如何计算滚动轴承故障频率呢

滚动轴承频谱分析详解对于滚动轴承不能只依赖振动总量来精确评估滚动轴承的状态，也不能完全依赖超声频带测量：振动尖峰能量（Spike Energy）、高频加速度（High FrequencyAcceleration-HFD）、冲击脉冲（Shock Pules－SPM）。

只有将超声测量与振动特征信号分析结合使用才是最好的评定轴承的状态。

滚动轴承一旦产生故障，会产生以下四种类型频率的每一种：随机的超声频率：频率范围5000~60000HZ，测量使用方法：振动尖峰能量、高频加速度、冲击脉冲，这些用于检测轴承的初始故障。

振动尖峰能量烈度图：高频加速度和冲击脉冲的比较烈度表：轴承部件的自振频率：频率范围500~2000HZ，轴承零部件受到冲击时，以它们的自振频率“瞬时扰动”。

在滚动轴承中，滚动元件打击内外环跑道上的缺陷的间断的冲击激起它们的自振频率。

但故障扩展到微观大小时，它们开始激起这些轴承零部件的自振频率，成为“第二个检测症兆”。

故障恶化时，可引起更大的冲击，这些更大的冲击产生更大的自振频率尖峰响应。

磨损严重时，在这些共振附近出现更多频率分量，它们中许多是这些自振频率的1X转速的边带（往往，这些调制尖峰以轴承的故障频率为间隔，而不是1X转速频率的边带）。

轴承自振频率与转速无关，但它们的响应幅值与冲击速度成正比，意味着转速越高，响应幅值也越高。

旋转轴承的故障频率：轴承零部件故障频率与轴承的平均直径-Pa、滚动体直径-Ba、滚动体数目-Nb和接触角-ø有关。

FTF-保持架故障频率、BSF-滚动体故障频率、BPOR-内环故障率、BPIR-外环故障频率。

FTF、BSF、BPOR、BPIR简易计算公式（可参考平台内前期文章介绍）。

轴承故障频率都是转速频率的非整数倍（本人所遇确实如此，但曾看到过一篇文章说正好是转速频率整数倍）。

正常情况下滚动轴承故障频率不应存在，当存在轴承故障频率时，可以说明轴承至少发出初始故障信号。

滚动轴承是一种常见的旋转机械零部件，它承担着重要的转动功能。

在滚动轴承工作过程中，如果遇到内外圈都旋转的故障，就需要对其特征频率进行计算和分析。

本文将介绍滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率计算公式，希望能够为相关领域的研究和实践提供帮助。

一、滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率计算公式1. 滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率公式如下：f = (P/2) * (1 - (d/D)) * (n/60)其中，f为故障特征频率，P为滚动体的数量，d为滚动体直径，D为滚动道直径，n为转速。

2. 在计算滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率时，需要注意以下几点：(1) 滚动体的数量对故障特征频率有影响，一般来说，滚动体数量越多，故障特征频率越高。

(2) 滚动体直径和滚动道直径的比值(d/D)也会影响故障特征频率，当d/D接近1时，故障特征频率较低；当d/D远离1时，故障特征频率较高。

(3) 转速的变化会直接影响到故障特征频率的计算，转速越高，故障特征频率越高。

二、滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率计算实例分析以某型号滚动轴承为例，其内外圈都旋转的故障特征频率计算如下：1. 已知数据：滚动体数量P=14，滚动体直径d=6mm，滚动道直径D=20mm，转速n=1800rpm。

2. 按照公式进行计算：f = (14/2) * (1 - (6/20)) * (1800/60) = 7 * 0.7 * 30 = 1470Hz。

通过以上实例分析可知，滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率为1470Hz。

这个特征频率对于故障诊断和预防具有重要意义，需要在相关实际应用中加以重视。

三、滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率计算公式的应用意义滚动轴承内外圈都旋转的故障特征频率计算公式的应用意义主要体现在以下几个方面：1. 故障诊断和预防：通过计算故障特征频率，可以帮助实现滚动轴承内外圈都旋转故障的诊断和预防工作，及早发现并解决故障问题，提高设备的可靠性和稳定性。

轴承滚动体故障频率计算公式引言：轴承是工业设备中常见的零部件之一，用于支撑和定位旋转机构的轴承件。

在使用过程中，由于各种原因，轴承滚动体可能会出现故障，导致设备性能下降甚至无法正常工作。

为了预测轴承滚动体的故障情况，工程师们提出了轴承滚动体故障频率计算公式。

本文将介绍该公式的计算方法和应用。

一、轴承滚动体故障频率计算公式的定义轴承滚动体故障频率是指单位时间内轴承滚动体发生故障的次数。

轴承滚动体故障频率计算公式是根据轴承滚动体的几何参数和工作条件来计算的，其表达式如下：F = (Z * n * d) / (2 * 10^6)其中，F为轴承滚动体故障频率（次/小时）；Z为轴承滚动体的数量；n为轴承滚动体的旋转速度（rpm）；d为轴承滚动体的直径（mm）。

二、轴承滚动体故障频率计算公式的应用轴承滚动体故障频率计算公式可以用于评估轴承滚动体的寿命和故障情况，为轴承的设计和维护提供参考依据。

具体应用如下：1. 寿命评估：根据轴承滚动体故障频率计算公式，可以计算出单位时间内轴承滚动体发生故障的次数。

通过与轴承的额定寿命进行比较，可以评估轴承的使用寿命是否满足要求。

如果轴承滚动体故障频率较大，说明轴承的使用寿命较短，需要考虑更换或维修轴承。

2. 设备维护：根据轴承滚动体故障频率计算公式，可以预测轴承滚动体的故障情况，及时进行设备维护。

当轴承滚动体故障频率超过一定阈值时，说明轴承存在故障的风险，需要进行维护。

通过定期监测轴承滚动体故障频率，可以制定合理的维护计划，提高设备的可靠性和稳定性。

3. 轴承设计：轴承滚动体故障频率计算公式可以作为轴承设计的参考依据。

在轴承设计过程中，可以通过调整轴承滚动体的数量、直径和旋转速度等参数，来控制轴承滚动体故障频率。

通过合理设计，可以提高轴承的使用寿命，降低故障频率，提高设备的可靠性。

结论：轴承滚动体故障频率计算公式是一种重要的工程计算方法，可以用于评估轴承寿命、设备维护和轴承设计。

第二组实验轴承故障数据：数据打开后应采用X105_DE_time作为分析数据，其他可作为参考，转速1797rpm轴承型号：6205-2RS JEM SKF, 深沟球轴承采样频率：12k Hz1、确定轴承各项参数并计算各部件的故障特征频率通过以上原始数据可知次轴承的参数为：轴承转速r=1797r/min；滚珠个数n=9；滚动体直径d=；轴承节径D=39mm；：滚动体接触角α=0由以上数据计算滚动轴承不同部件故障的特征频率为：外圈故障频率f1=r/60 * 1/2 * n(1-d/D *cosα)=内圈故障频率f2=r/60 * 1/2 * n(1+d/D *cosα)=滚动体故障频率f3=r/60*1/2*D/d*[1-(d/D)^2* cos^2(α)]=保持架外圈故障频率f4=r/60 * 1/2 * (1-d/D *cosα)=2.对轴承故障数据进行时域波形分析将轴承数据导入MATLAB中直接做FFT分析得到时域图如下：并求得时域信号的各项特征：（1）有效值：；（2）峰值：；（3）峰值因子：；（4）峭度：；（5）脉冲因子：；（6）裕度因子：：3.包络谱分析对信号做EMD模态分解，分解得到的每一个IMF信号分别和原信号做相关分析，找出相关系数较大的IMF分量并对此IMF分量进行Hilbert变换。

由图中可以看出经过EMD分解后得到的９个IMF分量和一个残余量。

IMF分量分别和原信号做相关分析后得出相关系数如下：由上表得：IMF1的相关系数明显最大，所以选用IMF1做Hilbert包络谱分析。

所得Hilbert包络谱图如下：对包络谱图中幅值较大区域局部放大得到下图由以上包络图的局部放大图中可以看出包络图中前三个峰值最大也最明显，三个峰值频率由小到大排列分别为、、。

把这三个频率数值和前文计算所得的理论值进行比较可知：频率值最大为和内圈的故障理论计算特征频率f2=相近，说明此轴承的故障发生在轴承的内圈。

滚动轴承故障诊断初步1、故障原因滚动轴承的早期故障是滚子和滚道剥落、凹痕、破裂、腐蚀和杂物嵌入。

即主要故障形式：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏。

产生主要原因包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷。

2、频谱和波形特征滚动轴承它是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时，就有一个冲击信号产生。

缺陷在不同的元件上，接触点经过缺陷的频率是不相同的，这个频率就称为滚动轴承的特征频率。

滚动轴承的故障特征频率的数值一般在几赫兹到几百赫兹之间，在频谱图中的1000Hz以内的低频区域轴承故障特征频率如下：1、滚动轴承故障特征频率（外圈静止）式中：Z——滚动体个数fr——转频（Hz）D——轴承节径（mm）d——滚动体直径（mm）α——接触角（1）滚动轴承内圈故障特征频率（2）滚动轴承外圈故障特征频率（3）滚动轴承滚动体特征频率（4）滚动轴承保持架特征频率2、滚动轴承故障特征频率的计算经验公式：二、滚动轴承故障诊断的要素滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，每个轴承部件对应一个轴承故障特征频率。

滚动轴承的故障频率分布有一个明显的特点，往往在低频和高频两个频段内都有表现。

所以在频率分析时，可以选择在这两个频段进行分析。

根据滚动轴承的故障形式在频域中的表现形式，将整个频域分为三个频段，既高频段、中频段和低频段。

l 高频阶段指频率范围处于2000－5000Hz 的频段，主要是轴承固有频率，在轴承故障的早期，高频段反映比较敏感；中频阶段指频率范围处于800－1600Hz 的频段，一般是由于轴承润滑不良而引起碰磨产生的频率范围；l 低频阶段指频率范围处于0－800Hz 的频段，基本覆盖轴承故障特征频率及谐波；在高频段和低频段中所体现的频率是否为轴承故障频率，还要通过其他方法进行印证加以确认。

根据滚动轴承的故障特征频率在频域和时域中的表现，可将滚动轴承的诊断方法总结为三个频段；八个确认，简称三八诊断法。

滚动轴承故障诊断初步1、故障原因滚动轴承的早期故障是滚子和滚道剥落、凹痕、破裂、腐蚀和杂物嵌入。

即主要故障形式：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合、保持架损坏。

产生主要原因包括搬运粗心、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适以及制造缺陷。

2、频谱和波形特征滚动轴承它是由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时，就有一个冲击信号产生。

缺陷在不同的元件上，接触点经过缺陷的频率是不相同的，这个频率就称为滚动轴承的特征频率。

滚动轴承的故障特征频率的数值一般在几赫兹到几百赫兹之间，在频谱图中的1000Hz以内的低频区域轴承故障特征频率如下：1、滚动轴承故障特征频率（外圈静止）式中：Z——滚动体个数fr——转频（Hz）D——轴承节径（mm）d——滚动体直径（mm）α——接触角（1）滚动轴承内圈故障特征频率（2）滚动轴承外圈故障特征频率（3）滚动轴承滚动体特征频率（4）滚动轴承保持架特征频率2、滚动轴承故障特征频率的计算经验公式：二、滚动轴承故障诊断的要素滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，每个轴承部件对应一个轴承故障特征频率。

滚动轴承的故障频率分布有一个明显的特点，往往在低频和高频两个频段内都有表现。

所以在频率分析时，可以选择在这两个频段进行分析。

根据滚动轴承的故障形式在频域中的表现形式，将整个频域分为三个频段，既高频段、中频段和低频段。

l 高频阶段指频率范围处于2000－5000Hz 的频段，主要是轴承固有频率，在轴承故障的早期，高频段反映比较敏感；中频阶段指频率范围处于800－1600Hz 的频段，一般是由于轴承润滑不良而引起碰磨产生的频率范围；l 低频阶段指频率范围处于0－800Hz 的频段，基本覆盖轴承故障特征频率及谐波；在高频段和低频段中所体现的频率是否为轴承故障频率，还要通过其他方法进行印证加以确认。

根据滚动轴承的故障特征频率在频域和时域中的表现，可将滚动轴承的诊断方法总结为三个频段；八个确认，简称三八诊断法。

SKF轴承异常振动频率的计算方法
我们在使用SKF轴承的时候，一定会遇到过轴承出现异常的时候，因为再好的轴承也不可能是无间断的正常运转，因为都会有个以外的情况发生，或者是因为设备问题，或者是因为SKF轴承本身，这些情况都是有可能发生的，所以我们只有事先准备好，有所了解，才能在故障发生的时候，能够应对自如，很好的解决出现的问题。

今天我们主要就是说一下SKF 轴承异常振动频率的计算方法，具体情况请看下面的公式和数据对应表：
SKF轴承外环故障频率：BPFOe≌N(0.5n-1.2)
轴承内环故障频率：BPFIe≌N(0.5n+1.2)
轴承滚动体故障频率：BSFe≌N(0.2n-1.2/n)
轴承保持架故障频率：FTFe≌N(0.5-1.2/n)
以上符号：
n=滚动体数目。

N=轴的转速。

注：1.滚动SKF轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外环固定不旋转. SKF轴承外环故障频率：BPFOr≌0.4Nn
轴承内环故障频率：BPFIr≌0.6Nn
轴承保持架故障频率：FTFr≌0.4N
以上符号：
n=滚动体数目。

N=轴的转速。

注：1.滚动SKF轴承没有滑动；2.滚动轴承几何尺寸没有变化；3.轴承外环固定不旋转.。

轴承损伤率
轴承损伤率是指在一定时间内，轴承发生损坏或失效的频率。

通常用百分比表示，计算公式如下：
轴承损伤率 = （轴承损坏数量 / 总轴承数量） * 100%
轴承损伤率的高低可以反映轴承的使用寿命、可靠性以及维护保养情况。

当轴承损伤率较低时，说明轴承的使用寿命较长，能够正常运行一段较长的时间。

而当轴承损伤率较高时，可能意味着轴承存在设计、制造、安装或维护等方面的问题，需要及时检修或更换轴承，以避免设备故障或损坏。

为了降低轴承损伤率，可以采取以下措施：
1.选择合适的轴承类型和规格，根据设备的负荷、转速和工况等因素进行选择；
2.正确安装轴承，保证轴承与轴、轴承座之间的配合间隙合适，并做好润滑；
3.定期进行轴承的巡检和维护保养，包括清洗、润滑、紧固等；
4.避免轴承过载运行，注意设备的正常运行工况；
5.定期检测和记录轴承的运行数据，及时发现异常情况并采取措施。

通过以上方法综合应用，可以有效降低轴承损伤率，提高轴承的可靠性和使用寿命。

滚动轴承的运动学（特征频率与阶次）对于齿轮而言，我们知道齿轮的啮合频率等于轴频乘以齿数。

对于滚动轴承而言，轴承滚珠的通过频率是轴频乘以滚珠数吗？对于图1所示的滚动轴承，有15颗滚珠，外圈固定，内圈所在的轴的转速为600rpm，那么轴承滚珠的通过频率是150Hz吗？图1 15颗滚珠的滚动轴承当然没有这么简单，因为对于轴承而言，运动部件不仅包括滚动体和内圈，还包括保持架，甚至有的时候外圈也运动。

所以，轴承的频率有多个，包括滚动体自转频率、滚动体通过内外圈频率、保持架的旋转频率和保持架通过内圈的频率等一系列频率成分。

要确定这些频率成分，必须要对轴承的运动学有基本了解。

理解轴承的运动学，对于轴承的故障检测来说很有必要，因为它决定了轴承部件相对其他部件的旋转速度和轴承故障的理论频率。

1滚动轴承的运动学图2显示了一种典型的角接触的滚动轴承，首先假设滚动体装入保持架后在内外滚道之间呈均匀分布，且同时与内外滚道相接触，运转时无相对滑动。

一般情况下，内外圈都可能旋转，因此，假设内圈的旋转角频率为ωi，外圈的旋转角频率为ωo。

图2 角接触的滚动轴承对于这个几何形状而言，假设运动时存在固定的接触角α，那么轴承的节径（滚动体中心所在圆的直径）D可表示为而D i和D o分别是内圈滚道和外圈滚道的直径。

滚道直径可用节径、接触角和滚动体直径d来表示轴承部件的周向速度可用角速度（rad/s）和半径（m）来表示。

内圈绕圆心旋转频率为f i，它的周向速度V i为外圈的旋转频率为f o，周向速度V o为保持架的周向速度V c是内圈和外圈速度的平均值，假设无滑动转换周向速度的单位，通过除以πD，从m/s转换到角频率Hz，得到保持架的旋转频率f c（滚动体公转频率）用Hz表示为上式是滚动轴承保持架的理论旋转频率，也称为FTF：Fundamental Train Frequency。

经常，内外圈有一个是静止的，而且最常见的是外圈固定，这种情况下，上式可进一步简化为保持架相对于内圈的旋转频率f ri（内圈静止时保持架的旋转频率；也是外圈静止时，保持架与内圈之间的相对旋转频率）可同样地得到将保持架的旋转频率公式代入上式，得如果轴承均匀分布的滚动体数目为z，那么滚动体通过内圈的频率f bpfi（BPFI：Ball Pass Frequency Inner race）为而当外圈固定时，滚动体通过内圈的频率公式可简化为滚动体通过外圈的旋转频率，同样可以得到代入保持架的旋转频率公式，得如果轴承均匀分布的滚动体数目为z，那么滚动体通过外圈的频率f bpfo（BPFO：Ball Pass Frequency Outer race）为当外圈固定时，滚动体通过外圈的频率公式可简化为假设滚动体没有滑动，由于滚动体绕它自身的轴心旋转，而保持架绕轴承中心旋转，根据它们接触点的线速度相等的原则可求得滚动体的自转频率。