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ICS21.100.20J11中华人民共和国国家标准GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第2部分:额定静载荷Rollingbearings—Loadratingsforhybridbearingswithrollingelementsmadeofceramic—Part2:Staticloadratings(ISO20056-2:2017,IDT)2020-11-19发布2021-06-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布中华人民共和国国家标准滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第2部分:额定静载荷GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017*中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址:服务热线:400-168-00102020年11月第一版*书号:155066·1-65996版权专有侵权必究前言GB/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2部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用ISO20056-2:2017《滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第2部分:额定静载荷》。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/T4662—2012滚动轴承额定静载荷(ISO76:2006,IDT)———GB/T6930—2002滚动轴承词汇(ISO5593:1997,IDT)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(SAC/TC98)归口。本部分起草单位:洛阳轴承研究所有限公司、浙江五洲新春集团股份有限公司、慈兴集团有限公司、重庆长江轴承股份有限公司、上海天安轴承有限公司。本部分主要起草人:李飞雪、杜晓宇、李小锋、宋丽、赵兴新、庄仁杰、马仁杰。ⅠGB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017引言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,这将导致在同样载荷下接触应力提高。由于1987年发布的ISO76的第二版,滚动轴承的静承载能力是通过最大滚动体载荷接触处允许的赫兹接触应力确定的。钢制滚动轴承中,该接触应力导致滚道和滚动体接触处产生约1/10000倍滚动体直径的永久塑性变形;而在混合轴承中,滚动体上未发生明显的塑性变形,故造成滚动接触处的总塑性变形较小。因此,根据工业实践,对混合轴承规定了略高的允许的赫兹应力,也相应地提高了静安全系数S0的参考值,以维持和滚道同样的总安全度。ⅡGB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017滚动轴承陶瓷滚动体混合轴承的额定载荷第2部分:额定静载荷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静载荷的计算方法。ISO3290-2[1]和ISO26602[4]适用于陶瓷球;ISO12297-2[2]和ISO26602[4]适用于陶瓷滚子。使用混合轴承的场合,静安全系数S0的参考值参见表1和表2。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。ISO76:2006滚动轴承额定静载荷(Rollingbearings—Staticloadratings)ISO5593滚动轴承词汇(Rollingbearings—Vocabulary)3术语和定义ISO5593和ISO76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:———IEC电工百科:径向基本额定静载荷basicstaticradialloadratingC0r在最大载荷滚动体和滚道接触中心处产生下列计算接触应力所对应的径向静载荷:———4600MPa向心球轴承,包括调心球轴承;———4200MPa向心滚子轴承。注1:对于单列角接触球轴承,径向额定静载荷指引起轴承套圈相互间纯径向位移的载荷的径向分量。注2:本定义中给出的接触应力极限仅对由弹性模量为300000MPa或更高的氮化硅制成的滚动体有效;对于由较低弹性模量的陶瓷制成的滚动体,ISO76中的接触应力极限适用。3.2轴向基本额定静载荷basicstaticaxialloadratingC0a在最大载荷滚动体和滚道接触中心处产生下列计算接触应力所对应的中心轴向静载荷:———4600MPa推力球轴承;———4200MPa推力滚子轴承。注1:对于圆锥滚子,适用的滚子直径等于滚子大端和小端假想的理论尖角处直径的平均值。注2:对于非对称球面滚子,适用的滚子直径为零载荷下滚子与无挡边滚道接触点处直径的近似值。1GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017注3:本定义中给出的接触应力极限仅对由弹性模量为300000MPa或更高的氮化硅制成的滚动体有效;对于由较低弹性模量的陶瓷制成的滚动体,ISO76中的接触应力极限适用。4符号下列符号适用于本文件。C0:基本额定静载荷,NC0a:轴向基本额定静载荷,NC0r:径向基本额定静载荷,NDpw: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ISO76,ESt=270000MPa)E(χ):第二类完全椭圆积分Fa:轴承轴向载荷(轴承实际载荷的轴向分量),NFr:轴承径向载荷(轴承实际载荷的径向分量),NF(ρ):相对曲率差f0:基本额定静载荷的计算系数i:滚动体的列数K(χ):第一类完全椭圆积分Lwe:用于额定载荷计算的滚子有效长度,mmP0a:轴向当量静载荷,NP0r:径向当量静载荷,Nre:外圈或座圈沟曲率半径,mmri:内圈或轴圈沟曲率半径,mmS0:静安全系数w:不同材料组合的修正系数X0:径向静载荷系数,NY0:轴向静载荷系数,NZ: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α:公称接触角,(°)γ:辅助参数,γ=Dw×cosα/DpwνCe:陶瓷滚动体泊松比(νCe=0.26)νSt:轴承钢泊松比(根据ISO76,νSt=0.30)∑ρ:曲率和,mm-1φ:滚动体的角位置,(°)χ:接触椭圆长半轴与短半轴之比5额定静载荷5.1总则混合轴承的额定静载荷采用公式(1)~公式(12)计算。这些公式和3.1、3.2中给出的接触应力极2GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017限仅对由弹性模量为300000MPa或更高的氮化硅制成的滚动体有效;对于由较低弹性模量的陶瓷制成的滚动体,ISO76中的接触应力极限适用。5.2向心球轴承的径向基本额定静载荷混合向心球轴承的径向基本额定静载荷由公式(1)~公式(4)给出:C0r=f0×i×Z×Dw2×cosα…………………………(1)其中:f0=min{f0,i,f0,e}…………………………(2)f0,i=2.29596×χi×E(χi)2+γ1-γ-Dw2×riéëêêêùûúúú…………………………(3)f0,e=2.29596×χe×E(χe)2-γ1+γ-Dw2×reéëêêêùûúúú…………………………(4)赫兹参数χ和E(χ)的计算在附录A中说明,系数f0的参考值在附录B表B.1中给出。混合调心球轴承的径向基本额定静载荷由公式(5)、公式(6)给出:C0r=f0×i×Z×Dw2×cosα…………………………(5)其中:f0=2.29596×π4×(1+γ)éëêêùûúú2…………………………(6)系数f0的参考值在表B.1中给出。5.3推力球轴承的轴向基本额定静载荷混合推力球轴承的轴向基本额定静载荷由公式(7)~公式(10)给出:C0a=f0×Z×Dw2×sinα…………………………(7)其中:f0=min{f0,i,f0,e}…………………………(8)f0,i=11.4798×χi×E(χi)2+γ1-γ-Dw2×riéëêêêùûúúú…………………………(9)f0,e=11.4798×χe×E(χe)2-γ1+γ-Dw2×reéëêêêùûúúú……………………(10)式中:Z———在一个方向上承受载荷的球数。赫兹参数χ和E(χ)的计算在附录A中说明,系数f0的参考值在表B.1中给出。5.4向心滚子轴承的径向基本额定静载荷混合向心滚子轴承的径向基本额定静载荷由公式(11)给出:C0r=41.5862×1-Dwe×cosαDpwæèçöø÷×i×Z×Lwe×Dwe×cosα…………(11)5.5推力滚子轴承的轴向基本额定静载荷混合推力滚子轴承的轴向基本额定静载荷由公式(12)给出:3GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017C0a=207.931×1-Dwe×cosαDpwæèçöø÷×Z×Lwe×Dwe×sinα………………(12)式中:Z———在一个方向上承受载荷的滚子数。5.6额定载荷的间断点额定载荷的间断点参见附录C。5.7特殊材料性能的考虑特殊材料性能的考虑参见附录D。6当量静载荷6.1总则径向静载荷系数X0和轴向静载荷系数Y0值的推导在ISO/TR10657:1991[5]的第4章中给出描述,其中所用的各公式几乎与滚动体和滚道材料的弹性模量和泊松比无关,因此,通过该推导得出的数值也对陶瓷滚动体混合轴承有效。6.2向心球轴承对于当量静载荷的计算,ISO76:2006的5.2中给出的系数和公式适用。6.3推力球轴承对于当量静载荷的计算,ISO76:2006的6.2中给出的系数和公式适用。6.4向心滚子轴承对于当量静载荷的计算,ISO76:2006的7.2中给出的系数和公式适用。6.5推力滚子轴承对于当量静载荷的计算,ISO76:2006的8.2中给出的系数和公式适用。7静安全系数建议检验基本额定静载荷是否足以达到应用的性能要求,此时可根据ISO76:2006的公式(14)和公式(15)计算静安全系数S0。表1、表2中给出了各种工况及应用条件(要求运转平稳、无振动)下的S0参考值,其适用于旋转轴承且是基于经验得出的。对于其他特殊的运转条件,宜向轴承制造厂咨询,以确定适用的S0参考值。4GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017表1混合球轴承静安全系数S0的参考值工作条件S0min平稳运转条件:运转平稳、无振动a、旋转精度高2.6正常运转条件:运转平稳、无振动a、旋转精度正常1.3承受冲击载荷条件:显著的冲击载荷b2a技术上没有完全无振动轴承。b当冲击载荷大小未知时,S0值至少取2;如果冲击载荷的大小精确可知,可采用更小的S0值。表2混合滚子轴承静安全系数S0的参考值工作条件S0min平稳运转条件:运转平稳、无振动a、旋转精度高3.3正常运转条件:运转平稳、无振动a、旋转精度正常1.7承受冲击载荷条件:显著的冲击载荷b3.3a技术上没有完全无振动轴承。b当冲击载荷大小未知时,S0值至少取3.3;如果冲击载荷的大小精确可知,可采用更小的S0值。5GB/T39271.2—2020/ISO20056-2:2017附录A(资料性附录)点接触赫兹参数的计算接触椭圆的长、短半轴之比χ与接触体的弹性模量和泊松比无关,因此,可通过迭代得到公式(A.1)的解。1-2χ2-1×K(