ISO 16281:2025
(Main)Rolling bearings — Methods for calculating the modified reference rating life for universally loaded rolling bearings
Rolling bearings — Methods for calculating the modified reference rating life for universally loaded rolling bearings
This document defines the calculation of the modified reference rating life taking into consideration lubrication, contamination, and fatigue load limit of the bearing material, as well as tilting or misalignment, operating clearance of the bearing and internal load distribution on rolling elements. The calculation method provided in this document covers influencing parameters additional to those described in ISO 281. The general directions and limitations given in ISO 281 apply to this document. The calculation methods pertain to the fatigue life of the bearings. Other mechanisms of failure, like wear or microspalling (gray-staining), lie outside the scope of this document. This document applies to single- and multi-row radial and thrust ball bearings, subjected to radial and axial load and with radial clearance and tilt taken into account. It also applies to single- and multi-row radial and thrust roller bearings, subjected to radial and axial load and with radial clearance, edge stress and tilt taken into account. References to methods for the analysis of the internal load distribution under general load are given. The calculation of load distribution and basic reference rating life is also applicable to hybrid bearings, using the dynamic load ratings per ISO 20056-1[2]. The calculation of the modified reference rating life is not applicable to hybrid bearings.
Roulements — Méthodes de calcul de la durée nominale de référence corrigée pour les roulements chargés universellement
Le présent document définit le calcul de la durée nominale de référence corrigée, en tenant compte de la lubrification, de la pollution et de la limite de charge de fatigue du matériau du roulement, ainsi que de l’angle d’inclinaison ou du défaut d’alignement, du jeu de fonctionnement du roulement et de la répartition de la charge interne sur les éléments roulants. La méthode de calcul figurant dans le présent document couvre des paramètres d’influence supplémentaires par rapport à ceux décrits dans l’ISO 281. Les préconisations générales et limites données dans l’ISO 281 s’appliquent au présent document. Les méthodes de calcul portent sur la durée de vie en fatigue des roulements. D’autres mécanismes de défaillance, tels que l’usure ou le micro-écaillage (décoloration grise), sont hors du domaine d’application du présent document. Le présent document s’applique aux roulements radiaux et aux butées à billes à une rangée et à plusieurs rangées, soumis à une charge radiale et axiale avec prise en compte de leur jeu radial et de leur angle d’inclinaison. Il s’applique également aux roulements radiaux et aux butées à rouleaux à une rangée et à plusieurs rangées, soumis à une charge radiale et axiale avec prise en compte de leur jeu radial, de la surpression due aux effets de bord et de leur angle d’inclinaison. Des références aux méthodes d’analyse de la répartition de la charge interne, sous une charge générale, sont fournies. Le calcul de la répartition de charge et de la durée nominale de référence de base est aussi applicable aux roulements hybrides, en utilisant les charges dynamiques de base selon l’ISO 20056-1[2]. Le calcul de la durée nominale de référence corrigée n’est pas applicable aux roulements hybrides.
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ISO 16281
First edition
Rolling bearings — Methods for
2025-01
calculating the modified reference
rating life for universally loaded
rolling bearings
Roulements — Méthodes de calcul de la durée nominale de
référence corrigée pour les roulements chargés universellement
Reference number
© ISO 2025
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Rating life analysis . 6
5.1 General .6
5.2 Ball bearings .7
5.2.1 Rolling element load for the basic dynamic load rating .7
5.2.2 Dynamic equivalent rolling element load .8
5.2.3 Basic reference rating life.8
5.2.4 Dynamic equivalent reference load .9
5.2.5 Modified reference rating life .9
5.3 Roller bearings .10
5.3.1 General .10
5.3.2 Rolling element load for the basic dynamic load rating .10
5.3.3 Basic dynamic load rating of a bearing lamina . 12
5.3.4 Concentration of edge stress . 12
5.3.5 Dynamic equivalent load on a lamina. 13
5.3.6 Basic reference rating life. 13
5.3.7 Dynamic equivalent reference load of a bearing lamina .14
5.3.8 Modified reference rating life .14
6 Elastic deflection of point- and line contact.15
6.1 General . 15
6.2 Elastic deflection of point contact .16
6.3 Elastic deflection of line contact . .16
6.3.1 General .16
6.3.2 Cylindrical rollers .17
6.3.3 Tapered rollers .17
6.3.4 Rollers of spherical roller bearings .18
Annex A (informative) Calculation of the bearing internal load distribution .20
Annex B (informative) Reference geometries .28
Annex C (informative) Consideration of edge stress for roller bearings .31
Annex D (informative) Life modification factor, a , contamination factor, e , and fatigue load
ISO C
limit, C , and dynamic load ratings .33
u
Annex E (informative) Calculation of Hertzian parameters for point contact .34
Annex F (informative) Discontinuities in load ratings and rating life results.35
Bibliography .36
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 4, Rolling bearings, Subcommittee SC 8, Load
ratings and life.
This first edition of ISO 16281 cancels and replaces the first edition of ISO/TS 16281:2008, which has been
technically revised. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO/TS 16281:2008/Cor 1:2009.
The main changes are as follows:
— the coordinate system used in drawings and derivation of formulae has been changed to a right-handed
coordinate system;
— the calculation of load distribution of cylindrical and tapered bearings has been described in greater
detail and provisions for the calculation of load distribution and rating life of spherical roller bearings
have been added;
— additional formulae have been given for the calculation of load distribution of hybrid bearings;
— reference geometries and the description of static equilibrium calculation for different bearing types
have been moved to an informative annex.
This document is intended to be used in conjunction with ISO 281.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Since publication of the first edition of ISO 281:1990, additional knowledge has been gained regarding the
influence on bearing life of contamination, lubrication, internal stresses from mounting, stresses from
hardening, fatigue load limit of the material etc. It is therefore now possible to consider factors that have
influence on bearing life in a more complete way in the life calculation.
ISO 281 provides a method to put into practice this new knowledge in a consistent way when the modified
rating life of a bearing is calculated. However, the calculation method given in ISO 281 cannot consider
the influence on life of tilted or misaligned bearings and the influence on life of bearing clearance during
operation. ISO/TS 16281:2008 already describes an advanced calculation method, which makes it possible
to consider these influences, and in addition provides the most accurate method for estimating the influence
of contamination and other factors.
In addition to the content of ISO/TS 16281:2008, this document also addresses the analysis of hybrid
bearings with rolling elements made of silicon nitride.
The primary purpose of this document is to provide a unified and manufacturer-independent advanced
calculation method that allows for the consideration of actual operating conditions, thus enabling the end
user to compare different bearing solutions on the same calculation basis. It is also intended to serve as a
[1]
manufacturer-independent neutral basis for certification purposes, e.g. as required per IEC 61400-4 for
bearings in wind turbine gearboxes.
This document is intended to be used for computer programs and together with ISO 281 covers the
information needed for life calculations. For accurate life calculations under the operating conditions
specified above, this document or advanced computer calculations should be used for determining the
dynamic equivalent reference load under different loading conditions.
This document is not intended to supersede other advanced bearing analysis methods that are currently
used in the design process as the primary tool for bearing design and selection.
v
International Standard ISO 16281:2025(en)
Rolling bearings — Methods for calculating the modified
reference rating life for universally loaded rolling bearings
1 Scope
This document defines the calculation of the modified reference rating life taking into consideration
lubrication, contamination, and fatigue load limit of the bearing material, as well as tilting or misalignment,
operating clearance of the bearing and internal load distribution on rolling elements. The calculation method
provided in this document covers influencing parameters additional to those
...
Norme
internationale
ISO 16281
Première édition
Roulements — Méthodes de calcul
2025-01
de la durée nominale de référence
corrigée pour les roulements
chargés universellement
Rolling bearings — Methods for calculating the modified
reference rating life for universally loaded rolling bearings
Numéro de référence
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Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Analyse de la durée nominale . . 7
5.1 Généralités .7
5.2 Roulements à billes .7
5.2.1 Charge sur l’élément roulant pour la charge dynamique de base.7
5.2.2 Charge dynamique équivalente sur l’élément roulant .8
5.2.3 Durée nominale de référence de base .9
5.2.4 Charge dynamique équivalente de référence .10
5.2.5 Durée nominale de référence corrigée .10
5.3 Roulements à rouleaux .11
5.3.1 Généralités .11
5.3.2 Charge sur l’élément roulant pour la charge dynamique de base.11
5.3.3 Charge dynamique de base d’une tranche de roulement . 12
5.3.4 Surpression due aux effets de bord . 13
5.3.5 Charge dynamique équivalente sur une tranche . 13
5.3.6 Durée nominale de référence de base .14
5.3.7 Charge dynamique équivalente de référence sur une tranche de roulement .14
5.3.8 Durée nominale de référence corrigée . 15
6 Enfoncement du contact ponctuel et du contact linéaire .16
6.1 Généralités .16
6.2 Enfoncement d’un contact ponctuel .16
6.3 Enfoncement du contact linéaire . .17
6.3.1 Généralités .17
6.3.2 Rouleaux cylindriques .18
6.3.3 Rouleaux coniques .18
6.3.4 Rouleaux des roulements à rotule sur rouleaux .19
Annexe A (informative) Calcul de la répartition de la charge interne du roulement .21
Annexe B (informative) Géométries de référence .29
Annexe C (informative) Prise en considération de la surpression due aux effets de bord pour
les roulements à rouleaux .32
Annexe D (informative) Facteur de correction de durée, a , facteur de pollution, e , limite de
ISO C
charge de fatigue, C , et charges dynamiques de base .34
u
Annexe E (informative) Calcul des paramètres hertziens pour un contact ponctuel .35
Annexe F (informative) Discontinuités des charges de base et des résultats de la durée
nominale .36
Bibliographie .37
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 4, Roulements, sous-comité SC 8, Charges
de base et durée.
Cette première édition de l’ISO 16281 annule et remplace la première édition de
l’ISO/TS 16281:2008, qui a fait l’objet d’une révision technique. Elle incorpore également le Rectificatif
technique ISO/TS 16281:2008/Cor 1:2009.
Les principales modifications sont les suivantes:
— le système de coordonnées utilisé dans les dessins et pour la détermination des formules a été modifié
pour adopter un système de coordonnées fondé sur la règle de la main droite;
— le calcul de la répartition de charge des roulements cylindriques et coniques a été décrit plus en détail
et des dispositions pour le calcul de la répartition de charge et de la durée nominale des roulements à
rotule sur rouleaux ont été ajoutées;
— des formules additionnelles ont été fournies pour le calcul de la répartition de charge des roulements
hybrides;
— les géométries de référence et la description du calcul de l’équilibre statique pour différents types de
roulements ont été déplacées dans une annexe informative.
Le présent document est destiné à être utilisé conjointement avec l’ISO 281.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Depuis la publication de la première édition de l’ISO 281:1990, des connaissances supplémentaires ont été
acquises en ce qui concerne l’influence sur la durée du roulement de la pollution, de la lubrification, des
contraintes internes dues au montage, des contraintes dues à la trempe, de la limite de charge de fatigue du
matériau, etc. Il est donc maintenant possible de prendre en compte de façon plus complète les facteurs qui
ont une incidence sur la durée de vie d’un roulement dans le calcul de cette durée de vie.
L’ISO 281 fournit une méthode permettant de mettre en pratique ces nouvelles connaissances de manière
cohérente lors du calcul de la durée nominale corrigée d’un roulement. Toutefois, la méthode de calcul
donnée dans l’ISO 281 ne peut prendre en compte l’influence sur la durée de vie des roulements inclinés
ou présentant un défaut d’alignement ainsi que l’influence sur la durée de vie du jeu du roulement en
fonctionnement. L’ISO/TS 16281:2008 décrit déjà une méthode avancée de calcul qui permet de tenir compte
de ces influences et fournit en plus la méthode la plus précise pour estimer l’influence de la pollution et
d’autres facteurs.
En plus du contenu de l’ISO/TS 16281:2008, le présent document traite aussi de l’analyse des roulements
hybrides avec des éléments roulants en nitrure de silicium.
Le présent document a pour principal objectif de fournir une méthode avancée de calcul unifiée et
indépendante du fabricant permettant de tenir compte des conditions de fonctionnement réelles et donnant
ainsi la possibilité à l’utilisateur final de comparer différentes solutions de roulement sur la même base
de calcul. Il est aussi destiné à servir de base neutre indépendante du fabricant pour les besoins de la
[1]
certification, par exemple comme cela est exigé dans l’IEC 61400-4 pour les roulements dans les turbines
éoliennes.
Le présent document est principalement destiné à être utilisé pour les programmes informatiques et, associé
à l’ISO 281, il couvre les informations nécessaires pour les calculs de la durée de vie. Pour obtenir des calculs
de durée précis dans les conditions de fonctionnement spécifiées ci-dessus, il convient d’utiliser soit le
présent document soit des calculs informatiques avancés, pour déterminer la charge dynamique
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.