この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令第 1 Part に記載されています。特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
ISO は、この文書の実装には特許の使用が含まれる可能性があることに注意を促します。 ISO は、請求された特許権に関する証拠、有効性、または適用可能性に関していかなる立場もとりません。この文書の発行日の時点で、ISO はこの文書の実装に必要となる可能性のある特許の通知を受け取っていません。ただし、実装者は、これが www.iso.org/patents で入手可能な特許データベースから取得できる最新の情報を表していない可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。
本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。
規格の自主的な性質、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および貿易の技術的障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) 原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html
この文書は、技術委員会 ISO/TC 96, クレーン、小委員会 SC 10, 設計原則と要件によって作成されました。
この第 2 版は、技術的に改訂された第 1 版 (ISO 16881-1:2005) を廃止し、置き換えます。
主な変更点は以下のとおりです。
- 付属書 B (局所応力) に改良が加えられました。
- 米国鋼、中国鋼、および日本鋼をカバーする表が附属書 C に追加されました。
ISO 16881 シリーズのすべての部品のリストは、ISO の Web サイトでご覧いただけます。
導入
この文書は要件を確立し、クレーン機械設計の最先端を反映するガイダンスと設計ルールを提供します。このルールは、重要な安全要件が満たされ、コンポーネントが適切な耐用年数を持つことを保証する、優れた設計慣行を表しています。これらのルールから逸脱すると、リスクが増大したり、耐用年数が短くなったりする可能性があります。しかし、新しい技術革新と材料は、同等または向上した安全性と耐久性をもたらすソリューションを提供します。
1 スコープ
この文書では、鉄または鋼製ホイールのサイズを選択するための要件を指定します。また、車輪荷重の影響によるクレーン構造の局所応力を決定する公式も示します。
この文書では、スチールおよび鋳鉄ホイールの要件について説明します。金属接点のみに適用されます。
この文書はローラーベアリングには適用されません。
この文書は、ISO 4301 シリーズの分類および ISO 8686 シリーズの荷重および荷重の組み合わせと併せて使用されます。
この文書は、限界状態法 (ISO 8686-1 を参照) に基づいています。
このドキュメントは設計のみを目的としています。実際の性能を保証するものではありません。
2 規範的参照
以下の文書は、その内容の一部またはすべてがこの文書の要件を構成する形で本文中で参照されています。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO 430, クレーン — 分類
- ISO 4302, クレーン — 風荷重評価
- ISO 4306-1, クレーン — 語彙 — Part 1: 一般
- ISO 6506-1, 金属材料 — ブリネル硬さ試験 — Part 1: 試験方法
- ISO 868, クレーン — 荷重および荷重の組み合わせの設計原則
- ISO 11031, クレーン — 耐震設計の原則
- ISO 12100, 機械の安全性 — 設計の一般原則 — リスク評価とリスク軽減
- ISO 12488-1, クレーン — 車輪、走行および横断軌道の公差 — Part 1: 一般
- ISO 20332, クレーン — 鋼構造物の能力の証明
3 用語と定義
3.1 一般
この文書の目的のために、ISO 4306-1, ISO 12100 および以下に示されている用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。
3.2 記号と略語
この文書では、表 1 に示す記号と略語が適用されます。
表 1 —記号と略語
| 記号、略語 | 説明 |
|---|---|
| b | 耐荷重幅 |
| b 、w r | レールと車輪の有効接触幅 |
| D w | 車輪の直径 |
| E m | 等価弾性率 |
| E r | レールまたはトラックの弾性係数 |
| E w | ホイールの弾性率 |
| F | 輪重 |
| F Rd,f | 疲労に対する設計接触力の制限 |
| F Rd,s | 設計上の接触力を制限する |
| F Sd,f | 疲労を考慮した接触力の設計 |
| F Sd,f,i | 接触時の設計接触力 i |
| F Sd,s | 設計接触力 |
| F u | 基準接触力 |
| f f | 疲労にさらに影響を与える要因 |
| f f1 | 疲労時のエッジ圧力の減少係数 |
| f f2 | 疲労における不均一な圧力分布の減少要因 |
| f f3 | 疲労の偏りの減少要因 |
| f f4 | 疲労の材料要因 |
| f f5 | 駆動輪の疲労軽減要因 |
| f y | 降伏点 |
| f | エッジ圧力の減少係数 |
| f | 不均一な圧力分布の減少係数 |
| HBW | ブリネル硬さ |
| HB * | 単位一貫した硬さ |
| i | f sd,f,iによる 1 つの転がり接触のインデックス |
| i D | 基準点の転がり接触数 |
| i だ | 車輪、レール、または軌道の耐用年数中の転がり接触の総数 |
| m | 車輪/レール接触の指数 |
| k c | 接触力スペクトル係数 |
| r k | レール表面の半径または第2車輪の半径 |
| r | エッジの半径 |
| s c | 接触力履歴パラメータ |
| S C | 接触力履歴パラメータのクラス s c |
| w | 非接触突起部の幅 |
| z 、ml | 点接触または線接触の最大せん断点の深さ |
| α | スキュー角度 |
| g | ガイドのたるみによるスキュー角αの一部 |
| t | 公差によるスキュー角αの一部 |
| w | 摩耗によるスキュー角αの一部 |
| γcf | 疲労に対する接触抵抗係数 |
| γmm | 一般的な抵抗係数。 γ m =1.1 |
| γnn | リスク係数 |
| γpp | 部分的な安全係数 |
| ν | ラジアルひずみ係数 (鋼の場合、ν = 0.3) |
| νcc | 転がり接触の相対総数 |
| ϕ | 動的要因 (ISO 8686 シリーズを参照) |
参考文献
| 1 | FEM 1.001:1998, 吊り上げ器具の設計に関する規則。欧州マテリアルハンドリング連盟 (FEM); https://www.fem-eur.com/ |
| 2 | FEM 9.341:1983, 直列昇降装置の設計規則 - 局所的な桁応力。欧州マテリアルハンドリング連盟 (FEM); https://www.fem-eur.com/ |
| 3 | 仕様 CMAAなし、74, シングルガーダークレーン。アメリカクレーン製造者協会 https://www.mhi.org/cmaa |
| 4 | GB/T 1348:2019, 球状黒鉛鋳鉄;中国国家規格 (EN) |
| 5 | GB/T 1591:2018, 高強度低合金構造用鋼。中国国家規格 (EN) |
| 6 | GB/T 2585:2021, 鉄道用熱間圧延鋼レール。中国国家規格 (EN) |
| 7 | GB/T 3077:2015, 合金構造鋼。中国国家規格 (EN) |
| 8 | GB/T 11264:2012, 熱間圧延ライトレール。中国国家規格 (EN) |
| 9 | JIS E 5402-1:2015, 鉄道車両 - ソリッドホイール - 第 1 Part: 品質要求事項、日本規格協会（JSA） |
| 10 | JIS B 8806:1992, クレーン用鋳鋼車輪及び鍛鋼車輪、日本規格協会(JSA) |
| 11 | JIS E 1101:2001, 無処理鋼製の平底鉄道レールおよび開閉器および踏切用特殊レール。日本規格協会（JSA） |
| 12 | ISO 683-1:2016, 熱処理鋼、合金鋼、快削鋼 — Part 1: 焼き入れおよび焼き戻し用の非合金鋼 · |
| 13 | ISO 683-2:2016, 熱処理鋼、合金鋼および快削鋼 - Part 2: 焼き入れおよび焼き戻し用の合金鋼 |
| 14 | ISO 5817:2023, 溶接 — 鋼、ニッケル、チタンおよびそれらの合金の溶融溶接継手 (ビーム溶接は除く) — 欠陥の品質レベル |
| 15 | ISO 18265:2013, 金属材料 - 硬度値の変換 |
| 16 | ISO 18203:2016, 鋼 - 表面硬化層の厚さの決定 |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at www.iso.org/patents . ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 96, Cranes, Subcommittee SC 10, Design principles and requirements.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 16881-1:2005), which has been technically revised.
The main changes are as follows:
- improvements were made to Annex B (local stresses);
- tables were added to Annex C to cover American, Chinese, and Japanese steels.
A list of all parts in the ISO 16881 series can be found on the ISO website.
Introduction
This document establishes requirements and gives guidance and design rules that reflect the state of the art in crane machine design. The rules represent good design practice that ensures that essential safety requirements are met and that the components have an adequate service life. Deviation from these rules can increase risk or reduce service life. However, new technical innovations and materials provide solutions that result in equal or improved safety and durability.
1 Scope
This document specifies requirements for selecting the size of iron or steel wheels. It also presents formulae to determine local stresses in crane structures due to the effects of wheel loads.
This document covers requirements for steel and cast-iron wheels. It applies to metallic contacts only.
This document does not apply to roller bearings.
This document is used together with the classification of the ISO 4301 series and the loads and load combinations of the ISO 8686 series.
This document is based on the limit state method (see ISO 8686-1).
This document is for design purposes only. It is not a guarantee of actual performance.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
- ISO 4301 (all parts), Cranes — Classification
- ISO 4302, Cranes — Wind load assessment
- ISO 4306-1, Cranes — Vocabulary — Part 1: General
- ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
- ISO 8686 (all parts), Cranes — Design principles for loads and load combinations
- ISO 11031, Cranes — Principles for seismically resistant design
- ISO 12100, Safety of machinery — General principles for design — Risk assessment and risk reduction
- ISO 12488-1, Cranes — Tolerances for wheels and travel and traversing tracks — Part 1: General
- ISO 20332, Cranes — Proof of competence of steel structures
3 Terms and definitions
3.1 General
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4306-1, ISO 12100 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
3.2 Symbols and abbreviations
For the purposes of this document, the symbols and abbreviations given in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols and abbreviations
| Symbols, abbreviations | Description |
|---|---|
| b | load-bearing width |
| br, bw | effective contact widths of rail and wheel |
| Dw | wheel diameter |
| Em | equivalent modulus of elasticity |
| Er | modulus of elasticity of the rail or track |
| Ew | modulus of elasticity of the wheel |
| F | wheel load |
| FRd,f | limit design contact force for fatigue |
| FRd,s | limit design contact force |
| FSd,f | design contact force for fatigue |
| FSd,f,i | design contact force in contact i |
| FSd,s | design contact force |
| Fu | reference contact force |
| ff | factor of further influences in fatigue |
| ff1 | decreasing factor for edge pressure in fatigue |
| ff2 | decreasing factor for non-uniform pressure distribution in fatigue |
| ff3 | decreasing factor for skewing in fatigue |
| ff4 | materials factor in fatigue |
| ff5 | decreasing factor for driven wheels in fatigue |
| fy | yield point |
| f1 | decreasing factor for edge pressure |
| f2 | decreasing factor for non-uniform pressure distribution |
| HBW | Brinell hardness |
| HB* | unit-consistent hardness |
| i | index of one rolling contact with fsd,f,i |
| iD | number of rolling contacts at reference point |
| itot | total number of rolling contacts during the useful life of a wheel, rail or track |
| m | exponent for wheel/rail contacts |
| kc | contact force spectrum factor |
| rk | radius of the rail surface or the second wheel radius |
| r3 | radius of the edge |
| sc | contact force history parameter |
| SC | classes of contact force history parameter sc |
| w | width of projecting non-contact area |
| zmp, zml | depth of point of maximum shear for point or line contact |
| α | skewing angle |
| αg | part of the skewing angle α due to the slack of the guide |
| αt | part of the skewing angle α due to tolerances |
| αw | part of the skewing angle α due to wear |
| γcf | contact resistance factor for fatigue |
| γm | general resistance coefficient; γm=1,1 |
| γn | risk coefficient |
| γp | partial safety factors |
| ν | radial strain coefficient (ν = 0,3 for steel) |
| νc | relative total number of rolling contacts |
| ϕ | dynamic factors (see ISO 8686 series) |
Bibliography
| 1 | FEM 1.001:1998, Rules for the design of hoisting appliances; European material handling federation (FEM); https://www.fem-eur.com/ |
| 2 | FEM 9.341:1983, Rules for the design of series lifting equipment — Local girder stresses; European material handling federation (FEM); https://www.fem-eur.com/ |
| 3 | Specification No C.M.A.A., 74, Single Girder Cranes; Crane Manufacturers Association of America https://www.mhi.org/cmaa |
| 4 | GB/T 1348:2019, Spheroidal graphite iron castings; China National Standard (EN) |
| 5 | GB/T 1591:2018, High Strength Low Alloy Structural Steel; China National Standard (EN) |
| 6 | GB/T 2585:2021, Hot-rolled steel rails for railway; China National Standard (EN) |
| 7 | GB/T 3077:2015, Alloy structure Steels; China National Standard (EN) |
| 8 | GB/T 11264:2012, Hot-rolled light rails; China National Standard (EN) |
| 9 | JIS E 5402-1:2015, Rolling stock - Solid wheel - Part 1: Quality requirements; Japanese Standards Association (JSA) |
| 10 | JIS B 8806:1992, Cast Steel Wheels and Wrought Steel Wheels for Cranes;Japanese Standards Association (JSA) |
| 11 | JIS E 1101:2001, Flat bottom railway rails and special rails for switches and crossings of non-treated steel; Japanese Standards Association (JSA) |
| 12 | ISO 683-1:2016, Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels — Part 1: Non-alloy steels for quenching and tempering· |
| 13 | ISO 683-2:2016, Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels — Part 2: Alloy steels for quenching and tempering |
| 14 | ISO 5817:2023, Welding — Fusion-welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys (beam welding excluded) — Quality levels for imperfections |
| 15 | ISO 18265:2013, Metallic materials — Conversion of hardness values |
| 16 | ISO 18203:2016, Steel — Determination of the thickness of surface-hardened layers |