GB-T 24609-2023 滾動軸承 額定熱轉(zhuǎn)速 計算方法

ICS21.100.20CCSJ11中華人民共和國國家標準GB/T24609—2023/ISO15312:2018代替GB/T24609—2009滾動軸承額定熱轉(zhuǎn)速計算方法Rollingbearings—Thermalspeedrating—Calculation(ISO15312:2018,IDT)2023-12-28發(fā)布2024-04-01實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會ⅠGB/T24609—2023/ISO15312:2018前言 Ⅲ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號和單位 25參照條件 35.1總則 35.2確定摩擦發(fā)熱的參照條件 35.3確定散熱量的參照條件 46額定熱轉(zhuǎn)速的計算方法 7附錄A(資料性)系數(shù)f0r和f1r 8附錄B(資料性)注釋說明 10附錄C(資料性)脂潤滑滾動軸承的額定熱轉(zhuǎn)速 11參考文獻 12ⅢGB/T24609—2023/ISO15312:2018本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T24609—2009《滾動軸承額定熱轉(zhuǎn)速計算方法和系數(shù)》,與GB/T24609—2009相比,除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外,主要技術(shù)變化如下:a)更改了部分符號的排列順序(見表1,2009年版的表1);b)更改了“參照條件”的編排格式(見第5章,2009年版的第5章);c)將“注釋說明”一章移到附錄(見附錄B,2009年版的第7章);d)將附錄“脂潤滑滾動軸承的額定熱轉(zhuǎn)速”的內(nèi)容移到附錄C(見附錄C,2009年版的附錄B)。本文件等同采用ISO15312:2018《滾動軸承額定熱轉(zhuǎn)速計算方法》。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國滾動軸承標準化技術(shù)委員會(SAC/TC98)歸口。本文件起草單位:洛陽軸承研究所有限公司、人本股份有限公司、浙江兆豐機電股份有限公司、大連冶金軸承股份有限公司。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為:—2009年首次發(fā)布為GB/T24609—2009;—本次為第一次修訂。1GB/T24609—2023/ISO15312:2018滾動軸承額定熱轉(zhuǎn)速計算方法1范圍本文件規(guī)定了油浴潤滑滾動軸承額定熱轉(zhuǎn)速的定義以及確定該參數(shù)的計算原則。從摩擦學的觀點看,按本文件確定的參數(shù)不僅適用于給定系列和尺寸的標準結(jié)構(gòu)的軸承,而且也適用于其他相關(guān)標準結(jié)構(gòu)的軸承。對于大多數(shù)標準部件而言,整個部件的熱量由軸承產(chǎn)生,最高工作轉(zhuǎn)速由許用溫度確定。由于運動學效應,本文件規(guī)定的額定熱轉(zhuǎn)速不適用于推力球軸承。注1:附錄A給出了系數(shù)f0r和f1r的平均值—f0r為計算油浴潤滑軸承黏滯損失的系數(shù),f1r為計算軸承摩擦損失的系數(shù)。注2:附錄B給出了極限判據(jù)的注釋說明。注3:附錄C確定了脂潤滑的參照條件。參照條件是可以選擇的,以使脂潤滑的額定熱轉(zhuǎn)速等同于油浴潤滑的額定熱轉(zhuǎn)速。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。ISO76滾動軸承額定靜載荷(Rollingbearings—Staticloadratings)注:GB/T4662—2012滾動軸承額定靜載荷(ISO76:2006,IDT)ISO1132-1滾動軸承公差第1部分:術(shù)語和定義(Rollingbearings—Tolerances—Part1:Termsanddefinitions)注:GB/T4199—2003滾動軸承公差定義(ISO1132-1:2000,MOD)ISO5593滾動軸承詞匯(Rollingbearings—Vocabulary)注:GB/T6930—2002滾動軸承詞匯(ISO5593:1997,IDT)ISO5753-1滾動軸承游隙第1部分:向心軸承的徑向游隙(Rollingbearings—Internalclear-ance—Part1:Radialinternalclearanceforradialbearings)注:GB/T4604.1—2012滾動軸承游隙第1部分:向心軸承的徑向游隙(ISO5753-1:2009,IDT)ISO15241滾動軸承參數(shù)符號(Rollingbearings—Symbolsforphysicalquantities)注:GB/T7811—2015滾動軸承參數(shù)符號(ISO15241:2012,IDT)3術(shù)語和定義ISO1132-1和ISO5593界定的以及下列術(shù)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(shù)語數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址如下:—ISO在線瀏覽平臺:/obp;—IEC電工百科:/。額定熱轉(zhuǎn)速thermalspeedrating在參照條件下由軸承摩擦產(chǎn)生的熱量與通過軸承支承面(軸和軸承座)散發(fā)的熱量達到平衡時的內(nèi)2GB/T24609—2023/ISO15312:2018圈或軸圈的轉(zhuǎn)速。注1:額定熱轉(zhuǎn)速是比較不同類型和尺寸的滾動軸承在高速運轉(zhuǎn)條件下的適應性的判據(jù)之一。注2:額定熱轉(zhuǎn)速并未考慮到可能造成轉(zhuǎn)速受到進一步限制的力學和運動學判據(jù)。3.2參照條件referenceconditions與額定熱轉(zhuǎn)速有關(guān)的條件,包括:a)軸承靜止外圈或座圈的平均溫度,即參照溫度;平均環(huán)境溫度,即參照外界溫度;b)決定軸承摩擦損失的因素,如:—軸承載荷的大小和方向,—潤滑方式、潤滑劑類型以及運動黏度和注入量,—其他通用參照條件;c)將“軸承的散熱參照表面面積”和“軸承的參照熱流密度”的乘積定義為軸承的散熱量。注:參照條件下的散熱量基于經(jīng)驗值,并且代表軸承實際安裝配置的散熱量,但與軸承配置的實際結(jié)構(gòu)無關(guān)。3.3散熱參照表面面積heatemittingreferencesurfacearea通過內(nèi)圈(軸圈)與軸之間及外圈(座圈)與軸承座之間散發(fā)熱量的接觸面積的總和。3.4參照載荷referenceload由參照條件決定的、引起與載荷有關(guān)的摩擦力矩的軸承載荷。3.5參照熱流量referenceheatflow軸承在參照條件下運轉(zhuǎn)時,由摩擦力產(chǎn)生的熱量以熱傳導方式通過軸承散熱參照表面散發(fā)的熱量。3.6參照熱流密度referenceheatflowdensity單位散熱參照表面面積的參照熱流量。3.7參照環(huán)境溫度referenceambienttemperature參照條件下,軸承配置的平均環(huán)境溫度。3.8參照溫度referencetemperature參照條件下,軸承靜止外圈或座圈的平均溫度。4符號和單位ISO15241給出的以及表1中列出的符號適用于本文件。表1符號和單位符號含義單位Ar散熱參照表面面積mm2B軸承寬度C0aISO76中的軸向基本額定靜載荷NC0rISO76中的徑向基本額定靜載荷N3GB/T24609—2023/ISO15312:2018表1符號和單位(續(xù))符號含義單位D軸承外徑D1推力調(diào)心滾子軸承座圈內(nèi)徑d軸承內(nèi)徑dm軸承平均直徑dm=0.5×(D+d)d1推力調(diào)心滾子軸承軸圈外徑f0r參照條件下與載荷無關(guān)的摩擦力矩的系數(shù)1f1r參照條件下與載荷有關(guān)的摩擦力矩的系數(shù)1M0與載荷無關(guān)的摩擦力矩N·mmM0r在參照條件及額定熱轉(zhuǎn)速nθr下與載荷無關(guān)的摩擦力矩N·mmM1與載荷有關(guān)的摩擦力矩N·mmM1r在參照條件及額定熱轉(zhuǎn)速nθr下與載荷有關(guān)的摩擦力矩N·mmNr在參照條件及額定熱轉(zhuǎn)速nθr下軸承功率損耗Wnθr額定熱轉(zhuǎn)速min-1P1r參照載荷Nqr參照熱流密度W/mm2T圓錐滾子軸承總寬度νr在參照條件(滾動軸承的參照溫度θr)下潤滑劑的運動黏度mm2/sα接觸角(°)θAr參照環(huán)境溫度℃θr參照溫度℃Φr參照熱流量W5參照條件5.1總則本文件的參照條件主要基于最常用類型和尺寸的軸承的工作條件。5.2確定摩擦發(fā)熱的參照條件5.2.1參照溫度5.2.2參照載荷接觸角0°≤α≤45°的向心軸承徑向基本額定靜載荷C0r的5%作為純徑向載荷。對于單列角接觸軸承,參照載荷系指軸承套圈之間彼此產(chǎn)生純徑向位移的載荷的徑向分量。4GB/T24609—2023/ISO15312:2018Pr=0.05×C0r接觸角45°<α≤90°的推力滾子軸承軸向基本額定靜載荷C0a的2%作為中心軸向載荷。Pr=0.02×C0a5.2.3潤滑潤滑劑θr=70℃時,不含EP添加劑的礦物油,具有以下運動黏度νr:νr潤滑方式采用油浴潤滑,潤滑油位達到最低位滾動體的中心。5.2.4其他參照條件軸承特性尺寸范圍內(nèi)徑不大于1000mm的標準類型軸承內(nèi)部游隙符合ISO5753-1中“N”組的規(guī)定密封不包括接觸式密封雙列向心軸承和雙向推力軸承假設為對稱結(jié)構(gòu)滾動體直接在軸上或軸承座內(nèi)假定軸或軸承座的滾動表面在各方面均與其所代替的軸承套圈運轉(zhuǎn)的滾動軸承或墊圈的滾道表面相當軸承的安裝配置軸承旋轉(zhuǎn)軸線水平注:對于推力圓柱滾子軸承和推力滾針軸承,注意要向上部的滾動體供油。外圈或座圈靜止組配角接觸軸承工作游隙為零5.3確定散熱量的參照條件5.3.1散熱參照表面面積以下表面面積定義為散熱參照表面面積Ar。a)對于向心軸承(圓錐滾子軸承除外),見圖1和公式(1)。5GB/T24609—2023/ISO15312:2018圖1向心軸承(圓錐滾子軸承除外)Ar=π×B(D+d)…………(1)b)對于圓錐滾子軸承,見圖2和公式(2)。注:計算時采用軸承的總寬度而不采用單個套圈的寬度,這樣計算的結(jié)果更接近于經(jīng)驗數(shù)據(jù)。圖2圓錐滾子軸承Ar=π×T(d+D)…………(2)c)對于推力圓柱滾子軸承和推力滾針軸承,見圖3和公式(3)。圖3推力圓柱滾子軸承和推力滾針軸承Ar=0.5×π(D2-d2)…………(3)d)對于推力調(diào)心滾子軸承,見圖4和公式(4)。6GB/T24609—2023/ISO15312:2018圖4推力調(diào)心滾子軸承Ar=0.25×π(D2+d12-D12-d2) (4)5.3.2參照熱流密度參照熱流密度qr定義為:…………(5)對于正常應用的場合,溫差(θr-θAr)在50向心軸承(見圖5中的曲線1)—當Ar≤50000mm2時2時℃時,假設熱流密度qr值如下:推力軸承(見圖5中的曲線2)—當Ar≤50000mm2時2時標引說明:X—散熱參照表面面積,Ar,mm2;Y—參照熱流密度,qr,W/mm2;1—向心軸承;2—推力軸承。圖5與向心軸承和推力軸承相關(guān)的曲線7GB/T24609—2023/ISO15312:20186額定熱轉(zhuǎn)速的計算方法額定熱轉(zhuǎn)速的計算是基于參照條件下軸承系統(tǒng)的能量平衡,即在參照條件下和額定熱轉(zhuǎn)速下,軸承所產(chǎn)生的摩擦熱等于軸承所散發(fā)的熱流量:Nr=Φr (6)在參照條件及額定熱轉(zhuǎn)速下軸承的摩擦熱計算如下:…………(7)M0r=10-7×f0r(νr×nθr)2/3×dm3 (8)M1r=f1r×P1r×dm (9)在參照條件下,軸承的散熱量根據(jù)參照熱流密度qr和散熱參照表面面積Ar計算:Φr=qr×Ar (10)由摩擦熱公式(7)、公式(8)、公式(9)和散熱量公式(10)可得出額定熱轉(zhuǎn)速nθr的計算公式:[10-7×f0r(νr×nθr)2/3×dm3+f1r×P1r×dm]=qr×Ar…………(11)額定熱轉(zhuǎn)速nθr通過迭代法,由公式(11)確定。8GB/T24609—2023/ISO15312:2018附錄A(資料性)系數(shù)f0r和f1r表A.1中列出了非接觸式密封的各類軸承按公式(11)計算額定熱轉(zhuǎn)速nθr時所需的系數(shù)f0r和f1r值。這些系數(shù)不僅是對文獻中經(jīng)驗數(shù)值分析的結(jié)果,也是大量試驗研究的結(jié)果。盡管系數(shù)f0r和f1r的值本質(zhì)上是離散的,但表A.1中給出的是無公差的平均值,這樣使得計算統(tǒng)一的額定熱轉(zhuǎn)速成為可能。系數(shù)f0r和f1r取決于軸承的類型。表A.1中表示的尺寸系列規(guī)定在ISO15和ISO104中。表A.1系數(shù)f0r和f1r軸承類型尺寸系列f0rf1r軸承類型尺寸系列f0rf1r單列深溝球軸承1828381.71.71.70.000100.000100.00010四點接觸球軸承0203230.000370.000371939001.71.71.70.000150.000150.000151002031.722.30.000150.000200.00020有保持架的單列圓柱滾子軸承1002222230.000200.000300.00040042.30.000200323042420.000350.000400.00040調(diào)心球軸承022203232.533.540.000080.000080.000080.00008單列角接觸球軸承22°<α≤45°0203230.000250.00035單列滿裝圓柱滾子軸承1829305670.000550.000550.0005522238120.000550.00055雙列或配對單列角接觸球軸承3233570.000350.00035雙列滿裝圓柱滾子軸承484950911130.000550.000550.000559GB/T24609—2023/ISO15312:2018表A.1系數(shù)f0r和f1r(續(xù))軸承類型尺寸系列f0rf1r軸承類型尺寸系列f0rf1r滾針軸承4850.00050推力圓柱滾子軸承1130.00150495.50.000501240.0015069100.00050調(diào)心滾子軸承394.50.00017推力滾針軸承a50.00150304.50.00017406.50.00027315.50.000274170.000492240.00019推力調(diào)心滾子軸承923.70.000303260.00036033.50.00019934.50.00040234.50.000309450.00050圓錐滾子軸承0230.000400330.00040修正結(jié)構(gòu)推力調(diào)心滾子軸承(優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu))922.50.000233030.000402930.000402030.00040224.50.000409330.00030234.50.00040943.30.00033134.50.00040314.50.00040324.50.00040a推力滾針軸承的尺寸系列見ISO3031。10GB/T24609—2023/ISO15312:2018附錄B(資料性)注釋說明軸承的最大許用轉(zhuǎn)速受到各種不同限制判據(jù)的限制,例如許用溫度(最常見的一種限制準則)、考慮離心力時確保充足的潤滑、避免任何軸承零件的斷裂、滾動運動學、振動、噪聲的產(chǎn)生以及軸承密封唇的運轉(zhuǎn)速度等等。在本文件中,將軸承溫度作為限制準則來判定軸承的轉(zhuǎn)速能力。轉(zhuǎn)速能力可以表示為額定熱轉(zhuǎn)速,采用統(tǒng)一的參照條件進行計算。額定熱轉(zhuǎn)速或許與某些軸承制造廠家迄今所出版的樣本中所列值有明顯的差異,這是由于本文件中所選擇的參照條件可能與這些軸承制造廠家的不同。軸承的摩擦損耗轉(zhuǎn)換為熱能,從而導致軸承溫度升高直至由摩擦產(chǎn)生的熱量與軸承散發(fā)的熱量達到平衡。與載荷無關(guān)的摩擦力矩M0考慮了軸承的黏滯摩擦,取決于滾動軸承的類型、尺寸(軸承的平均直徑)、速度以及潤滑條件的影響。潤滑條件包括潤滑方式、潤滑劑類型、運動黏度和潤滑劑注入量等等。與載荷有關(guān)的摩擦力矩M1考慮了機械摩擦,取決于軸承類型、尺寸(軸承的平均直徑)以及載荷的大小及方向。實際的熱流密度可以與本文件假設值有所不同,這取決于與散熱性有關(guān)的各種摩擦阻力;軸承座