ISO/TR 1281-2:2008
(Main)Rolling bearings — Explanatory notes on ISO 281 — Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach to fatigue stresses
Rolling bearings — Explanatory notes on ISO 281 — Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach to fatigue stresses
ISO 281:2007 introduced a life modification factor, aISO, based on a systems approach to life calculation, in addition to the life modification factor, a1.These factors are applied in the modified rating life equation, Lnm = a1aISOL10. The modification factor for reliability, a1, for a range of reliability values, is given in ISO 281:2007 as well as the method for evaluating the modification factor for systems approach, aISO. L10 is the basic rating life. ISO/TR 1281-2:2008 gives supplementary background information regarding the derivation of a1 and aISO.
Wälzlager - Erläuternde Anmerkungen zur ISO 281 - Teil 2: Berechnung der erweiterten modifizierten Lebensdauer, basierend auf dem Ansatz der Ermüdungsspannung
Roulements — Notes explicatives sur l'ISO 281 — Partie 2: Calcul modifié de la durée nominale de base fondé sur une approche système de la fatigue
L'ISO 281:2007 introduisait un facteur de correction de durée de vie, aISO, fondé sur une approche systémique du calcul de la durée de vie en complément au facteur de correction de fiabilité, a1. Ces facteurs sont appliqués à l'équation de durée de vie nominale modifiée, Lnm = a1aISOL10. Le facteur de correction de fiabilité, a1, pour une gamme de valeurs de fiabilité est donné dans l'ISO 281:2007, ainsi que la méthode d'évaluation du facteur de correction pour l'approche systémique, aISO. L10 est la durée nominale de base. L'ISO/TR 1281:2008 fournit la documentation de base supplémentaire concernant l'évaluation de a1 et de aISO.
Kotalni ležaji - Pojasnilo k standardu ISO 281 - 2. del: Modificirana doba trajanja, izračunana na osnovi utrujenostnih napetosti
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-junij-2009
.RWDOQLOHåDML3RMDVQLORNVWDQGDUGX,62GHO 0RGLILFLUDQDGREDWUDMDQMD
L]UDþXQDQDQDRVQRYLXWUXMHQRVWQLKQDSHWRVWL
Rolling bearings - Explanatory notes on ISO 281 - Part 2: Modified rating life calculation,
based on a systems approach to fatigue stresses
Wälzlager - Erläuternde Anmerkungen zur ISO 281 - Teil 2: Berechnung der erweiterten
modifizierten Lebensdauer, basierend auf dem Ansatz der Ermüdungsspannung
Roulements - Notes explicatives sur l'ISO 281 - Partie 2: Calcul modifié de la durée
nominale de base fondé sur une approche système du travail de fatigue
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO/TR 1281-2:2008
ICS:
21.100.20 Kotalni ležaji Rolling bearings
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 1281-2
First edition
2008-12-01
Rolling bearings — Explanatory notes on
ISO 281 —
Part 2:
Modified rating life calculation, based on
a systems approach to fatigue stresses
Roulements — Notes explicatives sur l'ISO 281 —
Partie 2: Calcul modifié de la durée nominale de base fondé sur une
approche système du travail de fatigue
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Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Symbols . 1
4 Life modification factor for reliability, a . 3
4.1 General. 3
4.2 Derivation of the life modification factor for reliability. 3
5 Background to the life modification factor, a . 7
ISO
5.1 General. 7
5.2 The lubrication factor, η . 7
b
5.3 The contamination factor, η . 10
c
5.4 Experimental results. 14
5.5 Conclusions . 18
5.6 Practical application of the contamination factor according to Reference [5],
Equation (19.a) . 19
5.7 Difference between the life modification factors in Reference [5] and ISO 281. 26
[3]
6 Background to the ranges of ISO 4406 cleanliness codes used in ISO 281, Clauses A.4
and A.5 . 26
6.1 General. 26
6.2 On-line filtered oil . 28
6.3 Oil bath. 28
6.4 Contamination factor for oil mist lubrication.28
7 Influence of wear. 29
7.1 General definition . 29
7.2 Abrasive wear. 29
7.3 Mild wear. 29
7.4 Influence of wear on fatigue life . 29
7.5 Wear with little influence on fatigue life . 30
7.6 Adhesive wear. 30
8 Influence of a corrosive environment on rolling bearing life. 32
8.1 General. 32
8.2 Life reduction by hydrogen . 32
8.3 Corrosion. 34
9 Fatigue load limit of a complete rolling bearing. 37
9.1 Influence of bearing size. 37
9.2 Relationship fatigue load limit divided by basic static load rating for calculating
the fatigue load limit for roller bearings. 39
10 Influence of hoop stress, temperature and particle hardness on bearing life . 41
10.1 Hoop stress . 41
10.2 Temperature . 41
10.3 Hardness of contaminant particles. 41
11 Relationship between κ and Λ. 42
11.1 The viscosity ratio, κ . 42
11.2 The ratio of oil film thickness to composite surface roughness, Λ. 42
11.3 Theoretical calculation of Λ. 42
Bibliography . 46
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In exceptional circumstances, when a technical committee has collected data of a different kind from that
which is normally published as an International Standard (“state of the art”, for example), it may decide by a
simple majority vote of its participating members to publish a Technical Report. A Technical Report is entirely
informative in nature and does not have to be reviewed until the data it provides are considered to be no
longer valid or useful.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TR 1281-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 4, Rolling bearings, Subcommittee SC 8, Load
ratings and life.
This first edition of ISO/TR 1281-2, together with the first edition of ISO/TR 1281-1, cancels and replaces the
first edition of ISO/TR 8646:1985, which has been technically revised.
ISO/TR 1281 consists of the following parts, under the general title Rolling bearings — Explanatory notes on
ISO 281:
⎯ Part 1: Basic dynamic load rating and basic rating life
⎯ Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach of fatigue stresses
iv © ISO 2008 – All rights reserved
Introduction
[25]
Since the publication of ISO 281:1990 , more knowledge has been gained regarding the influence on
bearing life of contamination, lubrication, fatigue load limit of the material, internal stresses from mounting,
stresses from hardening, etc. It is therefore now possible to take into consideration factors influencing the
fatigue load in a more complete way.
Practical implementation of this was first presented in ISO 281:1990/Amd.2:2000, which specified how new
additional knowledge could be put into practice in a consistent way in the life equation. The disadvantage was,
however, that the influence of contamination and lubrication was presented only in a general fashion.
ISO 281:2007 incorporates this amendment, and specifies a practical method of considering the influence on
bearing life of lubrication condition, contaminated lubricant and fatigue load of bearing material.
In this part of ISO/TR 1281, background information used in the preparation of ISO 281:2007 is assembled for
the information of its users, and to ensure its availability when ISO 281 is revised.
For many years the use of basic rating life, L , as a criterion of bearing performance has proved satisfactory.
This life is associated with 90 % reliability, with commonly used high quality material, good manufacturing
quality, and with conventional operating conditions.
However, for many applications, it has become desirable to calculate the life for a different level of reliability
and/or for a more accurate life calculation under specified lubrication and contamination conditions. With
modern high quality bearing steel, it has been found that, under favourable operating conditions and below a
certain Hertzian rolling element contact stress, very long bearing lives, compared with the L life, can be
obtained if the fatigue limit of the bearing steel is not exceeded. On the other hand, bearing lives shorter than
the L life can be obtained under unfavourable operating conditions.
A systems approach to fatigue life calculation has been used in ISO 281:2007. With such a method, the
influence on the life of the system due to variation and interaction of interdependent factors is considered by
referring all influences to the additional stress they give rise to in the rolling element co
...
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 1281-2
First edition
2008-12-01
Rolling bearings — Explanatory notes on
ISO 281 —
Part 2:
Modified rating life calculation, based on
a systems approach to fatigue stresses
Roulements — Notes explicatives sur l'ISO 281 —
Partie 2: Calcul modifié de la durée nominale de base fondé sur une
approche système du travail de fatigue
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Symbols . 1
4 Life modification factor for reliability, a . 3
4.1 General. 3
4.2 Derivation of the life modification factor for reliability. 3
5 Background to the life modification factor, a . 7
ISO
5.1 General. 7
5.2 The lubrication factor, η . 7
b
5.3 The contamination factor, η . 10
c
5.4 Experimental results. 14
5.5 Conclusions . 18
5.6 Practical application of the contamination factor according to Reference [5],
Equation (19.a) . 19
5.7 Difference between the life modification factors in Reference [5] and ISO 281. 26
[3]
6 Background to the ranges of ISO 4406 cleanliness codes used in ISO 281, Clauses A.4
and A.5 . 26
6.1 General. 26
6.2 On-line filtered oil . 28
6.3 Oil bath. 28
6.4 Contamination factor for oil mist lubrication.28
7 Influence of wear. 29
7.1 General definition . 29
7.2 Abrasive wear. 29
7.3 Mild wear. 29
7.4 Influence of wear on fatigue life . 29
7.5 Wear with little influence on fatigue life . 30
7.6 Adhesive wear. 30
8 Influence of a corrosive environment on rolling bearing life. 32
8.1 General. 32
8.2 Life reduction by hydrogen . 32
8.3 Corrosion. 34
9 Fatigue load limit of a complete rolling bearing. 37
9.1 Influence of bearing size. 37
9.2 Relationship fatigue load limit divided by basic static load rating for calculating
the fatigue load limit for roller bearings. 39
10 Influence of hoop stress, temperature and particle hardness on bearing life . 41
10.1 Hoop stress . 41
10.2 Temperature . 41
10.3 Hardness of contaminant particles. 41
11 Relationship between κ and Λ. 42
11.1 The viscosity ratio, κ . 42
11.2 The ratio of oil film thickness to composite surface roughness, Λ. 42
11.3 Theoretical calculation of Λ. 42
Bibliography . 46
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In exceptional circumstances, when a technical committee has collected data of a different kind from that
which is normally published as an International Standard (“state of the art”, for example), it may decide by a
simple majority vote of its participating members to publish a Technical Report. A Technical Report is entirely
informative in nature and does not have to be reviewed until the data it provides are considered to be no
longer valid or useful.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TR 1281-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 4, Rolling bearings, Subcommittee SC 8, Load
ratings and life.
This first edition of ISO/TR 1281-2, together with the first edition of ISO/TR 1281-1, cancels and replaces the
first edition of ISO/TR 8646:1985, which has been technically revised.
ISO/TR 1281 consists of the following parts, under the general title Rolling bearings — Explanatory notes on
ISO 281:
⎯ Part 1: Basic dynamic load rating and basic rating life
⎯ Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach of fatigue stresses
iv © ISO 2008 – All rights reserved
Introduction
[25]
Since the publication of ISO 281:1990 , more knowledge has been gained regarding the influence on
bearing life of contamination, lubrication, fatigue load limit of the material, internal stresses from mounting,
stresses from hardening, etc. It is therefore now possible to take into consideration factors influencing the
fatigue load in a more complete way.
Practical implementation of this was first presented in ISO 281:1990/Amd.2:2000, which specified how new
additional knowledge could be put into practice in a consistent way in the life equation. The disadvantage was,
however, that the influence of contamination and lubrication was presented only in a general fashion.
ISO 281:2007 incorporates this amendment, and specifies a practical method of considering the influence on
bearing life of lubrication condition, contaminated lubricant and fatigue load of bearing material.
In this part of ISO/TR 1281, background information used in the preparation of ISO 281:2007 is assembled for
the information of its users, and to ensure its availability when ISO 281 is revised.
For many years the use of basic rating life, L , as a criterion of bearing performance has proved satisfactory.
This life is associated with 90 % reliability, with commonly used high quality material, good manufacturing
quality, and with conventional operating conditions.
However, for many applications, it has become desirable to calculate the life for a different level of reliability
and/or for a more accurate life calculation under specified lubrication and contamination conditions. With
modern high quality bearing steel, it has been found that, under favourable operating conditions and below a
certain Hertzian rolling element contact stress, very long bearing lives, compared with the L life, can be
obtained if the fatigue limit of the bearing steel is not exceeded. On the other hand, bearing lives shorter than
the L life can be obtained under unfavourable operating conditions.
A systems approach to fatigue life calculation has been used in ISO 281:2007. With such a method, the
influence on the life of the system due to variation and interaction of interdependent factors is considered by
referring all influences to the additional stress they give rise to in the rolling element contacts and under the
contact regions.
TECHNICAL REPORT ISO/TR 1281-2:2008(E)
Rolling bearings — Explanatory notes on ISO 281 —
Part 2:
Modified rating life calculation, based on a systems approach to
fatigue stresses
1 Scope
ISO 281:2007 introduced a life modification factor, a , based on a systems approach to life calculation, in
ISO
addition to the life modification factor for reliability, a .These factors are applied in the modified rating life
equation
L =aa L (1)
nm1ISO10
For a range of reliability values, a is given in ISO 281:2007 as well as the method for evaluating the
modification factor for systems approach, a . L is the basic rating life.
ISO 10
This part of ISO/TR 1281 gives supplementary background information regarding the derivation of a and a .
1 ISO
NOTE The derivation of a is primarily based on theory presented in Reference [5], which also deals with the fairly
ISO
complicated theoretical background of the contamination factor, e , and other factors considered when calculating a .
C ISO
2 Normative references
The following refer
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 1281-2
Première édition
2008-12-01
Roulements — Notes explicatives sur
l'ISO 281 —
Partie 2:
Calcul modifié de la durée nominale de
base fondé sur une approche système de
la fatigue
Rolling bearings — Explanatory notes on ISO 281 —
Part 2: Modified rating life calculation, based on a systems approach to
fatigue stresses
Numéro de référence
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Web www.iso.org
Version française parue en 2009
Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. v
Introduction . vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Symboles . 2
4 Facteur de correction de la durée de vie en fonction de la fiabilité, a . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Calcul du facteur de correction de durée de vie en fonction de la fiabilité. 4
5 Préalables au facteur de correction de durée de vie, a . 7
ISO
5.1 Généralités . 7
5.2 Facteur de lubrification, η . 8
b
5.3 Facteur de contamination, η . 11
c
5.4 Résultats expérimentaux . 15
5.5 Conclusions . 19
5.6 Application pratique du facteur de contamination conformément à l'Équation (19.a) de la
Référence [5] . 20
5.7 Différence entre les facteurs de correction de durée de vie dans la Référence [5] et
l'ISO 281 . 26
[3]
6 Contexte relatif aux classes des codes de propreté de l'ISO 4406 utilisées en A.4 et A.5
de l'ISO 281. 26
6.1 Généralités . 26
6.2 Huile filtrée en ligne. 29
6.3 Bain d'huile. 29
6.4 Facteur de contamination pour la lubrification par brouillard d'huile . 29
7 Influence de l'usure . 30
7.1 Définition générale. 30
7.2 Abrasion . 30
7.3 Usure légère . 30
7.4 Influence de l'usure sur la durée de vie en fatigue . 30
7.5 Usure avec légère influence sur la durée de vie en fatigue . 31
7.6 Usure d'adhérence. 32
8 Influence d'un environnement corrosif sur la durée de vie du roulement . 33
8.1 Généralités . 33
8.2 Réduction de la durée de vie par l'hydrogène . 33
8.3 Corrosion. 35
9 Limite de charge de fatigue d'un roulement complet . 38
9.1 Influence de la taille du roulement. 38
9.2 Expression de la limite de charge de fatigue divisée par la charge nominale statique de
base pour calculer la limite de charge de fatigue pour des roulements à rouleaux . 40
10 Influence de la contrainte circonférentielle, de la température et de la dureté des
particules sur la durée de vie des roulements . 42
10.1 Contrainte circonférentielle . 42
10.2 Température . 43
10.3 Dureté des particules de contamination .43
11 Relation entre κ et Λ . 44
11.1 Rapport de viscosité κ. 44
11.2 Rapport entre l'épaisseur du film d'huile et la rugosité de la surface composite, Λ . 44
11.3 Calcul théorique de Λ . 45
Bibliographie . 48
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Exceptionnellement, lorsqu'un comité technique a réuni des données de nature différente de celles qui sont
normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l'état
de la technique par exemple), il peut décider, à la majorité simple de ses membres, de publier un Rapport
technique. Les Rapports techniques sont de nature purement informative et ne doivent pas nécessairement
être révisés avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TR 1281-2 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/TR 1281-2, conjointement avec la première édition de l'ISO/TR 1281-1, annule
et remplace la première édition de l'ISO/TR 8646:1985, qui a fait l'objet d'une révision technique.
L'ISO/TR 1281 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Roulements — Notes
explicatives sur l'ISO 281:
⎯ Partie 1: Charge dynamique de base et durée nominale de base
⎯ Partie 2: Calcul modifié de la durée nominale de base fondé sur une approche système de la fatigue
Introduction
[25]
Depuis la publication de l'ISO 281:1990 , des connaissances supplémentaires ont été acquises en ce qui
concerne l'influence sur la durée de vie des roulements de la contamination, de la lubrification, de la limite de
charge de fatigue du matériau, des contraintes internes dues au montage, des contraintes dues à la trempe,
etc. Il est donc maintenant possible de prendre en compte de façon plus complète les facteurs qui ont une
incidence sur la charge de fatigue.
La méthode de réalisation a été initialement présentée dans l'ISO 281:1990/Amd.2:2000, qui spécifiait
comment mettre en pratique de manière cohérente les nouvelles connaissances complémentaires dans
l'équation de la durée de vie. Cette méthode avait cependant l'inconvénient de ne présenter l'influence de la
contamination et de la lubrification que d'une manière générale. L'ISO 281:2007 incorpore cet amendement et
fournit une méthode pratique permettant de prendre en compte l'influence sur la durée de vie des roulements
de l'état de la lubrification, de la contamination du lubrifiant et de la charge de fatigue du matériau du
roulement.
Dans la présente partie de l'ISO/TR 1281, la documentation de base utilisée lors de la préparation de
l'ISO 281:2007 est rassemblée à titre d'information pour les utilisateurs et pour garantir sa disponibilité lorsque
l'ISO 281 sera révisée.
Pendant de nombreuses années, l'utilisation de la durée nominale de base, L , comme critère de
performance des roulements s‘est révélée satisfaisante. Cette durée de vie est associée à une fiabilité de
90 %, à une haute qualité de matériau communément utilisé, à une bonne qualité de fabrication et à des
conditions de fonctionnement conventionnelles.
Cependant, pour de nombreuses applications, il est devenu souhaitable de calculer la durée de vie pour un
niveau de fiabilité différent et/ou pour un calcul plus précis de la durée de vie dans des conditions de
lubrification et de contamination spécifiées. Avec des aciers modernes et de haute qualité pour roulements, il
a été constaté que, dans des conditions de fonctionnement favorables et au-dessous d'une certaine
contrainte de contact de Hertz, il était possible d'obtenir des durées de vie de roulement très longues, en
comparaison de la durée de vie L , à condition de ne pas dépasser la limite de fatigue de l'acier du
roulement. Par ailleurs, des durées de vie du roulement plus courtes que la durée L peuvent être obtenues
dans des conditions de fonctionnement défavorables.
Une approche systémique du calcul de la durée de vie liée à la fatigue a été utilisée dans l'ISO 281:2007. La
méthode pour le calcul de la durée de vie prend en compte l'influence des variations et des interactions des
facteurs qui conduisent à des surcont
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