干货分享:滚动轴承故障频率说明计算
- 分类：行业新闻
- 作者：
- 来源：
- 发布时间：2021-02-01 09:50
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【概要描述】一直都想做一期关于滚动轴承故障频率计算的文章，主要由于其公式多而杂，但今日因疫情在家，所以就和大家一起分享一下关于滚动轴承故障频率的计算，我认为本期内容真的很重要而且用处很大，下面进入正题吧！ 新轴承的振动
干货分享:滚动轴承故障频率说明计算
【概要描述】一直都想做一期关于滚动轴承故障频率计算的文章，主要由于其公式多而杂，但今日因疫情在家，所以就和大家一起分享一下关于滚动轴承故障频率的计算，我认为本期内容真的很重要而且用处很大，下面进入正题吧！
新轴承的振动
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一直都想做一期关于滚动轴承故障频率计算的文章，主要由于其公式多而杂，但今日因疫情在家，所以就和大家一起分享一下关于滚动轴承故障频率的计算，我认为本期内容真的很重要而且用处很大，下面进入正题吧！
新轴承的振动
滚动轴承在旋转时，即使是新的轴承也会发生振动，它主要是由下列两种振动组合而成的。第一种是由于轴承滚动元件的不圆度、凹凸不平的粗糙度和波纹度而引起的振动，这种粗糙不平的起伏是随机的，因而所引起的振动也是随机的，但振级极小；第二种是由于外力的激励而引起的轴承某个元件在其固有频率上的振动。对各种轴承元件，其固有频率有一确定范围，可按下式计算求得：
轴承元件的固有频率其可能范围大致在20—60KHz，人们往往利用此段频率作为诊断频带，因为轴承元件的缺陷或其不规则表面在运转中引起的脉冲冲击能激发轴承某个元件以其固有频率振动，从而使故障信号在此频带中得到放大，提高了故障信号的信噪比。
滚动轴承发生缺陷后的振动
由于润滑不良和混入异物等原因，使滚动元件表面劣化，致使滚动表面原来的凹凸不平程度变得更加厉害，这种凹凸不平仍具有随机性。因此，由此而引起的振动也保持其随机性，只是由于凹凸形状的变大，相应的激振力也会增大，由此所产生的振动其振幅也相应增大，如下图所示。
图：轴承振动的时域信号
（a）新轴承的振动波形 （b）表面劣化后的振动波形
当轴承的滚动体表面上产生剥落和裂纹等局部缺陷时，随着轴承的旋转，缺陷部分每当与其他原件表面接触一次，就会产生一个冲击激振力，该冲击具有明显的周期性，这种周期性脉冲振动一旦出现，则说明该轴承的某个元件已经产生了某种缺陷。
轴承内、外圈上出现裂纹或斑痕后，轴承产生振动的波形是不同的，如下图所示。
图：轴承内外圈上出现缺陷后的时域信号
图中（a）为轴承外圈表面产生剥落时的振动时域波形，由于外圈固定不动，其承受的力不变，时域波形呈现出一串等幅的脉冲形状；图中（b）为轴承内圈表面产生剥落时的振动波形。由于内圈随轴旋转，因此承受的压力具有周期性变化，其时域波形呈现出脉冲幅值，受到某一低频信号的调制现象。
由于轴承安装质量不高，对中不良，使得保持架座孔和引导面受到偏载，进而会导致保持架断裂。保持架断裂会产生某一固定频率的振动，其频率大小由其断裂的段数而定。以上的各种故障或缺陷所产生的振动，其频率范围均在0-20KHz内，如轴承出现上述的频率，则在轴承振动的频谱图上可以找出其相应的频率成分，并可进行故障的分析和诊断。频率在60KHz以上的信号属于声发射范围，需要声发射仪来接受其信号，声发射是一种动态发射。当轴承在运行中，由于润滑不足而工作表面产生胶合，或当点蚀继续扩展产生裂纹的时候，都会发生声发射信号。
滚动轴承缺陷的振动特征频率
滚动轴承各元件表面上产生的缺陷，如剥落坑、裂纹或胶合斑痕等，使轴承在运转中产生振动，其振动的特征频率可由下列各对应的公式求得：
式中：N为转速（r/min）；D为轴承的节圆直径；d为滚珠直径；α为接触角；n为滚动体数目
这里需要说明的是：上面计算的各种特征频率都是从理论上推导出来的，而实际轴承的各几何尺寸会有误差，加上轴承安装后的变形，使实际的频率与计算所得的频率会有某些出入，所以在频谱图上寻找各特征频率时，需要在计算的频率值的上下找其近似的值来诊断判断。
另外，上面各特征频率的计算公式都是以一处损伤与一个滚动体接触为前提的，所以在实际使用时，在上述计算公式上还得乘上滚动体数n，下面为大家完整详细介绍滚动轴承故障频率的计算公式（此处公式较多，主要分为轴承外圈是否固定旋转两种情况，同时介绍了一种轴承外圈固定不旋转时的近似快捷算法）。
1.轴承外圈和内圈都旋转时，滚动轴承频率计算：
式中：d为滚动体直径；D为滚动体中心处直径；α为径向方向接触角；n为滚动体数量；No为轴承外圈角速度；Ni为轴承内圈角速度（等同轴转速）
注意：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外圈和内圈都旋转
2.轴承外圈固定不旋转时，滚动轴承频率计算：
式中：d为滚动体直径；D为滚动体中心处直径；α为径向方向接触角；n为滚动体数量；N为轴的转速
注意：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外圈固定不旋转
3.轴承外圈固定不旋转时，滚动轴承频率近似快捷计算：
外圈故障频率：
BPFOr≌0.4N×n
内圈故障频率：
BPFIr≌0.6N×n
保持架故障频率：
FTFr≌0.4N
式中：n为滚动体数量；N为轴的转速
注意：1.滚动轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外圈固定不旋转
以上就是关于滚动轴承故障频率的计算，希望今后在处理轴承问题时会对设备管理工作有帮助，如觉得不错，请关注我，万分感谢！
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