捲軸承故障特徵頻率的計算

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

1.捲軸承的故障資料來源於美國凱斯西儲大學軸承資料中心

資料下載連結：http://www.eecs.case.edu/laboratory/bearing/download_fan.htm

12k Fan End Bearing Fault Data:表示12K採樣率下風扇端的故障資料，其中另一段是電機其中

DE—— drive end accelerometer date 驅動端加速度計資料
FE ——fan end  accelerometer date  風扇端加速度計資料
BA——base accelerometer date   基礎加速度計資料

也就是在驅動端軸承、風扇端軸承（應該就是非驅動端軸承）、基礎上分別用加速度感應器測的資料

這個軸承故障資料對應的軸承資訊在下面這個連結裡：

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

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

資訊如下：

註：1 inch約等於25.4 mm

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6205-2RS和6203-2RS都是 深溝球軸承，接觸角=90度

軸承轉速：1750 轉/分

---------------------捲軸承規格資訊-----------------------------------------------------------
驅動端軸承關鍵資訊 6205-2RS

滾珠個數=Inner Ring+Outer Ring=9(個)

軸承節徑（Pitch Diameter）=1.537（inch英寸）約等於39.04 mm

滾珠直徑（Ball Diameter)=0.3126(inch)7.94mm

 

風扇段軸承關鍵資訊6203-2RS(內17mm*外40mm*裝配厚度12mm）
滾珠個數=Inner Ring+Outer Ring=8（個）

軸承節徑（Pitch Diameter）=1.122（inch英寸）約等於28.5mm

滾珠直徑（Ball Diameter)=0.2656(inch)約6.75mm

%--------------------擾動頻率和捲軸承的規格之間的關係------------------------------------------

Defect frequency 擾動頻率（與捲軸承相關的4個擾動頻率有過內圈頻率，過外圈頻率，保持架頻率和球的自旋頻率）

Inner Ring(BPI):過內圈頻率

Outer Ring(BPO):過外圈頻率

Cage Train（FT）:保持架頻率

Rolling Element（BS):球的自旋頻率

%--------------故障特徵頻率計算公式--------------------------------------------------------------

r:軸承轉速，單位：轉/分鐘；n：滾珠個數；d:滾動體直徑；D:軸承節徑；α：滾動體接觸角（contact angle）

外圈故障頻率=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)

內圈故障頻率=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)

滾動體單故障頻率=r/60 * 1/2 * D/d *[1-(d/D)^2 * cos^2(α)]

保持架外圈故障頻率=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)

 

驚訝的發現故障頻率很眼熟，其實

外圈故障頻率=轉速/60 *Outer Ring(BPO):過外圈頻率

內圈故障頻率=轉速/60 *Inner Ring(BPI):過內圈頻率

滾動體單故障頻率=轉速/60 *(BS):球的自旋頻率（注意：美國資料的表格中Rolling Element=2*BS，因此表格中的參數是滾動體雙故障頻率）

保持架外圈故障頻率=轉速/60 *cage Train(FT):保持架頻率

%-------------執行個體：驅動端的特徵頻率

外圈故障=104.56Hz

內圈故障=157.94Hz

滾動體故障=137.48Hz

%-----------------重要說明

1.滾動故障的計算公式是針對球撞擊內圈或者外圈情況。如果有疵點的滾球同時撞擊內圈和外圈，那麼其頻率值應該加倍。（這個見參考文章2）

2.由於受各種實際情況如滑動、打滑、磨損、軸承各參數的不緊缺等的影響，我們計算出來的故障特徵頻率可能與真實值有小範圍的差異。（這個見參考文章2）

3.有很多滾動體故障時滾動體故障頻率是以偶數倍頻出現的。（這個見參考文章3）

參考文章：

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