EN 13001-3-4:2018

Cranes - General design - Part 3-4: Limit states and proof of competence of machinery - Bearings

This document is to be used together with EN 13001-1 and EN 13001-2 and as such they specify general conditions, requirements and methods to prevent mechanical hazards of cranes by design and theoretical verification.
NOTE 1 Specific requirements for particular types of crane are given in the appropriate European Standard for the particular crane type.
This document covers bearings in cranes. It is not intended for bearings being part of standard components, e.g. gearboxes, motors - however those bearings shall be designed using load actions from EN 13001-2 and classification parameters of EN 13001-1.
NOTE 2 EN 13001-3-7 is under preparation for gears and gearboxes and deals with load actions for bearings in gear boxes.
The following is a list of significant hazardous situations and hazardous events that could result in risks to persons during intended use and reasonably foreseeable misuse. Clauses 4 to 7 of this document are necessary to reduce or eliminate risks associated with the following hazards:
- exceeding the limits of strength (yield, ultimate, fatigue);
- exceeding temperature limits of material or components;
- elastic instability of the crane or its parts (buckling, bulging).
This document is not applicable to cranes which are manufactured before the date of its publication as an EN and serves as reference base for the European Standards for particular crane types (see Annex D).
NOTE EN 13001-3-4 deals only with limit state method in accordance with EN 13001-1.

Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-4: Grenzzustände und Sicherheitsnachweise für Maschinenbauteile - Lager

Dieses Dokument ist gemeinsam mit EN 13001 1 und EN 13001 2 anzuwenden; sie legen die allgemeinen Bedingungen, Anforderungen und Methoden zur Vermeidung von Gefahren bei Kranen durch Konstruktion und theoretische Nachweisverfahren fest.
ANMERKUNG 1   Spezifische Anforderungen an bestimmte Krantypen sind in den entsprechenden Europäischen Normen für den jeweiligen Krantypen enthalten.
Dieses Dokument beschäftigt sich mit Lagern in Kranen. Es ist nicht für Lager vorgesehen, die Teil von Normbauteilen, z. B. Getrieben, Motoren, …, sind; derartige Lager müssen jedoch unter Anwendung der Lasteinwirkungen von EN 13001 2 und Klassifizierungsparameter von EN 13001 1 konstruiert werden.
ANMERKUNG 2   EN 13001 3 7 für Zahnräder und Getriebe ist in Vorbereitung und behandelt die Lasteinwirkungen bei Lagern in Getrieben.
Nachfolgend ist eine Auflistung der signifikanten Gefährdungssituationen und Gefährdungsereignisse aufgeführt, die während der bestimmungsgemäßen Verwendung und der vernünftigerweise vorhersehbaren Fehlanwendung zu Risiken für Personen führen könnten. Die Abschnitte 4 bis 7 des vorliegenden Dokuments sind notwendig, um Risiken in Verbindung mit den folgenden Gefährdungen zu mindern oder zu beseitigen:
—   Überschreitung der Festigkeitsgrenzwerte (Fließgrenze, Bruch  und Ermüdungsfestigkeit);
—   Überschreitung von Temperaturgrenzwerten des Werkstoffs oder der Komponenten;
—   elastische Instabilität des Krans oder seiner Teile (Knicken, Ausbeulen).
Dieses Dokument gilt nicht für Krane, die vor dem Datum der Veröffentlichung dieses Dokuments als eine Europäische Norm hergestellt wurden und dient als Referenzgrundlage für die Europäischen Normen für bestimmte Krantypen (siehe Anhang D).
ANMERKUNG   EN 13001 3 4 behandelt ausschließlich die Methoden der Grenzzustände nach EN 13001 1.

Appareils de levage à charge suspendue - Conception générale - Partie 3-4 : États limites et vérification d'aptitude des éléments de mécanismes - Paliers

Le présent document doit être utilisé conjointement avec l’EN 13001-1 et l’EN 13001-2 et dans ce cadre, elles spécifient les conditions générales, les prescriptions et les méthodes visant à prévenir les dangers mécaniques liés aux appareils de levage à charge suspendue par la conception et par la vérification théorique.
NOTE 1 Des prescriptions spécifiques relatives à des types particuliers d’appareil de levage à charge suspendue sont données dans la Norme européenne appropriée au type particulier d’appareil de levage.
Le présent document couvre les paliers des appareils de levage à charge suspendue. Il n’est pas destiné aux paliers faisant partie de composants standards, tels que les réducteurs ou moteurs. Néanmoins, ces paliers doivent être conçus en appliquant les charges de l’EN 13001-2 et les paramètres de classification de l’EN 13001-1.
NOTE 2 L’EN 13001-3-7 relative aux engrenages et réducteurs est en cours d’élaboration et traite des charges s’appliquant aux paliers des réducteurs.
Ce qui suit est une liste de situations et d’événements dangereux significatifs susceptibles d’entraîner des risques pour les personnes lors d’une utilisation normale et d’une mauvaise utilisation raisonnablement prévisible. Les Articles 4 à 7 du présent document sont nécessaires pour réduire ou éliminer les risques associés à ces phénomènes dangereux :
- dépassement des limites de résistance (élasticité, rupture, fatigue) ;
- dépassement des limites de température du matériau ou des composants ;
- instabilité élastique de l’appareil de levage à charge suspendue ou de ses parties (flambage, voilement).
La présente Norme européenne ne s’applique pas aux appareils de levage à charge suspendue fabriqués avant sa date de publication en norme EN, et fait office de référence pour les Normes européennes relatives aux types particuliers d’appareil de levage à charge suspendue (voir Annexe D).
NOTE L’EN 13001-3-4 traite uniquement de la méthode des états limites conformément à l’EN 13001-1.

Žerjavi - Konstrukcija, splošno - 3-4. del: Mejna stanja in dokaz varnosti mehanizma - Ležaji

Ta evropski standard je namenjen uporabi s standardoma EN 13001-1 in EN 13001-2. Ti standardi skupaj določajo splošne pogoje, zahteve in metode za preprečevanje mehanskih nevarnosti žerjavov s preverjanjem konstrukcije in teoretičnih predpostavk.
OPOMBA:   Posebne zahteve za posamezne vrste žerjavov so navedene v ustreznem evropskem standardu za posamezne vrste žerjavov.
Ta evropski standard zajema ležaje, ki jih ne obravnavajo drugi standardi EN 13001.
Spodaj je naveden seznam pomembnih nevarnih razmer in dogodkov, zaradi katerih bi lahko prišlo do ogroženosti oseb med nameravano uporabo in razumno predvideno nepravilno uporabo. Točki 4 in 7 v tem standardu sta potrebni za omejitev ali odpravo tveganj, povezanih z naslednjimi nevarnostmi:
– prekoračitev mej trdnosti (meja prožnosti, končna meja, meja utrujanja);
– prekoračitev temperaturnih omejitev materiala ali komponent;
– elastična nestabilnost žerjava ali njegovih delov (uklon, izbočenost).
Ta evropski standard se ne uporablja za žerjave, ki so izdelani pred datumom objave te publikacije kot standarda EN, in se uporablja kot referenčna osnova evropskim standardom za posamezne vrste žerjavov.
OPOMBA:   Standard prEN 13001-3-4 v skladu s standardom EN 13001-1 obravnava le metodo mejnega stanja.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 04-Dec-2018
• Withdrawal Date: 29-Jun-2019
• ICS: 21.100.01 - Bearings in general
• ICS: 53.020.20 - Cranes
• Technical Committee: CEN/TC 147 - Cranes - Safety
• Drafting Committee: CEN/TC 147/WG 2 - Design - General
• Directive: 2006/42/EC - Directive 2006/42/EC of the European Parliament and of the Council of 17 May 2006 on machinery, and amending Directive 95/16/EC (recast)
• Mandate: M/396 - Mandate to CEN and Cenelec for standardisation in the field of machinery
• Ref Project: SIST EN 13001-3-4:2019 - Cranes - General design - Part 3‐4: Limit states and proof of competence of machinery - Bearings

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
01-april-2019
Žerjavi - Konstrukcija, splošno - 3-4. del: Mejna stanja in dokaz varnosti
mehanizma - Ležaji
&UDQHV*HQHUDOGHVLJQ3DUW"/LPLWVWDWHVDQGSURRIRIFRPSHWHQFHRIPDFKLQHU\
%HDULQJV
.UDQH.RQVWUXNWLRQDOOJHPHLQ7HLO"*UHQ]]XVWlQGHXQG6LFKHUKHLWVQDFKZHLVHIU
0DVFKLQHQEDXWHLOH/DJHU
$SSDUHLOVGHOHYDJHjFKDUJHVXVSHQGXH&RQFHSWLRQJpQpUDOH3DUWLH"eWDWV
OLPLWHVHWYpULILFDWLRQG
DSWLWXGHGHVpOpPHQWVGHPpFDQLVPHV3DOLHUV
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 13001-3-4:2018
ICS:
21.100.01 Ležaji na splošno Bearings in general
53.020.20 Dvigala Cranes
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

EN 13001-3-4
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
December 2018
EUROPÄISCHE NORM
ICS 21.100.01; 53.020.20
English Version
Cranes - General design - Part 3-4: Limit states and proof
of competence of machinery - Bearings
Appareils de levage à charge suspendue - Conception Krane - Konstruktion allgemein - Teil 3-4:
générale - Partie 3-4 : États limites et vérification Grenzzustände und Sicherheitsnachweise für
d'aptitude des éléments de mécanismes - Paliers Maschinenbauteile - Lager
This European Standard was approved by CEN on 22 July 2018.

CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this
European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references
concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN
member.
This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by
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EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG

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Contents Page
European foreword . 5
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms and definitions, symbols and abbreviations . 7
3.1 Terms and definitions . 7
3.2 Symbols and abbreviations . 8
4 General . 15
4.1 Documentation . 15
4.2 Materials . 15
4.2.1 Grades and qualities for slewing rings . 15
4.2.2 Grades and qualities for rolling bearings, except slewing rings . 16
4.2.3 Materials for plain bearings . 16
4.3 Bearings . 17
4.3.1 General . 17
4.3.2 Slewing rings . 17
4.3.3 Rolling bearings . 20
4.3.4 Plain bearings . 21
4.4 Proofs of competence for bearings . 25
5 Proof of static strength . 26
5.1 General . 26
5.2 Limit design stresses and forces . 26
5.2.1 General . 26
5.2.2 Limit design forces and stresses for slewing rings . 26
5.2.3 Execution of the proof for slewing rings . 40
5.2.4 Limit design forces and stresses for rolling bearings . 41
5.2.5 Execution of the proof for rolling bearings . 43
5.2.6 Limit design forces and stresses for plain bearings . 44
5.2.7 Execution of the proof for plain bearings . 49
6 Proof of endurance and fatigue strength . 49
6.1 General . 49
6.2 Slewing rings . 49
6.2.1 Design dynamic loads and load ratings . 49
6.2.2 Fatigue strength of the fixing elements . 56
6.2.3 Execution of the proof for slewing rings . 57
6.3 Rolling bearings . 59
6.3.1 Design dynamic loads and load ratings . 59
6.3.2 Execution of the proof for rolling bearings . 62
6.4 Plain bearings . 65
6.4.1 General . 65
6.4.2 Cylindrical plain bearings . 65
6.4.3 Spherical plain bearings . 69
6.4.4 Execution of the proof of endurance for plain bearings . 73
6.4.5 Plain bearing design life . 75
7 Proof of elastic stability . 75
Annex A (informative) Calculation factors and guide load ratings of slewing rings . 76
A.1 Excess load factor K . 76
rep
A.1.1 General . 76
A.1.2 Analytical method of determining K . 77
rep
A.2 Influence factors . 78
A.2.1 Proof of static strength . 78
A.2.1.1 Factor for shear in sub-hardened layer f . 78
A.2.1.2 Factor for surface hardness f . 79
A.2.2 Proof of fatigue strength: factor f′ for sub-hardened layer . 79
f1
A.2.3 Proof of fatigue strength: Inclusion factor f′ . 80
f2
A.2.4 Proof of fatigue strength: Surface hardness factor f′ . 80
f3
A.3 Guidelines for various load ratings . 81
A.3.1 General . 81
A.3.2 Guide value of limit design static axial load rating C for slewing rings with ball
0aRd
bearings . 81
A.3.3 Guide value of limit design static load ratings C and C for slewing rings
0a,Rd 0r,Rd
with roller bearing . 82
A.3.3.1 Limit design static axial load rating C . 82
0a,Rd
A.3.3.2 Limit design static radial load rating C (three-row roller bearing) . 82
0r,Rd
A.3.4 Basic dynamic axial load rating C of a slewing ring with ball bearings . 83
a
A.3.4.1 Single-row with 4 contact points and double-row with 2 point contacts . 83
A.3.4.2 Double-row with 4 contact points . 84
A.3.5 Basic dynamic load ratings C and C of a slewing ring with roller bearings . 84
a r
A.3.5.1 Basic dynamic axial load rating C . 84
a
A.3.5.2 Basic dynamic radial load rating C (three-row roller bearing) . 85
r
A.4 Fixing elements: alternative calculation of the design stress σ . 85
Sd
A.4.1 Bolt prying moment M . 85
fb
A.4.2 Normal design stress σ . 90
Sd
A.4.3 Calculation of the lever arm s . 90
a
Annex B (informative) Proof of fatigue strength of slewing ring raceway: calculation of load
history parameter s (example) . 92
sr
B.1 General . 92
B.2 Working cycles . 92
B.2.1 Type of crane . 92
...