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BS 02573——起重机设计规则（结构与机构）标准系列
Rules for the design of cranes — Classification, Stress Calculations and Design Criteria
🏗️ BS 2573（本系列以 BS 02573 标识） 是 BSI 针对起重机设计制定的规则性标准，UDC 分类为 621.873。标准由机械工程标准委员会下设的技术委员会 MEE/41 负责编制，分为两部分：Part 1 针对结构（classification, stress calculations and design criteria for structures），Part 2 针对机构（classification, stress calculations and design of mechanisms）。作为英国起重机设计的重要基础规范，它被起重机制造、检验、使用与监管各方广泛引用。
💡 起重机设计的两条主线：一是把”整机或机构”按使用频度与载荷谱进行分级；二是按分级结果选择许用应力并对结构构件或机构零件进行强度与疲劳验算。分级是设计的逻辑起点，决定了安全裕度的大小。
一、系列概述与分级体系 📌
起重机的工作级别由”利用等级（class of utilization）”与”载荷状态/名义载荷谱系数（state of loading / nominal load spectrum factor）”共同确定。Part 1 对整机、Part 2 对机构分别建立了分级框架：
| 部分 | 对象 | 分级要素 | 设计内容 |
|---|---|---|---|
| Part 1:1983 | 起重机结构 | 利用等级、载荷状态、名义载荷谱系数 | 载荷与载荷组合、钢材选择、最小厚度、工作应力、构件应力验算、连接、比例、疲劳 |
| Part 2:1980 | 起重机机构 | 利用等级、载荷状态、机构分级 | 载荷工况与组合、构件验证、工作应力（强度与疲劳）、部件选型、焊接 |
二、Part 1：结构设计规则 🏗️
Part 1（1983 版）给出了起重机钢结构设计的完整方法，主要内容包括：
- 载荷与载荷组合（Loads and load combinations）：规定设计应考虑的各类载荷（自重、起升载荷、惯性、风载、雪载、温度、地震等）及其组合。
- 气候与自然现象载荷：给出风压、风速换算等气候条件载荷的计算方法。
- 钢材选择与最小厚度：按强度等级选择钢材，规定板件与型材的最小厚度与工作应力。
- 结构构件应力验算：对单个构件、轧制型材、空心截面、带腹板构件，以及格构梁、桁架等分别按屈服应力进行验算，并考虑二次应力。
- 连接件基本应力：分别规定焊缝、螺栓、螺柱与铆钉的基本许用应力。
- 构件比例与腹板加劲：规定受压构件的有效长度、板件宽度、腹板与加劲肋的布置。
- 波动载荷下的疲劳许用应力：按细节设计、应力循环次数、构造细节类别给出疲劳许用应力，并针对铆接/螺栓连接与承载角焊缝作出规定。
⚠️ 疲劳是起重机结构最关键的失效模式之一。起升、变幅、回转、运行等动作产生大量交变应力循环，标准按”构造细节类别”（class of constructional details）与应力循环次数给出许用疲劳应力，设计时须按实际工作循环进行疲劳校核。
三、Part 2：机构设计规则 ⚙️
Part 2（1980 版，含修订）针对起重机机构的分类、应力计算与设计作出规定，主要内容包括：
- 机构寿命与分级：给出机构或零件的使用寿命概念，并按利用等级与载荷状态确定机构的分级。
- 机构载荷：规定设计机构时应考虑的载荷工况与载荷组合。
- 构件验证与工作应力：分别按强度与疲劳进行校核，给出许用应力与机构工作系数。
- 部件选型：对轴、轴承、齿轮、钢丝绳与绳轮装置、吊钩、轨轮、螺栓等给出选型与承载应力计算方法（如轨轮的极限轴承应力、系数 c1/c2、吊钩降额等）。
- 焊接：规定机构焊接的相关要求。
✅ 结构（Part 1）与机构（Part 2）的分工清晰：Part 1 解决”钢结构会不会被压弯、疲劳破坏”，Part 2 解决”传动与起升机构零件会不会强度不足或疲劳失效”。两者共同构成完整的设计闭环。
四、工程实践与应用 🔧
BS 2573 的规则广泛应用于桥式、门式、塔式、履带式、汽车式等各类起重机的设计校核：
- 分级先行：设计前先按实际使用频度与载荷谱确定整机/机构的工作级别，再据此取用许用应力。
- 载荷组合：按最不利工况组合载荷，覆盖风载、雪载、温度、地震等气候与自然现象作用。
- 疲劳校核：对频繁动作的构件与连接按构造细节类别进行疲劳寿命评估。
- 部件选型：轴、轴承、齿轮、钢丝绳、吊钩、轨轮等按许用应力与降额系数选型。
五、常见问题解答 ❓
❓ 问：起重机设计为什么要先”分级”？
答：分级把使用频度（利用等级）与载荷轻重（载荷状态）量化，从而确定设计安全裕度与许用应力。同样的结构，用于偶尔吊运与用于连续高强度作业，其设计应力应不同。
答：分级把使用频度（利用等级）与载荷轻重（载荷状态）量化，从而确定设计安全裕度与许用应力。同样的结构，用于偶尔吊运与用于连续高强度作业，其设计应力应不同。
❓ 问：Part 1 与 Part 2 分别解决什么问题？
答：Part 1 针对起重机钢结构，解决强度、稳定与疲劳问题；Part 2 针对机构（传动、起升、行走等），解决机构零件强度与疲劳以及部件选型问题。
答：Part 1 针对起重机钢结构，解决强度、稳定与疲劳问题；Part 2 针对机构（传动、起升、行走等），解决机构零件强度与疲劳以及部件选型问题。
❓ 问：标准如何处理风、雪、温度等自然载荷？
答：Part 1 专设”气候条件与自然现象载荷”一节，给出风压、风速换算及相应组合方法，设计时须计入最不利气候工况。
答：Part 1 专设”气候条件与自然现象载荷”一节，给出风压、风速换算及相应组合方法，设计时须计入最不利气候工况。
❓ 问：疲劳验算对起重机结构为何重要？
答：起重机反复起升、变幅、回转与运行，构件承受大量交变应力，易在焊缝、开孔等细节处萌生疲劳裂纹。标准按构造细节类别与循环次数规定许用疲劳应力，须严格执行。
答：起重机反复起升、变幅、回转与运行，构件承受大量交变应力，易在焊缝、开孔等细节处萌生疲劳裂纹。标准按构造细节类别与循环次数规定许用疲劳应力，须严格执行。
