GB∕T 39271.1-2020 滾動軸承 陶瓷滾動體混合軸承的額定載荷 第1部分：額定動載荷

ICS21002.0J11中華人民共和國國家標準GB/T39271.—2020/ISO205621:017滾動軸承陶瓷滾動體混合軸承的額定載荷第1部分:額定動載荷Rolingbearngs—Loadratngsforhyridbeiarngsiwihroligeeentmadeofcerami—Patr1ynamciloadratings(ISO20056-1:017I,DT)國家市場監(jiān)督管理總局ⅠGB/T39271.—2020/ISO205621:017GB/T39271《滾動軸承陶瓷滾動體混合軸承的額定載荷》分為2個部分:第1部分:額定動載荷;第2部分:額定靜載荷。本部分為GB/T39271的第1部分。本部分按照GB/T1.—2009給出的規(guī)則起草。本部分使用翻譯法等同采用ISO20056-1:017《滾動軸承陶瓷滾動體混合軸承的額定載荷第1部分:額定動載荷》。與本部分中規(guī)范性引用的國際文件有一致性對應關系的我國文件如下:———GB/T6391—2010滾動軸承額定動載荷和額定壽命(SIO281:007,IDT)———GB/T6930—2002滾動軸承詞匯(ISO55931:997I,DT)本部分由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本部分由全國滾動軸承標準化技術委員會(ASC/TC98)歸口。本部分起草單位:洛陽軸承研究所有限公司、慈興集團有限公司、浙江五洲新春集團股份有限公司、重慶長江軸承股份有限公司、上海天安軸承有限公司、江蘇天馳軸承有限公司、山東哈臨集團有限公司。本部分主要起草人:杜曉宇、趙坤、梁貴林、趙興新、楊艾婷、陸靜、顧金芳、張博文、馬繼業(yè)。ⅡGB/T39271.—2020/ISO205621:017混合軸承是滾動體由氮化硅制成、套圈由常用軸承鋼制成的滾動軸承(其定義見ISO5593)。由于陶瓷滾動體具有較高的彈性模量,在承受同樣載荷的條件下,與鋼制滾動體軸承相比,混合軸承具有更小的接觸橢圓。這在理論上將導致動載荷承載能力降低。實際上,混合軸承已應用于許多工業(yè)領域,并表現(xiàn)出至少與常規(guī)鋼制滾動體軸承一樣長的使用壽命。因此,對于混合軸承的常規(guī)應用范圍,在實際應用中未觀察到理論上的額定動載荷減小。較小的接觸橢圓和陶瓷與鋼的材料組合導致滾動接觸處表面剪切應力顯著降低,從而使得軸承承載能力提高。這可以通過規(guī)定相對鋼制滾動體軸承較高的bm系數(shù)來反映,其補償了混合軸承在相同載荷下較高的接觸應力。因此,本部分規(guī)定的公式給出了與ISO281規(guī)定的相同幾何參數(shù)鋼制滾動體軸承相同的額定動載荷。1GB/T39271.—2020/ISO205621:017滾動軸承陶瓷滾動體混合軸承的額定載荷第1部分:額定動載荷1范圍GB/T39271的本部分規(guī)定了軸承套圈由當代常用高質(zhì)量淬硬軸承鋼且按良好加工方法制成、滾動體由當代常用高質(zhì)量氮化硅(Si3N4)制成的混合軸承的額定動載荷的計算方法。ISO3290-2[2]和ISO26602]適用于陶瓷球;SO12297-23[]和ISO266026[]適用于陶瓷滾子。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。ISO281滾動軸承額定動載荷和額定壽命(Rolingbearngs—Dynamciloadratgsandratinglife)ISO5593滾動軸承詞匯(Rolingbearngs—Vocabulary)3術語和定義ISO281和ISO5593界定的術語和定義適用于本文件。ISO和IEC維護的標準化工作中使用的術語數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址如下:———ISO在線瀏覽平臺:tps/:/wwi..rg/obp———IEC電工百科:htp/:/wwwe.lectropeio.rg/4符號下列符號適用于本文件。bm:當代常用高質(zhì)量淬硬軸承鋼和良好加工方法的額定系數(shù),該值隨軸承類型和設計不同而異Ca:軸向基本額定動載荷,NCr:徑向基本額定動載荷,NCu:疲勞載荷極限,N(參見附錄A)Dpw:球組或滾子組節(jié)圓直徑,mmDw:球公稱直徑,mmDwe:用于額定載荷計算的滾子直徑,mmECe:陶瓷彈性模量,MPa(ECe=300000MPa)ESt:軸承鋼彈性模量,MPa(根據(jù)ISO281E,St=207000MPa)E(χ):第二類完全橢圓積分fc:與軸承零件幾何形狀、制造精度及材料有關的系數(shù)i:滾動體的列數(shù)Lwe:用于額定載荷計算的滾子有效長度,mm2GB/T39271.—2020/ISO205621:017Qu:單個接觸處的疲勞載荷極限,Nre:外圈或座圈溝曲率半徑,mmri:內(nèi)圈或軸圈溝曲率半徑,mmZ:單列軸承中的滾動體數(shù);每列滾動體數(shù)相同的多列軸承中的每列滾動體數(shù):公稱接觸角,(°)γ:輔助參數(shù),對于α≠90°的球軸承αγ=Dw×cos/Dpw;對于α=90°的球軸承,=Dw/Dpw;對于α≠90°的滾子軸承,we×cos/Dpw;對于α=90°的滾子軸承,=Dwe/Dpwη:推力軸承的降低系數(shù)λ:降低系數(shù)ν:對指數(shù)變化的修正系數(shù)νCe:陶瓷滾動體泊松比(Ce=02.)νSt:軸承鋼泊松比(根據(jù)ISO281,St=ν.0)∑ρ:曲率和,mm-1σHu:達到滾道疲勞極限時的赫茲接觸應力,MPaχ:接觸橢圓長半軸與短半軸之比5額定動載荷51.球軸承51.1.徑向基本額定動載荷混合球軸承的徑向基本額定動載荷由公式()公式()出:Dw≤254.mm時,Cr=bm×fc×i(×coαs)0.7×/Z23×Dw1.8 (1)Dw>254.mm時,Cr=3.47×bm×fc×i(×cαos).×23×Dw1 (2)其中:fc=2938580×λ/3×…………系數(shù)fc的值在附錄B大于0.2D5w、外圈溝曲率半徑不大于05.3Dw的徑向接觸和角接觸球軸承以及內(nèi)圈溝曲率半徑不大于05.3Dw的調(diào)心球軸承。采用更小的溝曲率半徑未必能提高軸承的承載能力,但采用大于上述值的溝曲率半徑,則會降低承載能力。51.2.軸向基本額定動載荷51.2.1.接觸角α<90°的推力球軸承接觸角α<90°的混合推力球軸承的軸向基本額定動載荷由公式()~4公式()出:Dw≤254.mm時,C=bm×fc×(os).×tan×Z23×D3GB/T39271.—2020/ISO205621:017Dw>254.mm時,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在一個方向上承受載荷的球數(shù)。系數(shù)fc的值在附錄B中給出。表B.出的fc數(shù)值適用于溝曲率半徑不大于0.4Dw5的軸承。采用更小的溝曲率半徑未必能提高軸承的承載能力,但采用大于上述值的溝曲率半徑,則會降低承載能力。51.2.2.接觸角α=90推力球軸承接觸角α=90°的混合推力球軸承的軸向基本額定動載荷由公式()~7公式()出:Dw≤254.mm時,Ca=bm×fc×Z×Dw1.8…………(7)Dw>254.mm時,其中:23×DCa=3.47×bm×fc×23×Dw1.…………(8)fc=708.258060×λ×η×((2|-riDw),|041×…(9)式中:Z在一個方向上承受載荷的球數(shù)。系數(shù)fc的值在附錄B中給出。表B.出的fc數(shù)值適用于溝曲率半徑不大于0.4Dw5的軸承。采用更小的溝曲率半徑未必能提高軸承的承載能力,但采用大于上述值的溝曲率半徑,則會降低承載能力。51.3.混合球軸承的額定系數(shù)和降低系數(shù)用于公式(1)~公式(9)λ中的不同類型混合球軸承的系數(shù)bm、和η的值在表1中給出。表1混合球軸承的額定系數(shù)和降低系數(shù)軸承類型λη單列深溝球軸承1.80.95——雙列深溝球軸承1.80.9—調(diào)心球軸承1.81—推力球軸承1.80.9sinα1-34GB/T39271.—2020/ISO205621:01752.滾子軸承52.1.徑向基本額定動載荷混合向心滾子軸承的徑向基本額定動載荷由公式(01)和公式(1)給出:其中:Cr2×fc×i(×Lwe×coαs)/79×Z/……/×…D(10)……(11)fc=1428.4697×λ×ν×γ/×(1-){0.4×((|)3……(11)系數(shù)fc的值在附錄B中給出。1/4×1+52.2.軸向基本額定動載荷52.2.1.接觸角α<90°的推力滾子軸承接觸角α<90°的混合推力滾子軸承的軸向基本額定動載荷由公式(21)和公式(31)給出:Ca=bm×fc×we×coαs)/79×tanα×/Z34×De2927………………(12)其中:……(13)其中:系數(shù)fc的值在附錄B中給出。()1/4×1+52.2.2.接觸角α=90推力滾子軸承接觸角α=90°的混合推力滾子軸承的軸向基本額定動載荷由公式(41)和公式(51)給出:Ca=bm×fc×Lwe9×Z4×Dwe27 (14)其中:fc=326.3026×λ×ν×η×/9 (15)式中:Z———在一個方向上承受載荷的滾子數(shù)。52.3.混合滾子軸承的額定系數(shù)和降低系數(shù)用于公式(10)~公式(1)中的不同類型混合滾子軸承的系數(shù)bm、×ν和η的值在表2中給出。表2混合滾子軸承的額定系數(shù)和降低系數(shù)軸承類型bλ×νη向心滾子軸承1.60.83—推力滾子軸承1.450.731-0.15sin未規(guī)定調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承系數(shù)b5GB/T39271.—2020/ISO205621:017附錄A(資料性附錄)疲勞載荷極限Cu的計算A1.總則疲勞載荷極限Cu一般根據(jù)ISO281:007附錄B計算。然而,在計算單個接觸的疲勞載荷極限時(參見ISO281:007的2..),陶瓷滾動體不同的彈性性能應予以考慮。A2.單個接觸處的疲勞載荷極限A2.球軸承與ISO281不同,單個內(nèi)圈[軸圈]滾道接觸處的疲勞載荷極限由|公式(A1.)給出:1與ISO281不同,單個內(nèi)圈[軸圈]滾道接觸處的疲勞載荷極限由|公式(A1.)給出:公式(A2)適用于外圈[座圈]滾道接觸處:(-ν2ECe,|1|-νC)……|…(A2公式(A2)適用于外圈[座圈]滾道接觸處:對于滾動軸承鋼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(.)可簡化為公式(.):「………………LAρi.,e)|」24.176×10-10×σ………………LAρi.,e)|」對于疲勞載荷極限的計算,應使用球和滾道實際的曲率半徑。赫茲參數(shù)χ和E(的計算在ISO281:007的B3212中給出描述。對于球由氮化硅制成的混合球軸承,其疲勞載荷極限約下降到同尺寸、球由滾動軸承鋼制成的軸承的73%。A2.2.滾子軸承計算修形線接觸處的疲勞載荷極限,需要根據(jù)ISO281:007的B.3..1.進行復雜的數(shù)值計算。陶瓷滾動體材料的彈性模量和泊松比應予以考慮。對于滾子由氮化硅制成的混合滾子軸承,其疲勞載荷極限約下降到同尺寸、滾子由滾動軸承鋼制成的軸承的85%。6GB/T39271.—2020/ISO205621:017附錄B(資料性附錄)系數(shù)fc的參考值B1.向心球軸承表B1.給出了系數(shù)fc的參考值。表中數(shù)值適用于具有5..1中1規(guī)定的溝曲率的軸承的計算。較小的數(shù)值適用于具有較大溝曲率的軸承。優(yōu)先使用公式()算系數(shù)fc的值。表B1.向心球軸承系數(shù)fc的參考值Dα×cosDf單列徑向接觸球軸承、單列和雙列角接觸球軸承雙列徑向接觸球軸承單列和雙列調(diào)心球軸承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.(續(xù))Dα×cosDf單列徑向接觸球軸承、單列和雙列角接觸球軸承雙列徑向接觸球軸承單列和雙列調(diào)心球軸承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 對于D的中間值,其f值可由線性內(nèi)插法求得。B.推力球軸承表B.給出了系數(shù)fc的參考值。表中數(shù)值適用于具有5..中規(guī)定的溝曲率的軸承的計算。較小的數(shù)值適用于具有較大溝曲率的軸承。優(yōu)先使用公式()和公式()計算系數(shù)fc的值。226129表B2.推力球軸承系數(shù)fc的參考值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.(續(xù))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 對于D或D和(或)接觸角非表中所列值時,其f值可由線性內(nèi)插法求得?！銓τ讦?gt;45°的推力軸承,α=45的值可用于α在45°和60°之間時的內(nèi)插計算。9GB/T39271.—2020/ISO205621:017B3.向心滾子軸承表B3.給出了系數(shù)fc的參考值。表中所列參考值僅適用于在載荷作用下最大承載滾子與滾道接觸區(qū)的接觸應力大致均勻分布的滾子軸承。如果在載荷作用下,滾子與滾道接觸的某些部位出現(xiàn)嚴重的應力集中,則應使用小于表B3.所列的fc值。表B3.向心滾子軸承系數(shù)fc的參考值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對于D的中間值,其f值可由線性內(nèi)插法求得。10GB/T39271.—2020/ISO205621:017B4.推力滾子軸承表B4.給出了系數(shù)fc的參考值。表中所列參考值僅適用于在載荷作用下最大承載滾子與滾道接觸區(qū)的接觸應力大致均勻分布的滾子軸承。如果在載荷作用下,滾子與滾道接觸的某些部位出現(xiàn)嚴重的應力集中,則應使用小于表B4.所列的fc值。表B4.推力滾子軸承系數(shù)fc的參考值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