文档介绍：滚动轴承故障的特征频率分析与计算
若轴承元件的工作表面有局部缺陷， 这些缺陷将以一定的通过频率产生一系列宽带冲击，称为轴承的“故障频率”或 “通过频率”，滚动轴承故障的特征频率即为该频率。
以下以角接触球轴承为例， 通过分析轴承各元件间相对运动关系分析计算轴承故障特征频率。
图
图 14 所示为角接触球轴承各元件之间运动关系示意图。设内圈和外圈滚道上分别有一接触点 A 和 B，径向游隙为零，内圈与轴的转频相同，设该转频为
fs（ ??= ??/60; n 为轴承转速，单位为 r/min ），轴承节径为 D，滚动体直径为
??
d，接触角为 α，滚动体个数为 z。
方法一： 因外圈接触点 B 为速度瞬心点，设内圈接触点 A 点的速度为 ??,
滚动体公转速度为 ??,则由运动关系可得：
??
由此可得滚动体公转频率（即保持架转动频率）为：
设滚动体的自转频率为 fb，则 fb 求取过程如下：给整个轴承加负的保持架转速，则此时保持架固定不动，外圈以一 fc 转动，滚动体只有自传角速度 fb，根据纯滚动关系，此时 B 点的速度为：
1
由此可求得滚动体的自转频率 fb：
进而推导得：
滚动体与外圈上某固定点接触频率为 ：
滚动体与内圈上某固定点接触频率为 ：
滚动体上某固定点与外圈或内圈接触的频率为：
上式中 f o 、 fi 和 f r 分别为外圈、 内圈和滚动体的通过频率。 当上述的该点是
局部损伤点时， fo 、 f i 和 fr 分别成为局部损伤点撞击滚动轴承元件的频率， 故又
分别称为外圈、内圈和滚动体的故障特征频率。
综上所述，滚动轴承故障特征频率计算式为：
外圈故障特征频率为 ：
内圈的故障特征频率为 ：
滚动体故障特征频率为 ：
其中 ??
为轴承转速，单位为
r/min)
??= ??/60;(n
方法二： 设内圈和外圈滚道上分别有一接触点
A 和 B，如果径向游隙为零，
则 A 和 B 点的圆周速度分别为 :
vB
De ne
vA
Di ni
60
60
2
其中： De 、 Di —触点处直径， mm； De D d cos D(1 d / D cos )
ne 、 ni —外圈、内圈的转速， r/min
滚动体围绕轴承中心线的公转线速度是
vB 、 vA 速度的平均值，即
vA
vB
D [ ni (1 d / D cos ) ne (1 d / D cos )]
vc
2
120
滚动体的公转线速度也就是保持架中心圆的线速度。 保持架中心圆上某一点
的线速度为：
vc
D
nc
60
由上面两式得保持架的转速为：
1
[ ni (1
d / D cos
)
ne (1 d / D cos )]
nc
2
内圈相对于保持架的转速为：
nic
ni
nc
1
ne )(1
d / D cos
)
(ni
2
外圈相对于保持架的转速为
nec
ne
nc
1 ( ni
ne )(1
d / D cos
)
2
滚动体的自转转速 n0 可由接触点处两物体线速度相等的关系求得。 例如，滚
动体与内圈接触的 B 点线速度为：
2 n0 d
nOB
60 2
式中负号，表示滚动体与内圈接触点 B 的选择方向相反。
内圈滚道上与滚动体接触的 B 点相对于滚动体中心的线速度为：
2 (ni ne ) Di
niB
60 2
根据纯滚动条件，滚动体上接触点 B 和