柄的危險

截面是緊靠螺紋截面下方底切的部分，直徑為d4，見圖1。使用傳統(tǒng)曲梁理論計算最大設(shè)計應(yīng)力σSd,s，

作為公稱應(yīng)力不考慮應(yīng)力集中系數(shù)，計算公式如下：

FSd,sMSd,sd42

Sd,s..............................(13)

Ad4Id4

式中：

FSd,s——吊鉤的垂直設(shè)計力；

MSd,s——危險截面的設(shè)計彎矩，見5.4.5；

Ad4——鉤柄危險截面的面積；

Id4——鉤柄危險截面的慣性矩。

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5.7吊鉤靜強度驗證

5.7.1鉤身和鉤柄綜述

對于鉤身和鉤柄，應(yīng)按照5.2至5.4的規(guī)定進行相關(guān)載荷驗證：

f

ffy

Sd,sRd1

msm..............................(14)

式中：

σSd,s——5.5和5.6中所述危險截面的最大設(shè)計應(yīng)力；

fRd——極限設(shè)計應(yīng)力；

fy——材料的屈服強度極限；

f1——工作溫度的影響系數(shù)；

γm——GB/T22437.1中規(guī)定的一般抗力系數(shù)（γm=1.1）；

γsm——截面的特定抗力系數(shù)，如下：

對于單鉤鉤身B截面，γsm=0.75，或者，如果是針對國家標準的某一類型吊鉤，應(yīng)通過聯(lián)合應(yīng)

用公式（11）和公式（14），并使用該國家標準中已知的最大額定能力及其公稱屈服應(yīng)力評估γsm。

附錄C給出了示例說明。

對于單鉤和雙鉤的鉤身截面A，γsm=0.90；

對于所有鉤柄截面，γsm=1.0。

在沒有其他數(shù)據(jù)的情況下，考慮高溫環(huán)境下屈服強度極限降低系數(shù)f1計算如下：

當-50℃≤T≤100℃時：f1=1

當100℃＜T≤250℃時：

f1=l-0.25×(T-100)/150..............................(15)

式中：

T——攝氏度(℃)下的工作溫度。

5.7.2采用靜強度極限設(shè)計力驗證鉤身

靜強度極限設(shè)計力FRd,s包括單鉤截面A、B和雙鉤斷面A的靜強度驗證。計算方法如下：

fyI11R

FRd,s..............................(16)

msmvR1

對于單鉤，分別計算截面A、B的靜強度極限設(shè)計力，取兩者中較小的值。

對于5.2中規(guī)定的所有相關(guān)載荷和載荷組合，均應(yīng)進行驗證：

FfF

Sd,s1Rd,s..............................(17)

式中：

FSd,s——5.2中所述的垂直設(shè)計力；

FRd,s——靜強度極限設(shè)計力；

f1——公式（15）中工作溫度的影響系數(shù)。

注1：根據(jù)5.7.1的規(guī)定對鉤柄進行靜強度驗證。

注2：如果所選鉤身符合附錄A或B的要求，其屈服強度極限和抗拉強度極限為表4中特別注明的值，可根據(jù)

附錄C所示的靜強度極限設(shè)計力驗證靜強度。

注3：附錄B中雙鉤的尺寸是成比例的，這樣鉤身截面B就不會對吊鉤的靜強度起支配作用，即不需要驗證5.4.5

中的特殊情況。

16

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6疲勞強度

6.1概述

應(yīng)按照GB/T22437.1規(guī)定對吊鉤的疲勞強度進行驗證，吊鉤的設(shè)計壽命應(yīng)至少與相關(guān)起重機或

起升機構(gòu)的設(shè)計壽命相同。

根據(jù)GB/T22437.1的規(guī)定，在考慮載荷組合A最不利的載荷影響的情況下，對吊鉤的指定危險截

面進行驗證，并將所有分項載荷系數(shù)設(shè)為γp=1，高風險度系數(shù)設(shè)為γn=1。

此外，根據(jù)GB/T20863.1的規(guī)定，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的驗證應(yīng)以起重機設(shè)計壽命內(nèi)的工作循環(huán)總次

數(shù)為基礎(chǔ)。一般情況下，對于鉤身，一個提升循環(huán)引起一個應(yīng)力循環(huán)。如果一個工作循環(huán)由幾個提

升循環(huán)組成，在計算應(yīng)力循環(huán)時應(yīng)考慮到這一點。對于鉤柄，在計算彎曲應(yīng)力循環(huán)次數(shù)時，還應(yīng)考

慮定位運動的次數(shù)。

6.2垂直方向疲勞設(shè)計力

在第i個提升循環(huán)內(nèi)，垂直設(shè)計力FSd,f,i計算公式如下：

FSd,f,i2mig..............................(18)

式中：

2——提升無約束地面載荷時的動載系數(shù)，參見GB/T22437.1；

mi——吊鉤在第i個提升循環(huán)的載荷質(zhì)量；

g——重力加速度，g=9.81m/s2。

6.3水平方向疲勞設(shè)計力

在第i個提升循環(huán)內(nèi)