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通過(guò)采集軸承故障仿真信號(hào)運(yùn)用Matlab進(jìn)行處理分析，繪制出時(shí)域波形圖

2025年01月07日 14:59昆山漢吉龍測(cè)控技術(shù)有限公司點(diǎn)擊量：104

摘要： 本文利用PT100軸承故障仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)采集軸承故障仿真信號(hào)，運(yùn)用Matlab進(jìn)行處理分析，繪制出時(shí)域波形圖和幅度譜圖，以此為依據(jù)對(duì)軸承故障進(jìn)行診斷和分析，為實(shí)際軸承故障檢測(cè)提供理論與實(shí)踐參考。

一、引言

軸承作為機(jī)械設(shè)備中的關(guān)鍵部件，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到整個(gè)設(shè)備的性能和可靠性。PT100軸承故障仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠模擬多種軸承故障工況，結(jié)合Matlab強(qiáng)大的信號(hào)處理能力，可以有效提取故障特征信息，為準(zhǔn)確判斷軸承故障類(lèi)型和程度提供有力支持。

二、PT100軸承故障仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介

基于PT100軸承故障仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)的故障分析

PT100實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過(guò)人為設(shè)置軸承的內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動(dòng)體故障等不同類(lèi)型的損傷，模擬實(shí)際工況下軸承可能出現(xiàn)的故障情況。在運(yùn)行過(guò)程中，利用高精度傳感器采集軸承的振動(dòng)信號(hào)，這些信號(hào)包含了豐富的故障信息，是后續(xù)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。

三、基于Matlab的信號(hào)處理與分析

1. 時(shí)域波形圖繪制

- 將采集到的軸承故障仿真信號(hào)導(dǎo)入Matlab中，利用其繪圖函數(shù)繪制出時(shí)域波形圖。正常軸承的時(shí)域波形通常呈現(xiàn)出較為平穩(wěn)、周期性規(guī)律明顯的特征，而存在故障的軸承在時(shí)域波形上會(huì)出現(xiàn)幅值調(diào)制、沖擊等異?，F(xiàn)象。例如，當(dāng)軸承內(nèi)圈出現(xiàn)故障時(shí)，在時(shí)域波形中會(huì)周期性地出現(xiàn)較大的沖擊脈沖，其間隔與內(nèi)圈故障特征頻率相關(guān)。通過(guò)觀察時(shí)域波形的這些特征，可以初步判斷軸承是否存在故障以及故障可能發(fā)生的部位。

2. 幅度譜圖繪制

- 對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT），得到其頻譜信息，并繪制幅度譜圖。在幅度譜圖中，正常軸承的頻譜主要集中在低頻區(qū)域，且各頻率成分相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)在特定的故障特征頻率及其倍頻處出現(xiàn)明顯的峰值。如外圈故障的特征頻率對(duì)應(yīng)的幅值會(huì)顯著增大，且其倍頻成分也會(huì)更加突出。通過(guò)分析幅度譜圖中的這些特征頻率及其幅值變化，可以進(jìn)一步確定軸承故障的類(lèi)型和嚴(yán)重程度，為后續(xù)的維修決策提供依據(jù)。

四、故障分析實(shí)例

以一組模擬的軸承內(nèi)圈故障數(shù)據(jù)為例，在時(shí)域波形圖中清晰地看到每隔一定時(shí)間間隔就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較大的幅值脈沖，經(jīng)計(jì)算其脈沖間隔與內(nèi)圈故障特征頻率基本一致。在幅度譜圖中，內(nèi)圈故障特征頻率及其二倍頻、三倍頻處都出現(xiàn)了明顯的峰值，且幅值隨著故障頻率倍數(shù)的增加而逐漸減小，這與內(nèi)圈故障的理論頻譜特征相符合，從而準(zhǔn)確地診斷出該軸承存在內(nèi)圈故障，并根據(jù)幅值大小初步判斷故障處于中等程度。

五、結(jié)論

通過(guò)瓦倫尼安教學(xué)設(shè)備研發(fā)的PT100軸承故障仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)與Matlab信號(hào)處理分析相結(jié)合的方法，能夠有效地從時(shí)域波形圖和幅度譜圖中提取軸承故障特征信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承故障的準(zhǔn)確診斷和分析。這種方法對(duì)于提高軸承故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性具有重要意義，為保障機(jī)械設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的技術(shù)手段，在工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有助于降低設(shè)備故障率，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

 

關(guān)鍵詞：傳感器
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