provavelmente o seu problema é a versão do ffmpeg.
Eu estava com o mesmo erro com o seguinte comando:
$ ffmpeg -i 'inputstream' -r 'Nframerate' -vcodec copy -acodec copy -t 'Xseconds' -y 'outputfile.avi'
O arquivo de saída sempre tem 30 fps, mas somente no meu raspberry pi 3, não no meu PC, esta é a versão que está funcionando para mim no meu PC a partir do repositório do Ubuntu 17.04:
$ ffmpeg --help
ffmpeg version 3.2.4-1build2 Copyright (c) 2000-2017 the ffmpeg developers
built with gcc 6.3.0 (Ubuntu 6.3.0-8ubuntu1) 20170221....
No raspberry pi 3 não há ffmpeg mas avconv nos repositórios:
$ avconv --help
avconv version 11.9-6:11.9-1~deb8u1+rpi1, Copyright (c) 2000-2017 the Libav developers
built on Apr 26 2017 06:57:28 with gcc 4.9.2 (Raspbian 4.9.2-10)...
então eu manualmente compilo e instalo o ffmpeg no meu framboesa:
Então: faça o download do mais recente do link
$ ./configure
$ make -j4 #in rpi3 there are 4 threads
$ sudo make install
Agora, a versão do ffmpeg é nova: ou seja,
$ ffmpeg --help
ffmpeg version 3.3.2 Copyright (c) 2000-2017 the FFmpeg developers
built with gcc 4.9.2 (Raspbian 4.9.2-10)...
e não apresenta o bug com o framerate.