GB-T 24609-2023 滚动轴承 额定热转速 计算方法

ICS21.100.20CCSJ11中华人民共和国国家标准GB/T24609—2023/ISO15312:2018代替GB/T24609—2009滚动轴承额定热转速计算方法Rollingbearings—Thermalspeedrating—Calculation(ISO15312:2018,IDT)2023-12-28发布2024-04-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会ⅠGB/T24609—2023/ISO15312:2018前言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14符号和单位 25参照条件 35.1总则 35.2确定摩擦发热的参照条件 35.3确定散热量的参照条件 46额定热转速的计算方法 7附录A(资料性)系数f0r和f1r 8附录B(资料性)注释说明 10附录C(资料性)脂润滑滚动轴承的额定热转速 11参考文献 12ⅢGB/T24609—2023/ISO15312:2018本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T24609—2009《滚动轴承额定热转速计算方法和系数》,与GB/T24609—2009相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:a)更改了部分符号的排列顺序(见表1,2009年版的表1);b)更改了“参照条件”的编排格式(见第5章,2009年版的第5章);c)将“注释说明”一章移到附录(见附录B,2009年版的第7章);d)将附录“脂润滑滚动轴承的额定热转速”的内容移到附录C(见附录C,2009年版的附录B)。本文件等同采用ISO15312:2018《滚动轴承额定热转速计算方法》。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国滚动轴承标准化技术委员会(SAC/TC98)归口。本文件起草单位:洛阳轴承研究所有限公司、人本股份有限公司、浙江兆丰机电股份有限公司、大连冶金轴承股份有限公司。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:—2009年首次发布为GB/T24609—2009;—本次为第一次修订。1GB/T24609—2023/ISO15312:2018滚动轴承额定热转速计算方法1范围本文件规定了油浴润滑滚动轴承额定热转速的定义以及确定该参数的计算原则。从摩擦学的观点看,按本文件确定的参数不仅适用于给定系列和尺寸的标准结构的轴承,而且也适用于其他相关标准结构的轴承。对于大多数标准部件而言,整个部件的热量由轴承产生,最高工作转速由许用温度确定。由于运动学效应,本文件规定的额定热转速不适用于推力球轴承。注1:附录A给出了系数f0r和f1r的平均值—f0r为计算油浴润滑轴承黏滞损失的系数,f1r为计算轴承摩擦损失的系数。注2:附录B给出了极限判据的注释说明。注3:附录C确定了脂润滑的参照条件。参照条件是可以选择的,以使脂润滑的额定热转速等同于油浴润滑的额定热转速。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。ISO76滚动轴承额定静载荷(Rollingbearings—Staticloadratings)注:GB/T4662—2012滚动轴承额定静载荷(ISO76:2006,IDT)ISO1132-1滚动轴承公差第1部分:术语和定义(Rollingbearings—Tolerances—Part1:Termsanddefinitions)注:GB/T4199—2003滚动轴承公差定义(ISO1132-1:2000,MOD)ISO5593滚动轴承词汇(Rollingbearings—Vocabulary)注:GB/T6930—2002滚动轴承词汇(ISO5593:1997,IDT)ISO5753-1滚动轴承游隙第1部分:向心轴承的径向游隙(Rollingbearings—Internalclear-ance—Part1:Radialinternalclearanceforradialbearings)注:GB/T4604.1—2012滚动轴承游隙第1部分:向心轴承的径向游隙(ISO5753-1:2009,IDT)ISO15241滚动轴承参数符号(Rollingbearings—Symbolsforphysicalquantities)注:GB/T7811—2015滚动轴承参数符号(ISO15241:2012,IDT)3术语和定义ISO1132-1和ISO5593界定的以及下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC维护的标准化工作中使用的术语数据库网址如下:—ISO在线浏览平台:/obp;—IEC电工百科:/。额定热转速thermalspeedrating在参照条件下由轴承摩擦产生的热量与通过轴承支承面(轴和轴承座)散发的热量达到平衡时的内2GB/T24609—2023/ISO15312:2018圈或轴圈的转速。注1:额定热转速是比较不同类型和尺寸的滚动轴承在高速运转条件下的适应性的判据之一。注2:额定热转速并未考虑到可能造成转速受到进一步限制的力学和运动学判据。3.2参照条件referenceconditions与额定热转速有关的条件,包括:a)轴承静止外圈或座圈的平均温度,即参照温度;平均环境温度,即参照外界温度;b)决定轴承摩擦损失的因素,如:—轴承载荷的大小和方向,—润滑方式、润滑剂类型以及运动黏度和注入量,—其他通用参照条件;c)将“轴承的散热参照表面面积”和“轴承的参照热流密度”的乘积定义为轴承的散热量。注:参照条件下的散热量基于经验值,并且代表轴承实际安装配置的散热量,但与轴承配置的实际结构无关。3.3散热参照表面面积heatemittingreferencesurfacearea通过内圈(轴圈)与轴之间及外圈(座圈)与轴承座之间散发热量的接触面积的总和。3.4参照载荷referenceload由参照条件决定的、引起与载荷有关的摩擦力矩的轴承载荷。3.5参照热流量referenceheatflow轴承在参照条件下运转时,由摩擦力产生的热量以热传导方式通过轴承散热参照表面散发的热量。3.6参照热流密度referenceheatflowdensity单位散热参照表面面积的参照热流量。3.7参照环境温度referenceambienttemperature参照条件下,轴承配置的平均环境温度。3.8参照温度referencetemperature参照条件下,轴承静止外圈或座圈的平均温度。4符号和单位ISO15241给出的以及表1中列出的符号适用于本文件。表1符号和单位符号含义单位Ar散热参照表面面积mm2B轴承宽度C0aISO76中的轴向基本额定静载荷NC0rISO76中的径向基本额定静载荷N3GB/T24609—2023/ISO15312:2018表1符号和单位(续)符号含义单位D轴承外径D1推力调心滚子轴承座圈内径d轴承内径dm轴承平均直径dm=0.5×(D+d)d1推力调心滚子轴承轴圈外径f0r参照条件下与载荷无关的摩擦力矩的系数1f1r参照条件下与载荷有关的摩擦力矩的系数1M0与载荷无关的摩擦力矩N·mmM0r在参照条件及额定热转速nθr下与载荷无关的摩擦力矩N·mmM1与载荷有关的摩擦力矩N·mmM1r在参照条件及额定热转速nθr下与载荷有关的摩擦力矩N·mmNr在参照条件及额定热转速nθr下轴承功率损耗Wnθr额定热转速min-1P1r参照载荷Nqr参照热流密度W/mm2T圆锥滚子轴承总宽度νr在参照条件(滚动轴承的参照温度θr)下润滑剂的运动黏度mm2/sα接触角(°)θAr参照环境温度℃θr参照温度℃Φr参照热流量W5参照条件5.1总则本文件的参照条件主要基于最常用类型和尺寸的轴承的工作条件。5.2确定摩擦发热的参照条件5.2.1参照温度5.2.2参照载荷接触角0°≤α≤45°的向心轴承径向基本额定静载荷C0r的5%作为纯径向载荷。对于单列角接触轴承,参照载荷系指轴承套圈之间彼此产生纯径向位移的载荷的径向分量。4GB/T24609—2023/ISO15312:2018Pr=0.05×C0r接触角45°<α≤90°的推力滚子轴承轴向基本额定静载荷C0a的2%作为中心轴向载荷。Pr=0.02×C0a5.2.3润滑润滑剂θr=70℃时,不含EP添加剂的矿物油,具有以下运动黏度νr:νr润滑方式采用油浴润滑,润滑油位达到最低位滚动体的中心。5.2.4其他参照条件轴承特性尺寸范围内径不大于1000mm的标准类型轴承内部游隙符合ISO5753-1中“N”组的规定密封不包括接触式密封双列向心轴承和双向推力轴承假设为对称结构滚动体直接在轴上或轴承座内假定轴或轴承座的滚动表面在各方面均与其所代替的轴承套圈运转的滚动轴承或垫圈的滚道表面相当轴承的安装配置轴承旋转轴线水平注:对于推力圆柱滚子轴承和推力滚针轴承,注意要向上部的滚动体供油。外圈或座圈静止组配角接触轴承工作游隙为零5.3确定散热量的参照条件5.3.1散热参照表面面积以下表面面积定义为散热参照表面面积Ar。a)对于向心轴承(圆锥滚子轴承除外),见图1和公式(1)。5GB/T24609—2023/ISO15312:2018图1向心轴承(圆锥滚子轴承除外)Ar=π×B(D+d)…………(1)b)对于圆锥滚子轴承,见图2和公式(2)。注:计算时采用轴承的总宽度而不采用单个套圈的宽度,这样计算的结果更接近于经验数据。图2圆锥滚子轴承Ar=π×T(d+D)…………(2)c)对于推力圆柱滚子轴承和推力滚针轴承,见图3和公式(3)。图3推力圆柱滚子轴承和推力滚针轴承Ar=0.5×π(D2-d2)…………(3)d)对于推力调心滚子轴承,见图4和公式(4)。6GB/T24609—2023/ISO15312:2018图4推力调心滚子轴承Ar=0.25×π(D2+d12-D12-d2) (4)5.3.2参照热流密度参照热流密度qr定义为:…………(5)对于正常应用的场合,温差(θr-θAr)在50向心轴承(见图5中的曲线1)—当Ar≤50000mm2时2时℃时,假设热流密度qr值如下:推力轴承(见图5中的曲线2)—当Ar≤50000mm2时2时标引说明:X—散热参照表面面积,Ar,mm2;Y—参照热流密度,qr,W/mm2;1—向心轴承;2—推力轴承。图5与向心轴承和推力轴承相关的曲线7GB/T24609—2023/ISO15312:20186额定热转速的计算方法额定热转速的计算是基于参照条件下轴承系统的能量平衡,即在参照条件下和额定热转速下,轴承所产生的摩擦热等于轴承所散发的热流量:Nr=Φr (6)在参照条件及额定热转速下轴承的摩擦热计算如下:…………(7)M0r=10-7×f0r(νr×nθr)2/3×dm3 (8)M1r=f1r×P1r×dm (9)在参照条件下,轴承的散热量根据参照热流密度qr和散热参照表面面积Ar计算:Φr=qr×Ar (10)由摩擦热公式(7)、公式(8)、公式(9)和散热量公式(10)可得出额定热转速nθr的计算公式:[10-7×f0r(νr×nθr)2/3×dm3+f1r×P1r×dm]=qr×Ar…………(11)额定热转速nθr通过迭代法,由公式(11)确定。8GB/T24609—2023/ISO15312:2018附录A(资料性)系数f0r和f1r表A.1中列出了非接触式密封的各类轴承按公式(11)计算额定热转速nθr时所需的系数f0r和f1r值。这些系数不仅是对文献中经验数值分析的结果,也是大量试验研究的结果。尽管系数f0r和f1r的值本质上是离散的,但表A.1中给出的是无公差的平均值,这样使得计算统一的额定热转速成为可能。系数f0r和f1r取决于轴承的类型。表A.1中表示的尺寸系列规定在ISO15和ISO104中。表A.1系数f0r和f1r轴承类型尺寸系列f0rf1r轴承类型尺寸系列f0rf1r单列深沟球轴承1828381.71.71.70.000100.000100.00010四点接触球轴承0203230.000370.000371939001.71.71.70.000150.000150.000151002031.722.30.000150.000200.00020有保持架的单列圆柱滚子轴承1002222230.000200.000300.00040042.30.000200323042420.000350.000400.00040调心球轴承022203232.533.540.000080.000080.000080.00008单列角接触球轴承22°<α≤45°0203230.000250.00035单列满装圆柱滚子轴承1829305670.000550.000550.0005522238120.000550.00055双列或配对单列角接触球轴承3233570.000350.00035双列满装圆柱滚子轴承484950911130.000550.000550.000559GB/T24609—2023/ISO15312:2018表A.1系数f0r和f1r(续)轴承类型尺寸系列f0rf1r轴承类型尺寸系列f0rf1r滚针轴承4850.00050推力圆柱滚子轴承1130.00150495.50.000501240.0015069100.00050调心滚子轴承394.50.00017推力滚针轴承a50.00150304.50.00017406.50.00027315.50.000274170.000492240.00019推力调心滚子轴承923.70.000303260.00036033.50.00019934.50.00040234.50.000309450.00050圆锥滚子轴承0230.000400330.00040修正结构推力调心滚子轴承(优化内部结构)922.50.000233030.000402930.000402030.00040224.50.000409330.00030234.50.00040943.30.00033134.50.00040314.50.00040324.50.00040a推力滚针轴承的尺寸系列见ISO3031。10GB/T24609—2023/ISO15312:2018附录B(资料性)注释说明轴承的最大许用转速受到各种不同限制判据的限制,例如许用温度(最常见的一种限制准则)、考虑离心力时确保充足的润滑、避免任何轴承零件的断裂、滚动运动学、振动、噪声的产生以及轴承密封唇的运转速度等等。在本文件中,将轴承温度作为限制准则来判定轴承的转速能力。转速能力可以表示为额定热转速,采用统一的参照条件进行计算。额定热转速或许与某些轴承制造厂家迄今所出版的样本中所列值有明显的差异,这是由于本文件中所选择的参照条件可能与这些轴承制造厂家的不同。轴承的摩擦损耗转换为热能,从而导致轴承温度升高直至由摩擦产生的热量与轴承散发的热量达到平衡。与载荷无关的摩擦力矩M0考虑了轴承的黏滞摩擦,取决于滚动轴承的类型、尺寸(轴承的平均直径)、速度以及润滑条件的影响。润滑条件包括润滑方式、润滑剂类型、运动黏度和润滑剂注入量等等。与载荷有关的摩擦力矩M1考虑了机械摩擦,取决于轴承类型、尺寸(轴承的平均直径)以及载荷的大小及方向。实际的热流密度可以与本文件假设值有所不同,这取决于与散热性有关的各种摩擦阻力;轴承座