美国西储大学轴承数据解读
說(shuō)明：以下數(shù)據(jù)以及內(nèi)容全部翻譯自美國(guó)西儲(chǔ)大學(xué)軸承數(shù)據(jù)中心,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)整理得到，不保證完全正確，請(qǐng)讀者悉知。
參考資料(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
平臺(tái)組成
一個(gè)1.5KW（2馬力）的電動(dòng)機(jī)（圖左側(cè)）；
一個(gè)扭矩傳感器/ 譯碼器（圖中間連接處）；
一個(gè)功率測(cè)試計(jì)（圖右側(cè)）；
電子控制器(圖中沒(méi)顯示) 。
待測(cè)軸承
待檢測(cè)的軸承支撐著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸；
驅(qū)動(dòng)端軸承為SKF6205 ，采樣頻率為12Khz和48Khz；
風(fēng)扇端軸承為SKF6203 ，采樣頻率為12Khz。
故障設(shè)置
軸承的損傷是用電火花加工的單點(diǎn)損傷；
SKF軸承用來(lái)檢測(cè)直徑為0.1778、0.3556、0.5334毫米的損傷；
NTN軸承則是用來(lái)檢測(cè)直徑是0.7112、1.016毫米的損傷；
信號(hào)采集
由于外圈損傷的位置是相對(duì)固定的，因此損傷點(diǎn)相對(duì)于軸承負(fù)荷區(qū)的不同位置對(duì)電動(dòng)機(jī)/軸承系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)有直接的影響。為了量化這種影響，驅(qū)動(dòng)端和風(fēng)扇端軸承外圈的損傷點(diǎn)分別放置在3點(diǎn)鐘、6點(diǎn)鐘、12點(diǎn)鐘三個(gè)不同位置。
電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇端和驅(qū)動(dòng)端的軸承座上方各放置一個(gè)加速度傳感器用來(lái)采集故障軸承的振動(dòng)加速度信號(hào)。
振動(dòng)信號(hào)由16 通道數(shù)據(jù)記錄儀采集得到。
功率和轉(zhuǎn)速通過(guò)扭矩傳感器/ 譯碼器測(cè)得。
將加工過(guò)的故障軸承重新裝入測(cè)試電機(jī)中，分別在0、1、2和3馬力的電機(jī)負(fù)載工況工作條件下記錄振動(dòng)加速度信號(hào)數(shù)據(jù)。利用該實(shí)驗(yàn)臺(tái)獲取的正常樣本8 個(gè)、外圈損傷樣本53 個(gè)、內(nèi)圈損傷樣本23 個(gè)及滾動(dòng)體損傷樣本11 個(gè)。
軸承數(shù)據(jù)格式
數(shù)據(jù)文件為Matlab格式。每個(gè)文件包含風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)數(shù)據(jù)，以及電機(jī)轉(zhuǎn)速。對(duì)于所有文件，在變量名顯示下列項(xiàng)目：
DE - drive end accelerometer data 驅(qū)動(dòng)端加速度數(shù)據(jù)
FE - fan end accelerometer data 風(fēng)扇端加速度數(shù)據(jù)
BA - base accelerometer data 基座加速度數(shù)據(jù)（正常）
time - time series data 時(shí)間序列數(shù)據(jù)
RPM- rpm during testing 轉(zhuǎn)每分鐘，除以60為旋轉(zhuǎn)頻率
軸承規(guī)格和故障頻率
驅(qū)動(dòng)端軸承
軸承型號(hào)：6205-2RS JEM SKF 深溝球軸承
其中：2RS 是雙面密封，JEM無(wú)意義，SKF（Svenska Kullager-Fabriken）是斯凱孚公司（總部所在地:瑞典哥德堡），NTN是日本公司。 Z=9（滾動(dòng)體9個(gè)）
規(guī)格：
| 內(nèi)圈直徑 | 外圈直徑 | 厚度 | 滾動(dòng)體直徑 | 節(jié)徑 |
|---|---|---|---|---|
| 25mm | 52mm | 15mm | 7.94mm | 39.04mm |
故障頻率：（轉(zhuǎn)動(dòng)頻率Hz的倍數(shù)）
| 內(nèi)圈故障 | 外圈故障 | 保持架故障 | 滾動(dòng)體故障 |
|---|---|---|---|
| 5.4152 | 3.5848 | 0.39828 | 4.7135 |
風(fēng)扇端軸承
軸承型號(hào)： 6203-2RS JEM SKF 深溝球軸承
其中：2RS 是雙面密封，JEM無(wú)意義，SKF（Svenska Kullager-Fabriken）是斯凱孚公司（總部所在地:瑞典哥德堡），NTN是日本公司。 Z=8（滾動(dòng)體8個(gè)）
規(guī)格：
| 內(nèi)圈直徑 | 外圈直徑 | 厚度 | 滾動(dòng)體直徑 | 節(jié)徑 |
|---|---|---|---|---|
| 17mm | 40mm | 12mm | 6.7462mm | 28.4988mm |
故障頻率：（轉(zhuǎn)動(dòng)頻率Hz的倍數(shù)）
| 內(nèi)圈故障 | 外圈故障 | 保持架故障 | 滾動(dòng)體故障 |
|---|---|---|---|
| 4.9469 | 3.0530 | 0.3817 | 3.9874 |
故障規(guī)格
| 軸承 | 故障位置 | 直徑 | 深度 | 軸承廠家 |
|---|---|---|---|---|
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.1778 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.3556 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.5334 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.7112mm | 1.27mm | NTN |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承外圈 | 0.1778 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承外圈 | 0.3556 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承外圈 | 0.5334 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承外圈 | 1.016 mm | 1.27mm | NTN |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.1778 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.3556 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.5334 mm | 0.2794mm | SKF |
| 驅(qū)動(dòng)端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.7112mm | 3.81mm | NTN |
| 風(fēng)扇端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.1778 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.3556 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承內(nèi)圈 | 0.5334 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承外圈 | 0.1778 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承外圈 | 0.3556 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承外圈 | 0.5334 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.1778 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.3556 mm | 0.2794mm | SKF |
| 風(fēng)扇端 | 軸承滾動(dòng)體 | 0.5334 mm | 0.2794mm | SKF |
軸承數(shù)據(jù)下載及說(shuō)明
正常基座數(shù)據(jù)
| 電機(jī)載荷(馬力) | 電機(jī)近似轉(zhuǎn)速(r/min) | 正常基座數(shù)據(jù) |
|---|---|---|
| 0 | 1797 | Normal_0 （97.mat） |
| 1 | 1772 | Normal_1 （98.mat） |
| 2 | 1750 | Normal_2 （99.mat） |
| 3 | 1730 | Normal_3 （100.mat） |
1馬力=735.49875瓦
12K采樣頻率下的驅(qū)動(dòng)端軸承故障數(shù)據(jù)
*表示數(shù)據(jù)不可用
| 故障直徑 | 電機(jī)載荷(馬力) | 電機(jī)近似轉(zhuǎn)速 (r/min) | 內(nèi)圈故障 | 滾動(dòng)體故障 | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 中心方向@6:00 | 正交方向@3:00 | 相對(duì)方向@12:00 | |||||
| 0.1778mm | 0 | 1797 | IR007_0（105.mat） | B007_0 （118.mat） | OR007@6_0 （130.mat） | OR007@3_0 （144.mat） | OR007@12_0 （156.mat） |
| 1 | 1772 | IR007_1 （106.mat） | B007_1 （119.mat） | OR007@6_1 （131.mat） | OR007@3_1 （145.mat） | OR007@12_1 （158.mat） | |
| 2 | 1750 | IR007_2 （107.mat） | B007_2 （120.mat） | OR007@6_2 （132.mat） | OR007@3_2 （146.mat） | OR007@12_2 （159.mat） | |
| 3 | 1730 | IR007_3 （108.mat） | B007_3 （121.mat） | OR007@6_3 （133.mat） | OR007@3_3 （147.mat） | OR007@12_3 （160.mat） | |
| 0.3556mm | 0 | 1797 | IR014_0 （169.mat） | B014_0 （185.mat） | OR014@6_0 （197.mat） | * | * |
| 1 | 1772 | IR014_1 （170.mat） | B014_1 （186.mat） | OR014@6_1 （198.mat） | * | * | |
| 2 | 1750 | IR014_2 （171.mat） | B014_2 （187.mat） | OR014@6_2 （199.mat） | * | * | |
| 3 | 1730 | IR014_3 （172.mat） | B014_3 （188.mat） | OR014@6_3 （200.mat） | * | * | |
| 0.5334mm | 0 | 1797 | IR021_0 （209.mat） | B021_0 （222.mat） | OR021@6_0 （234.mat） | OR021@3_0 （246.mat） | OR021@12_0 （258.mat） |
| 1 | 1772 | IR021_1 （210.mat） | B021_1 （223.mat） | OR021@6_1 （235.mat） | OR021@3_1 （247.mat） | OR021@12_1 （259.mat） | |
| 2 | 1750 | IR021_2 （211.mat） | B021_2 （224.mat） | OR021@6_2 （236.mat） | OR021@3_2 （248.mat） | OR021@12_2 （260.mat） | |
| 3 | 1730 | IR021_3 （212.mat） | B021_3 （225.mat） | OR021@6_3 （237.mat） | OR021@3_3 （249.mat） | OR021@12_3 （261.mat） | |
| 0.7112mm | 0 | 1797 | IR028_0 （3001.mat） | B028_0 （3005.mat） | * | * | * |
| 1 | 1772 | IR028_1 （3002.mat） | B028_1 （3006.mat） | * | * | * | |
| 2 | 1750 | IR028_2 （3003.mat） | B028_2 （3007.mat） | * | * | * | |
| 3 | 1730 | IR028_3 （3004.mat） | B028_3 （3008.mat） | * | * | * |
1馬力=735.49875瓦
48K采樣頻率下的驅(qū)動(dòng)端軸承故障數(shù)據(jù)*
*表示數(shù)據(jù)不可用
| 故障直徑 | 電機(jī)載荷(馬力) | 電機(jī)近似轉(zhuǎn)速 (r/min) | 內(nèi)圈故障 | 滾動(dòng)體故障 | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 中心方向@6:00 | 正交方向@3:00 | 相對(duì)方向@12:00 | |||||
| 0.1778mm | 0 | 1797 | IR007_0 （109.mat） | B007_0 （122.mat） | OR007@6_0 （135.mat） | OR007@3_0 （148.mat） | OR007@12_0 （161.mat） |
| 1 | 1772 | IR007_1 （110.mat） | B007_1 （123.mat） | OR007@6_1 （136.mat） | OR007@3_1 （149.mat） | OR007@12_1 （162.mat） | |
| 2 | 1750 | IR007_2 （111.mat） | B007_2 （124.mat） | OR007@6_2 （137.mat） | OR007@3_2 （150.mat） | OR007@12_2 （163.mat） | |
| 3 | 1730 | IR007_3 （112.mat） | B007_3 （125.mat） | OR007@6_3 （138.mat） | OR007@3_3 （151.mat） | OR007@12_3 （164.mat） | |
| 0.3556mm | 0 | 1797 | IR014_0 （174.mat） | B014_0 （189.mat） | OR014@6_0 （201.mat） | * | * |
| 1 | 1772 | IR014_1 （175.mat） | B014_1 （190.mat） | OR014@6_1 （202.mat） | * | * | |
| 2 | 1750 | IR014_2 （176.mat） | B014_2 （191.mat） | OR014@6_2 （203.mat） | * | * | |
| 3 | 1730 | IR014_3 （177.mat） | B014_3 （192.mat） | OR014@6_3 （204.mat） | * | * | |
| 0.5334mm | 0 | 1797 | IR021_0 （213.mat） | B021_0 （226.mat） | OR021@6_0 （238.mat） | OR021@3_0 （250.mat） | OR021@12_0 （262.mat） |
| 1 | 1772 | IR021_1 （214.mat） | B021_1 （227.mat） | OR021@6_1 （239.mat） | OR021@3_1 （251.mat） | OR021@12_1 （263.mat） | |
| 2 | 1750 | IR021_2 （215.mat） | B021_2 （228.mat） | OR021@6_2 （240.mat） | OR021@3_2 （252.mat） | OR021@12_2 （264.mat） | |
| 3 | 1730 | IR021_3 （217.mat） | B021_3 （229.mat） | OR021@6_3 （241.mat） | OR021@3_3 （253.mat） | OR021@12_3 （265.mat） |
1馬力=735.49875瓦
12K采樣頻率下的風(fēng)扇端軸承故障數(shù)據(jù)
*表示數(shù)據(jù)不可用
| 故障直徑 | 電機(jī)載荷(馬力) | 電機(jī)近似轉(zhuǎn)速 (r/min) | 內(nèi)圈故障 | 滾動(dòng)體故障 | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） | 外圈相對(duì)位置符合區(qū)（中心位置在6點(diǎn)方向） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 中心方向@6:00 | 正交方向@3:00 | 相對(duì)方向@12:00 | |||||
| 0.1778mm | 0 | 1797 | IR007_0 （278.mat） | B007_0 （282.mat） | OR007@6_0 （294.mat） | OR007@3_0 （298.mat） | OR007@12_0 （302.mat） |
| 1 | 1772 | IR007_1 （279.mat） | B007_1 （283.mat） | OR007@6_1 （295.mat） | OR007@3_1 （299.mat） | OR007@12_1 （305.mat） | |
| 2 | 1750 | IR007_2 （280.mat） | B007_2 （284.mat） | OR007@6_2 （296.mat） | OR007@3_2 （300.mat） | OR007@12_2 （306.mat） | |
| 3 | 1730 | IR007_3 （281.mat） | B007_3 （285.mat） | OR007@6_3 （297.mat） | OR007@3_3 （301.mat） | OR007@12_3 （307.mat） | |
| 0.3556mm | 0 | 1797 | IR014_0 （274.mat） | B014_0 （286.mat） | OR014@6_0 （313.mat） | OR014@3_0 （310.mat） | * |
| 1 | 1772 | IR014_1 （275.mat) | B014_1 （287.mat） | * | OR014@3_1 （309.mat） | * | |
| 2 | 1750 | IR014_2 （276.mat） | B014_2 （288.mat） | * | OR014@3_2 （311.mat） | * | |
| 3 | 1730 | IR014_3 （277.mat） | B014_3 （289.mat） | * | OR014@3_3 （312.mat） | * | |
| 0.5334mm | 0 | 1797 | IR021_0 （270.mat） | B021_0 （290.mat） | OR021@6_0 （315.mat） | * | * |
| 1 | 1772 | IR021_1 （271.mat） | B021_1 （291.mat） | * | OR021@3_1 （316.mat） | * | |
| 2 | 1750 | IR021_2 （272.mat） | B021_2 （292.mat） | * | OR021@3_2 （317.mat） | * | |
| 3 | 1730 | IR021_3 （273.mat） | B021_3 （293.mat） | * | OR021@3_3 （318.mat） | * |
1馬力=735.49875瓦
理論故障特征頻率計(jì)算
滾動(dòng)軸承幾何參數(shù)
(Z) - 滾珠個(gè)數(shù)
(d) - 滾珠直徑
(D) - 軸承滾道節(jié)徑
(alpha) - 軸承接觸角
(r_1) - 內(nèi)圈滾道半徑
(r_2) - 外圈滾道半徑
(n) - 軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)速
滾動(dòng)軸承特征頻率
( ext{內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)頻率：}f_i=frac{n}{60})
內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)頻率：(f_r=f_i-f_o=f_i)
滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈一點(diǎn)的頻率：(f_{ic}=frac{1}{2}Zleft( 1+fracze8trgl8bvbq{D}cos alpha ight) f_r)
滾動(dòng)體通過(guò)外圈一點(diǎn)的頻率：(f_{oc}=frac{1}{2}Zleft( 1-fracze8trgl8bvbq{D}cos alpha ight) f_r)
滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率：(f_b=frac{1}{2}left( 1-fracze8trgl8bvbq{D}cos alpha ight) f_r)
保持架旋轉(zhuǎn)頻率：(f_c=frac{1}{2}left( 1-fracze8trgl8bvbq{D}cos alpha ight) f_r)
故障頻率的經(jīng)驗(yàn)公式
內(nèi)圈故障頻率：(f_i=0.6 imes Z imes f_r)
外圈故障頻率：(f_o=0.4 imes Z imes f_r)
保持架故障頻率：(f_c=0.381-0.4 imes f_r)
滾動(dòng)體故障頻率$f_b=0.23 imes Z imes f_rleft( Z<10 ight) f_b=0.18 imes Z imes f_rleft( Z>10 ight) $
外圈與保持架關(guān)系：(f_o=Z imes f_c)
外圈與內(nèi)圈關(guān)系：(f_o+f_i=Z imes f_r)
其中 (f_r) 為轉(zhuǎn)頻，(Z) 為滾動(dòng)體個(gè)數(shù)
總結(jié)
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