GB∕T 39271.1-2020 滚动轴承 陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷 第1部分：额定动载荷

ICS21002.0J11中华人民共和国国家标准GB/T39271.—2020/ISO205621:017滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第1部分:额定动载荷Rolingbearngs—Loadratngsforhyridbeiarngsiwihroligeeentmadeofcerami—Patr1ynamciloadratings(ISO20056-1:017I,DT)国家市场监督管理总局ⅠGB/T39271.—2020/ISO205621:017GB/T39271《滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷》分为2个部分:第1部分:额定动载荷;第2部分:额定静载荷。本部分为GB/T39271的第1部分。本部分按照GB/T1.—2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用ISO20056-1:017《滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第1部分:额定动载荷》。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:———GB/T6391—2010滚动轴承额定动载荷和额定寿命(SIO281:007,IDT)———GB/T6930—2002滚动轴承词汇(ISO55931:997I,DT)本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国滚动轴承标准化技术委员会(ASC/TC98)归口。本部分起草单位:洛阳轴承研究所有限公司、慈兴集团有限公司、浙江五洲新春集团股份有限公司、重庆长江轴承股份有限公司、上海天安轴承有限公司、江苏天驰轴承有限公司、山东哈临集团有限公司。本部分主要起草人:杜晓宇、赵坤、梁贵林、赵兴新、杨艾婷、陆静、顾金芳、张博文、马继业。ⅡGB/T39271.—2020/ISO205621:017混合轴承是滚动体由氮化硅制成、套圈由常用轴承钢制成的滚动轴承(其定义见ISO5593)。由于陶瓷滚动体具有较高的弹性模量,在承受同样载荷的条件下,与钢制滚动体轴承相比,混合轴承具有更小的接触椭圆。这在理论上将导致动载荷承载能力降低。实际上,混合轴承已应用于许多工业领域,并表现出至少与常规钢制滚动体轴承一样长的使用寿命。因此,对于混合轴承的常规应用范围,在实际应用中未观察到理论上的额定动载荷减小。较小的接触椭圆和陶瓷与钢的材料组合导致滚动接触处表面剪切应力显著降低,从而使得轴承承载能力提高。这可以通过规定相对钢制滚动体轴承较高的bm系数来反映,其补偿了混合轴承在相同载荷下较高的接触应力。因此,本部分规定的公式给出了与ISO281规定的相同几何参数钢制滚动体轴承相同的额定动载荷。1GB/T39271.—2020/ISO205621:017滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第1部分:额定动载荷1范围GB/T39271的本部分规定了轴承套圈由当代常用高质量淬硬轴承钢且按良好加工方法制成、滚动体由当代常用高质量氮化硅(Si3N4)制成的混合轴承的额定动载荷的计算方法。ISO3290-2[2]和ISO26602]适用于陶瓷球;SO12297-23[]和ISO266026[]适用于陶瓷滚子。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是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。ISO281滚动轴承额定动载荷和额定寿命(Rolingbearngs—Dynamciloadratgsandratinglife)ISO5593滚动轴承词汇(Rolingbearngs—Vocabulary)3术语和定义ISO281和ISO5593界定的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:tps/:/wwi..rg/obp———IEC电工百科:htp/:/wwwe.lectropeio.rg/4符号下列符号适用于本文件。bm:当代常用高质量淬硬轴承钢和良好加工方法的额定系数,该值随轴承类型和设计不同而异Ca:轴向基本额定动载荷,NCr:径向基本额定动载荷,NCu:疲劳载荷极限,N(参见附录A)Dpw:球组或滚子组节圆直径,mmDw:球公称直径,mmDwe:用于额定载荷计算的滚子直径,mmECe:陶瓷弹性模量,MPa(ECe=300000MPa)ESt:轴承钢弹性模量,MPa(根据ISO281E,St=207000MPa)E(χ):第二类完全椭圆积分fc:与轴承零件几何形状、制造精度及材料有关的系数i:滚动体的列数Lwe:用于额定载荷计算的滚子有效长度,mm2GB/T39271.—2020/ISO205621:017Qu:单个接触处的疲劳载荷极限,Nre:外圈或座圈沟曲率半径,mmri:内圈或轴圈沟曲率半径,mmZ:单列轴承中的滚动体数;每列滚动体数相同的多列轴承中的每列滚动体数:公称接触角,(°)γ:辅助参数,对于α≠90°的球轴承αγ=Dw×cos/Dpw;对于α=90°的球轴承,=Dw/Dpw;对于α≠90°的滚子轴承,we×cos/Dpw;对于α=90°的滚子轴承,=Dwe/Dpwη:推力轴承的降低系数λ:降低系数ν:对指数变化的修正系数νCe:陶瓷滚动体泊松比(Ce=02.)νSt:轴承钢泊松比(根据ISO281,St=ν.0)∑ρ:曲率和,mm-1σHu:达到滚道疲劳极限时的赫兹接触应力,MPaχ:接触椭圆长半轴与短半轴之比5额定动载荷51.球轴承51.1.径向基本额定动载荷混合球轴承的径向基本额定动载荷由公式()公式()出:Dw≤254.mm时,Cr=bm×fc×i(×coαs)0.7×/Z23×Dw1.8 (1)Dw>254.mm时,Cr=3.47×bm×fc×i(×cαos).×23×Dw1 (2)其中:fc=2938580×λ/3×…………系数fc的值在附录B大于0.2D5w、外圈沟曲率半径不大于05.3Dw的径向接触和角接触球轴承以及内圈沟曲率半径不大于05.3Dw的调心球轴承。采用更小的沟曲率半径未必能提高轴承的承载能力,但采用大于上述值的沟曲率半径,则会降低承载能力。51.2.轴向基本额定动载荷51.2.1.接触角α<90°的推力球轴承接触角α<90°的混合推力球轴承的轴向基本额定动载荷由公式()~4公式()出:Dw≤254.mm时,C=bm×fc×(os).×tan×Z23×D3GB/T39271.—2020/ISO205621:017Dw>254.mm时,Ca=3.47×bm×fc×(os).×tan×23×D其中:w1 (5)其中:fc=708.258060×λ×η×((2|-riDw),|041×γ0.×1-γ)139…………(6)1/3×式中:Z在一个方向上承受载荷的球数。系数fc的值在附录B中给出。表B.出的fc数值适用于沟曲率半径不大于0.4Dw5的轴承。采用更小的沟曲率半径未必能提高轴承的承载能力,但采用大于上述值的沟曲率半径,则会降低承载能力。51.2.2.接触角α=90推力球轴承接触角α=90°的混合推力球轴承的轴向基本额定动载荷由公式()~7公式()出:Dw≤254.mm时,Ca=bm×fc×Z×Dw1.8…………(7)Dw>254.mm时,其中:23×DCa=3.47×bm×fc×23×Dw1.…………(8)fc=708.258060×λ×η×((2|-riDw),|041×…(9)式中:Z在一个方向上承受载荷的球数。系数fc的值在附录B中给出。表B.出的fc数值适用于沟曲率半径不大于0.4Dw5的轴承。采用更小的沟曲率半径未必能提高轴承的承载能力,但采用大于上述值的沟曲率半径,则会降低承载能力。51.3.混合球轴承的额定系数和降低系数用于公式(1)~公式(9)λ中的不同类型混合球轴承的系数bm、和η的值在表1中给出。表1混合球轴承的额定系数和降低系数轴承类型λη单列深沟球轴承1.80.95——双列深沟球轴承1.80.9—调心球轴承1.81—推力球轴承1.80.9sinα1-34GB/T39271.—2020/ISO205621:01752.滚子轴承52.1.径向基本额定动载荷混合向心滚子轴承的径向基本额定动载荷由公式(01)和公式(1)给出:其中:Cr2×fc×i(×Lwe×coαs)/79×Z/……/×…D(10)……(11)fc=1428.4697×λ×ν×γ/×(1-){0.4×((|)3……(11)系数fc的值在附录B中给出。1/4×1+52.2.轴向基本额定动载荷52.2.1.接触角α<90°的推力滚子轴承接触角α<90°的混合推力滚子轴承的轴向基本额定动载荷由公式(21)和公式(31)给出:Ca=bm×fc×we×coαs)/79×tanα×/Z34×De2927………………(12)其中:……(13)其中:系数fc的值在附录B中给出。()1/4×1+52.2.2.接触角α=90推力滚子轴承接触角α=90°的混合推力滚子轴承的轴向基本额定动载荷由公式(41)和公式(51)给出:Ca=bm×fc×Lwe9×Z4×Dwe27 (14)其中:fc=326.3026×λ×ν×η×/9 (15)式中:Z———在一个方向上承受载荷的滚子数。52.3.混合滚子轴承的额定系数和降低系数用于公式(10)~公式(1)中的不同类型混合滚子轴承的系数bm、×ν和η的值在表2中给出。表2混合滚子轴承的额定系数和降低系数轴承类型bλ×νη向心滚子轴承1.60.83—推力滚子轴承1.450.731-0.15sin未规定调心滚子轴承和圆锥滚子轴承系数b5GB/T39271.—2020/ISO205621:017附录A(资料性附录)疲劳载荷极限Cu的计算A1.总则疲劳载荷极限Cu一般根据ISO281:007附录B计算。然而,在计算单个接触的疲劳载荷极限时(参见ISO281:007的2..),陶瓷滚动体不同的弹性性能应予以考虑。A2.单个接触处的疲劳载荷极限A2.球轴承与ISO281不同,单个内圈[轴圈]滚道接触处的疲劳载荷极限由|公式(A1.)给出:1与ISO281不同,单个内圈[轴圈]滚道接触处的疲劳载荷极限由|公式(A1.)给出:公式(A2)适用于外圈[座圈]滚道接触处:(-ν2ECe,|1|-νC)……|…(A2公式(A2)适用于外圈[座圈]滚道接触处:对于滚动轴承钢和氮化硅的典型材料特性,即νSt=03.、EESt=207000MPa,Ce=0.26ν、Ce=300000MPa,公式(A1.)和公式(.)可简化为公式(.):「………………LAρi.,e)|」24.176×10-10×σ………………LAρi.,e)|」对于疲劳载荷极限的计算,应使用球和滚道实际的曲率半径。赫兹参数χ和E(的计算在ISO281:007的B3212中给出描述。对于球由氮化硅制成的混合球轴承,其疲劳载荷极限约下降到同尺寸、球由滚动轴承钢制成的轴承的73%。A2.2.滚子轴承计算修形线接触处的疲劳载荷极限,需要根据ISO281:007的B.3..1.进行复杂的数值计算。陶瓷滚动体材料的弹性模量和泊松比应予以考虑。对于滚子由氮化硅制成的混合滚子轴承,其疲劳载荷极限约下降到同尺寸、滚子由滚动轴承钢制成的轴承的85%。6GB/T39271.—2020/ISO205621:017附录B(资料性附录)系数fc的参考值B1.向心球轴承表B1.给出了系数fc的参考值。表中数值适用于具有5..1中1规定的沟曲率的轴承的计算。较小的数值适用于具有较大沟曲率的轴承。优先使用公式()算系数fc的值。表B1.向心球轴承系数fc的参考值Dα×cosDf单列径向接触球轴承、单列和双列角接触球轴承双列径向接触球轴承单列和双列调心球轴承0.0121.0225.924.59.00.0329.127.610.30.0431.630.011.50.0533.731.912.50.0635.533.613.40.0736.935.014.40.080.090.1040.138.016.90.1140.938.717.70.1241.539.418.50.1342.039.919.20.1442.540.220.00.1542.840.520.70.1643.040.821.50.1743.241.022.20.1843.341.022.90.1943.341.023.50.2043.341.024.20.2143.240.924.80.2243.040.825.40.2342.840.626.17GB/T39271.—2020/ISO205621:017表B1.(续)Dα×cosDf单列径向接触球轴承、单列和双列角接触球轴承双列径向接触球轴承单列和双列调心球轴承0.2442.640.426.60.2542.3642.039.827.60.2741.739.428.00.280.2940.938.728.80.3040.438.329.10.3139.937.829.30.3239.437.429.50.3338.936.929.70.3438.436.429.80.3537.835.929.80.3637.335.329.80.3736.834.829.80.380.3935.533.729.40.4035.033.129.2D×cosα 对于D的中间值,其f值可由线性内插法求得。B.推力球轴承表B.给出了系数fc的参考值。表中数值适用于具有5..中规定的沟曲率的轴承的计算。较小的数值适用于具有较大沟曲率的轴承。优先使用公式()和公式()计算系数fc的值。226129表B2.推力球轴承系数fc的参考值DDfDα×cosDfα=90°α=45°α=60°α=75°0.0126.50.0130.428.326.90.0232.60.0237.334.733.20.0336.90.0342.0440.20.0445.742.540.50.0543.00.0548.645.243.18GB/T39271.—2020/ISO205621:017表B2.(续)0.0645.40.0651.147.545.30.0747.50.0753.149.447.10.0849.50.0854.8951.30.0956.352.450.00.1052.90.1057.653.651.10.1154.50.1158.654.5—0.1255.90.1259.455.3—0.1357.30.1360.256.0—0.1458.60.1460.756.6—0.1559.70.1561.256.9—0.1661.00.1661.557.2—0.1762.00.1761.757.4—0.1863.10.1861.857.5—0.1964.10.1961.857.5—0.2065.10.2061.757.4—0.2166.10.2161.5——0.2267.00.2261.3——0.2368.00.2361.0——0.2468.80.2460.7——0.2569.60.2560.2——0.2670.50.2659.8——0.2771.30.2759.2——0.2872.10.2858.7——0.2972.80.2958.1——0.3073.60.3057.5——0.3174.3————0.3275.0————0.3375.7————0.3476.4————0.3577.1————DD×cosα 对于D或D和(或)接触角非表中所列值时,其f值可由线性内插法求得。°对于α>45°的推力轴承,α=45的值可用于α在45°和60°之间时的内插计算。9GB/T39271.—2020/ISO205621:017B3.向心滚子轴承表B3.给出了系数fc的参考值。表中所列参考值仅适用于在载荷作用下最大承载滚子与滚道接触区的接触应力大致均匀分布的滚子轴承。如果在载荷作用下,滚子与滚道接触的某些部位出现严重的应力集中,则应使用小于表B3.所列的fc值。表B3.向心滚子轴承系数fc的参考值DαDf0.0135.80.0241.80.0345.70.0448.60.0550.90.0652.90.0754.50.0855.80.0956.90.1057.90.1158.70.1259.40.1359.90.1460.30.1560.60.1660.80.1761.00.1861.10.1961.10.2061.00.2160.80.2260.60.2360.40.2460.20.2559.80.2659.40.2759.00.2858.60.2958.10.3057.6D×cosα对于D的中间值,其f值可由线性内插法求得。10GB/T39271.—2020/ISO205621:017B4.推力滚子轴承表B4.给出了系数fc的参考值。表中所列参考值仅适用于在载荷作用下最大承载滚子与滚道接触区的接触应力大致均匀分布的滚子轴承。如果在载荷作用下,滚子与滚道接触的某些部位出现严重的应力集中,则应使用小于表B4.所列的fc值。表B4.推力滚子轴承系数fc的参考值DDfDαDfα=90°α=50°α=65°α=80°0.0172.70.0175.773.972.80.0284.80.0288.186.084.80.0392.80.0396.293.992.60.0498.90.04102.399.898.50.05103.90.05107.0104.5103.00.06108.20.06111.0108.3106.80.07112.00.07114.2111.4109.90.08115.30.08116.9114.1112.60.09118.40.09119.2116.3114.80.10121.20.10121.0118.2116.60.11123.80.11122.6119.7118.10.12126.20.12123.9121.0119.30.13128.50.13124.9121.9120.30.14130.60.14125.7122.7121.00.15132.60.15126.3123.3121.60.16134.60.16126.7123.7—0.17136.30.17126.9123.9—0.18138.10.18127.0123.9—0.19139.80.19126.9123.9—0.20141.40.20126.7123.7—0.21142.90.21126.3——0.22144.40.22125.9——0