滚动轴承故障特征频率的计算

源地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_574d08530100p3pr.html

1.滚动轴承的故障数据来源于美国凯斯西储大学轴承数据中心

数据下载链接：http://www.eecs.case.edu/laboratory/bearing/download_fan.htm

12k Fan End Bearing Fault Data:表示12K采样率下风扇端的故障数据，其中另一段是电机其中

DE—— drive end accelerometer date 驱动端加速度计数据
FE ——fan end  accelerometer date  风扇端加速度计数据
BA——base accelerometer date   基础加速度计数据

也就是在驱动端轴承、风扇端轴承（应该就是非驱动端轴承）、基础上分别用加速度传感器测的数据

这个轴承故障数据对应的轴承信息在下面这个链接里：

http://www.eecs.case.edu/laboratory/bearing/bearing_specs.htm

http://www.eecs.case.edu/laboratory/bearing/fault_specs.htm

信息如下：

注：1 inch约等于25.4 mm

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6205-2RS和6203-2RS都是 深沟球轴承，接触角=90度

轴承转速：1750 转/分

---------------------滚动轴承规格信息-----------------------------------------------------------
驱动端轴承关键信息 6205-2RS

滚珠个数=Inner Ring+Outer Ring=9(个)

轴承节径（Pitch Diameter）=1.537（inch英寸）约等于39.04 mm

滚珠直径（Ball Diameter)=0.3126(inch)7.94mm

 

风扇段轴承关键信息6203-2RS(内17mm*外40mm*装配厚度12mm）
滚珠个数=Inner Ring+Outer Ring=8（个）

轴承节径（Pitch Diameter）=1.122（inch英寸）约等于28.5mm

滚珠直径（Ball Diameter)=0.2656(inch)约6.75mm

%--------------------扰动频率和滚动轴承的规格之间的关系------------------------------------------

Defect frequency 扰动频率（与滚动轴承相关的4个扰动频率有过内圈频率，过外圈频率，保持架频率和球的自旋频率）

Inner Ring(BPI):过内圈频率

Outer Ring(BPO):过外圈频率

Cage Train（FT）:保持架频率

Rolling Element（BS):球的自旋频率

%--------------故障特征频率计算公式--------------------------------------------------------------

r:轴承转速，单位：转/分钟；n：滚珠个数；d:滚动体直径；D:轴承节径；α：滚动体接触角（contact angle）

外圈故障频率=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)

内圈故障频率=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)

滚动体单故障频率=r/60 * 1/2 * D/d *[1-(d/D)^2 * cos^2(α)]

保持架外圈故障频率=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)

 

惊讶的发现故障频率很眼熟，其实

外圈故障频率=转速/60 *Outer Ring(BPO):过外圈频率

内圈故障频率=转速/60 *Inner Ring(BPI):过内圈频率

滚动体单故障频率=转速/60 *(BS):球的自旋频率（注意：美国数据的表格中Rolling Element=2*BS，因此表格中的参数是滚动体双故障频率）

保持架外圈故障频率=转速/60 *cage Train(FT):保持架频率

%-------------实例：驱动端的特征频率

外圈故障=104.56Hz

内圈故障=157.94Hz

滚动体故障=137.48Hz

%-----------------重要说明

1.滚动故障的计算公式是针对球撞击内圈或者外圈情况。如果有疵点的滚球同时撞击内圈和外圈，那么其频率值应该加倍。（这个见参考文章2）

2.由于受各种实际情况如滑动、打滑、磨损、轴承各参数的不紧缺等的影响，我们计算出来的故障特征频率可能与真实值有小范围的差异。（这个见参考文章2）

3.有很多滚动体故障时滚动体故障频率是以偶数倍频出现的。（这个见参考文章3）

参考文章：

1 http://www.chinavib.com/forum-viewthread-tid-90828-extra--ordertype-1.html

2 http://wenku.baidu.com/view/7154d93610661ed9ad51f37e.html

3 http://www.chinavib.com/forum-viewthread-tid-96798-highlight.html